フローサイトメトリーは、T細胞内のクロマチンの状態を評価するために利用することができます。このプロトコルは、科学者は、蛍光ヒストンH3抗体の平均蛍光強度(MFI)の増加によって実証されたT細胞活性化の間、クロマチン脱凝縮の証拠を解釈することができます
適切な免疫応答の間、休止T細胞は、それらの抗原特異的T細胞受容体への抗原提示の際に活性化。これは、抗原を認識する受容体を負うのみT細胞のクローン増殖につながります。クロマチン脱凝縮は、T細胞活性化の顕著な特徴であり、T細胞が抗原の関与後に増殖する能力を獲得するために必要とされます。クロマチン凝縮の変化は、ヒストンタンパク質に対する抗体を用いて検出することができます。これらの抗体は、活性化T細胞でも同様に彼らができるようにナイーブT細胞でのエピトープに結合することができません。我々は、同時に固定可能死細胞染色でのT細胞特異的な表面マーカー、トラックの生存率を染色し、ヒストンH3タンパク質の細胞内染色を経て、クロマチンの状態を測定する方法について説明します。染色された細胞をフローサイトメトリーによって分析され、クロマチンの凝縮状態は、ヒストンH3の染色の平均蛍光強度(MFI)として測定されます。 ChromatT細胞活性化の間の脱凝縮にMFIの増加として示されています
フローサイトメトリーは、細胞集団内の複数の物理的および蛍光パラメータの分析のために開発のレーザーベースの技術です。この技術は、上または細胞内の流体の出会いの流れに懸濁細胞として、レーザー、刺激的な蛍光マーカーに動作します。これらのマーカーは、その後、光電子増倍管によって検出され、定量化された光を発します。フローサイトメトリーは、伝統的に細胞の集団を同定するために使用されてきたが、それは、細胞膜の完全性などの電池特性の配列を研究、タンパク質-タンパク質相互作用およびタンパク質輸送1-3有用な技術であることが証明されました。我々は、この技術は、それらがインビトロ4 で活性化されるT細胞におけるクロマチンの状態を検出するために使用されることを可能にするプロトコルを開発しました。我々はまた、T細胞5の活性化誘導クロマチン脱凝縮のメカニズムを調べるために、このプロトコルを使用しています。
T細胞activationおよび増殖は、適切な免疫応答のために重要です。 T細胞は、免疫系内のリンパ球の特定のサブセットは、適切な免疫応答および免疫記憶の発達のために必要とされます。抗原は、(6において概説)休止T細胞の細胞外表面上に位置するT細胞受容体(TCR)の主要な互換性複合体に関連して提示されたときに活性化が開始されます。これは、細胞内のCa2 +濃度7および(8-10に概説されている)の活性化に必要な転写因子の核移行の増加に終わるT細胞内の動的および高秩序 の分子の一連のイベントをトリガします。一度活性化T細胞は、インターロイキン-2(IL-2)に応答する能力、JAK(ヤヌスキナーゼ)/ STAT(シグナル伝達および転写活性化因子)活性化したTのクローン増殖を駆動するための経路を利用する強力な成長因子を得ます細胞11。簡単に言えば、IL-2刺激STATタンパク質のリン酸化をもたらし、潜在的な細胞質の転写因子のファミリー。リン酸化されると、STATタンパク質は二量体化、核に移行し、細胞周期の進行に関与するものを含む遺伝子の発現を駆動します。 T細胞において、T細胞の増殖12,13に必要とされるSTAT5を介してIL-2シグナル。
活性化T細胞のクローン性増殖を達成するために、抗原TCRの関与(ナイーブT細胞)を経験していないこれらの細胞は、IL-2の強力な効果を無視するメカニズムを有していなければなりません。これは、クロマチンの状態の調節を介して達成されます。ナイーブT細胞は、IL-2刺激に応答して、STAT5-DNAの係合を禁止する凝縮クロマチンを有します。活性化の際、クロマチンdecondensesおよびSTAT5は、クローン増殖4を可能にして、標的遺伝子のプロモーターにアクセスすることができます。興味深いことに、クロマチン状態のこの変化は、ヒストンproteiのエピジェネティックな変更に依存しません我々はT細胞活性化4中のヒストン修飾には世界的な変化が見られなかったようNS(レビューのために、14を参照)。
これらの研究を行っている間、我々は、ヒストンタンパク質に対する抗体はまた、ナイーブ細胞でそのエピトープへのアクセスの困難を持っていたことを発見したが、活性化の際に、それはより容易に彼らのエピトープ4を結合することができます。このように、ヒストンに結合する抗体は、クロマチン凝縮状態の読み出しとなります。ここでは、この方法は、T細胞におけるクロマチンの状態を評価するために、蛍光共役ヒストンH3抗体を検出するためのフローサイトメトリーを使用することを提示します。細胞集団におけるクロマチン凝縮は、ヒストンH3の染色の平均蛍光強度(MFI)として測定されます。クロマチンの脱凝縮を意味するT細胞活性化、ヒストンH3の染色が増加するのMFIの文脈で。細胞内のヒストンH3の染色を介して、クロマチンの状態を測定することに加えて、このプロトコルは、incorporaTESは、細胞の亜集団の分析を可能にして、染色および生細胞のために固定可能な染色を表面。
我々は、T細胞におけるクロマチン凝縮の評価を可能にするプロトコルを開発しました。これは、ヒストンH3抗体はナイーブ細胞で容易にそのエピトープにアクセスすることはできません単純な観察に依存しているが、T細胞の活性化の際に、これらの同じ抗体は、それらのエピトープに結合することが可能です。治療群間のMFIヒストンH3の染色を比較することにより、凝縮または脱凝縮の相対的な程度を決定することができます。我々は、胸腺細胞発達中およびT細胞活性化4中の相対的な縮合の状態を決定するために、このプロトコルを使用しています。また、脱凝縮工程5を制御するメカニズムを調査するためにこのプロトコルを使用しています。
このプロトコルは、クロマチン凝縮の状態を検出するためのヒストンH3抗体の使用に依存しています。 T細胞活性化4中のヒストン修飾にはグローバルな変化がないので、我々は、クロマチンを評価するために、H3K4me1抗体を使用することができこのプロトコルでのステータス。我々は、未修飾ヒストンH3に対する抗体を使用していました。しかし、生成された信号は、全体的に非常に弱いでした。変更されていないヒストンH3に対する抗体は、ウェスタンブロットに良い仕事しながら、私たちの経験では、修正されたヒストンH3に対する抗体は、免疫蛍光法で良い仕事とサイトメトリーアッセイを流します。それは、我々はそれを試みていないが、それは、他のヒストンタンパク質に対する抗体を使用することも可能であることに留意しなければなりません。
パーマ/ブロックとヒストンH3抗体のステップは、プロトコルの中で最も重要なステップです。使用パーマ/ブロック溶液の量は、ストックのパーマ液が行われるたびに最適化する必要があります。このストック溶液の種々の希釈物の性能を比較することによって行うことができます。典型的な実験は、3時間( 図4)のために活性化されたものとナイーブT細胞におけるクロマチンの状態を比較することを含みます。一つは、MFIの上で最大の変化を生じる希釈を選択する必要があります期間は、分析。ストック溶液は、最初のステップ3.4の後だけPBS + 2%mlの100などで細胞を再懸濁した後、ステップ3.5でパーマ/ブロックを追加することにより、パーマ/ブロックの強度を減少させるためにPBS + 2%に希釈することができます。同様のパイロット実験は、抗体の新しいバッチが標識されるたびに、蛍光共役ヒストンH3抗体の異なる希釈液を試験するために使用されるべきです。これらのステップは、(活性化の3時間以内に、例えば )初期のT細胞活性化における凝縮差の成功検出に特に重要です。時折、透過処理されませんので、ヒストンH3抗体で染色しません細胞があります。パーマ/ブロックの追加やパーマ/ブロックが十分に強くない場合ときに細胞が十分に再懸濁されていない場合に発生することがあります。これらの細胞は、ヒストンH3染色のヒストグラムを視覚化する際に軸に押し付けイベントとして表示されます。これらのイベントは、全体のMFIを歪曲されますので、これらのイベントはgatinによる分析から除外することができますグラムヒストンH3陽性細胞の正常な分布。追加の支援はトラブルシューティングガイド( 表1)に記載されています。
固定可能死細胞染色を含めることは、アッセイで細胞生存率の評価を可能にします。 T細胞活性化を操作するときに、特定の刺激が細胞死を誘導することができるので、これは絶対的に重要です。このような場合には、ヒストンH3抗体は、結果の誤った解釈を導く生細胞とは異なった死細胞におけるヒストンに結合することができます。
このプロトコルは、クロマチンの状態のハイスループット分析を可能にする、96ウェルプレートフォーマットでの使用のために設計されています。 6-8週齢の雌マウスの脾臓は、通常、プロトコルを使用して、百万60〜90の間の細胞が得られます。染色プロトコルは、サンプルごとに2万個の細胞を必要とするので、人は簡単に単一の96ウェルプレート上の単一の脾臓と三重で複数の治療群と時間のポイントをアッセイすることができます。それは、pすることが可能ですサンプル当たり少ない細胞を用いたプロトコルをerform。しかし、遠心分離工程の数と、これらの各ステップでの細胞の固有の損失に、それははるかにより細胞の数を低下させることはお勧めできません。私たちは、サンプルあたり100万個の細胞でプロトコルを正常に完了しました。
我々は、CD4 + Tヘルパー細胞およびCD8 +細胞傷害性T細胞におけるクロマチンの状態を調べるために、このプロトコルを使用します。プロトコルは、標準的な表面染色を含むので、これが可能となります。プロトコルは、簡単に人口特異的表面マーカーに対する抗体を使用して、他のリンパ球亜集団におけるクロマチンの検査のために適合させることができます。このプロトコルは、簡単に関連する表面マーカーを認識する抗体が利用可能であり、適切である限り、固定/透過化条件が知られている他の細胞タイプに適合させることができます。
The authors have nothing to disclose.
このプロジェクトは、国立衛生研究所(5 P20 RR016461と8 P20 GM103499)からの助成金によってサポートされていました、全米科学財団(EPS-0903795)。ファーマン大学の研究プロフェッショナル成長とファーマンアドバンテージ賞が提供するさらなるサポート。
100mm tissue culture dish | BD Biosciences | 353003 | |
Precleaned frosted microscope slides | Fisher Scientific | 12-550-343 | |
Sterile cell strainer, 70mm nylon mesh | Fisher Scientific | 22363548 | |
3mL syringe, Luer-Lok tip | BD | 309585 | |
Falcon 50mL polypropylene conical tube | Corning | 352098 | |
LIVE/DEAD fixable red dead cell stain kit | Life Technologies | L23102 | Life Technologies sells versions of this kit with different colors |
Fc Block | BD Biosciences | 553142 | |
16% paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15710 | |
Triton X-100 | Fisher Scientific | BP151-100 | |
Normal rabbit serum | Sigma-Aldrich | R9133 | |
Anti-H3K4me1 antibody | Abcam | ab8895 | |
R-Phycoerythrin conjugation kit | Abcam | ab102919 | Alternatively, the LYNX rapid RPE kit from AbD Serotec can be used |