简化的单细胞 TCR 分离和逆转录病毒载体的生成, 用于体外和体内表达人类 TCRs

t 细胞受体 (TCR) 指示 t 细胞命运决定在发展期间, 稳态/稳态, 和抗原刺激的外围^1,2,3。最近的深度测序技术的扩展揭示了先前未被低估的抗原特异 T 细胞反应中的 TCR 多样性。TCR 多样性表明了功能广泛的 T 细胞反应的潜力。为了将 TCR 序列剧目分析与 TCR 功能分析相结合, 测序方法应设计为与实验系统兼容, 并用于后续的功能性研究的体内模型。TCRs我们已经开发了一个有效的方法, 人类 TCR 序列隔离和简化 sub-cloning 成嵌合体的人/小鼠 TCR 模板载体与 TCR 表达的 HLA-人性化的老鼠⁴。heterodimeric TCRs 的相应α和β链的分离需要从单个细胞中扩增两个链。虽然, 已经开发和利用了几个单细胞的 TCR 克隆协议, 但迄今为止, 没有一个能够很容易地与高通量简化的 Vα/Vβ TCRs 的直接克隆相兼容, 成为重新体内的反转录病毒载体 ^{4、5、6、7}。以前的研究采用了两种主要方法, 要么是有选择地放大 TCR 的有限部分足以推断序列, 要么放大整个 TCR 序列^4,5,6,7. 通过第一种方法获得的 TCR 序列的下游功能分析需要昂贵的在硅片中程序集和de 从头构造 TCR。虽然第二种方法提供完整的 TCR 序列, 但人的恒定区域与在鼠标模型中克隆的 TCRs 的在体内表达不兼容。我们的方法是专门设计为与在体内的功能分析 TCRs 在小鼠模型中兼容。我们开发了一个高效和简化的单细胞 pcr 协议, 允许直接 sub-cloning pcr 片段到模板表达载体。

我们的方法采用了一个高度敏感的多重嵌套 PCR 反应, 这是两个步骤执行。在第一个复用反应步骤中, 所有 v-β链的40引物的池, 以及所有 v 型α链专用的44个引物池, 用于放大 TCR-α或 TCR-beta, 而无需事先了解序列 (表 1)。前引物有一个适配器序列, 这是纳入 PCR 产品的 5 “。反向底漆基于 TCR 的恒定区域。我们已经确定了在人类变量或连接 TCR 区域中不存在的唯一限制站点, 并将它们合并到新重新设计的 TCRα和 TCRβ引物 (图 1) 中。在第二个嵌套反应中, 使用在恒定区域内的适配器序列和嵌套反向底漆的底漆, 用于进一步放大 TCR 链, 增加特异性 (表 1,图 1)。单细胞分离后, 两轮 pcr (第一反应与池的 Vα和 Vβ引物, 第二次与适配器引物) 产生的 pcr 产品, 可以直接 sub-cloned 到模板逆转录病毒载体。最后的 TCR 结构将编码, 在一个单一的开放阅读框架, 人的可变区域结合的小鼠恒定区域连接的 ‘ self-cleaving ‘ 蛋白序列, P2A (hVα-mCα-P2A-hVβ-mCβ)⁸。P2A 序列已在多个系统中使用, 并已被广泛测试, 专门用于表达 TCRs^{8、9、10、11}。虽然, 在翻译以后多数 P2A 序列仍然附有由一个灵活的链接器连接的阿尔法链子的 C 末端, 而 beta 链信号序列有另外的脯氨酸, 这种修改对 TCR 作用没有有害作用。在构造中使用鼠标常量区域, 而不是人类, 以避免 re-expressed 在鼠标单元格中时与下游信号组件的潜在改变的交互。单一的, 将导致化学计量独立表达α和β链^9,11。目前的协议是基于广泛可用的试剂和方法, 并且设计为以流线型和高效的方式进行。虽然我们已经明确地使用这项技术来检测 TCRs 从反应 T 细胞牵连自身免疫性糖尿病, 我们预计, 该协议可以广泛适用于识别和功能评估的人 TCRs 具体自身免疫表位, 肿瘤抗原表位, 或对病原体和疫苗的反应。