Summary

הערכה של תאי עוזר T זקיקים ותגובת מרכז חיידקים במהלך שפעת זיהום וירוס בעכברים

Published: June 27, 2020
doi:

Summary

מאמר זה מתאר פרוטוקולים של הערכת תגובת Tfh ו- GC B במודל העכבר של זיהום וירוס שפעת.

Abstract

תאי T Follicular Helper (Tfh) הם תת-קבוצה עצמאית של תאי CD4+ T המתמחה במתן עזרה לפיתוח מרכז נביטה (GC) ויצירת נוגדנים בעלי זיקה גבוהה. בזיהום וירוס שפעת, חזק Tfh ו- GC B תגובות תאים המושרים כדי להקל על מיגור וירוס יעיל, אשר מעניק מודל עכבר מוסמך למחקר הקשורים Tfh. במאמר זה תיארנו פרוטוקולים באיתור תגובה חיסונית בסיסית הקשורה ל-Tfh במהלך זיהום בנגיף השפעת בעכברים. פרוטוקולים אלה כוללים: חיסון תוך-אנלתי של וירוס שפעת; כתם cytometry זרימה וניתוח של תאי Tfh פוליקלוניים ואנטיגן ספציפי, תאי GC B ותאי פלזמה; זיהוי חיסוני של מחשבים אישיים; בדיקה אימונוסורבנטית (ELISA) הקשורה לאנזימים של נוגדן ספציפי לנגיף שפעת בסרום. מבחנים אלה בעצם לכמת את הבידול והתפקוד של תאי Tfh בזיהום וירוס שפעת, ובכך לספק עזרה למחקרים במנגנון בידול מבהיר ואסטרטגיית מניפולציה.

Introduction

בעשור האחרון, מחקרים רבים התמקדו בקבוצת המשנה החדשה שזוהתה CD4+ T תא, קבוצת משנה של תא Tfh, על תפקידיה החיוניים בהתפתחות מרכז נביטה (GC) B. לימפומה B תא 6 (Bcl6), אשר נחשב בעיקר מדכא גנים, הוא גורם הגדרת שושלת של תאי Tfh עבור הראיות כי ביטוי חוץ רחמי של Bcl6 מספיק כדי לנהוג בידול Tfh תוך מחסור של Bcl6 תוצאות בידול Tfh נעלם1,2,3. שלא כמו קבוצות משנה אחרות CD4+ T helper המבצעות את פונקציית האפקטים שלהן על ידי הגירה לאתרי הדלקת, תאי Tfh מספקים את העזרה לתא B בעיקר באזור הזקיקים של תא B של טחול וצומת לימפה. מולקולות מגרה משותף ICOS ו CD40L, לשחק תפקידים משמעותיים באינטראקציה בין תאי Tfh ו- GC B. במהלך בידול Tfh, ICOS משדר אותות הדרושים מתאי קוגניציה B וגם פועל כקולטן המקבל אותות הגירה מתאי עובר אורח B עבור לוקליזציה של אזור B4,5. CD40L הוא מתווך של אותות מתאי Tfh עבור התפשטות תאי B והישרדות6. גורם נוסף הממלא את התפקיד הדומה ל- CD40L הוא ציטוקינים IL21, המופרשים בעיקר על ידי תאי Tfh. IL21 מווסת ישירות את פיתוח וייצור תאי GC B וייצור נוגדנים בעלי זיקה גבוהה, אך תפקידו בבידול Tfh עדיין שנוי במחלוקת7,8. PD-1 ו- CXCR5, אשר משמשים כיום בתדירות הגבוהה ביותר בזיהוי תאי Tfh בניתוח cytometry זרימה, גם לשחק תפקידים משמעותיים הבידול והתפקוד של קבוצת משנה זו. CXCR5 הוא הקולטן של כימוקין זקיקי של תא B ומתווך לוקליזציה של תאי Tfh בזקיקי תא B9. PD-1 מזוהה כעת לא רק יש את פונקציית ההנחיה הזקיקית, אלא גם להעביר אותות קריטיים בתהליך של התבגרות תאים GC B10. בהתבסס על ממצאים אלה, הערכת הביטוי של מולקולות אלה יכול בעצם לשקף את ההבשלה והתפקוד של תאי Tfh.

GC הוא מבנה מיקרואנטומי חולף המושרה באיברי הלימפה משניים ותלוי מאוד בתאי Tfh, ובכך להיות קריאה מושלמת כדי להעריך את תגובת Tfh. ב- GC, לאחר קבלת אותות בתיווך ציטוקינים ומולקולות מגרה משותף, תאי B כפופים להחלפת מעמד והיפרמוטציה סומטית כדי ליצור נוגדנים בעלי זיקה גבוהה11. החלפת מחלקת נוגדנים דיפרנציאלית מתרחשת בנישת ציטוקינים דיפרנציאלית, שבה IL4 ו- IL21 גורמים להחלפת מחלקת IgG1 בעוד IFNγ גורמת למיתוג IgG2 מסוג12. תאי פלזמה הם היצרנים של נוגדנים מופרשים והם תאים מובחנים סופניים. כמו תאי Tfh, התפתחות תאי B ב- GC קשורה לביטוי דינמי של מולקולות משמעותיות רבות. בהתבסס על המחקר הנוכחי, ניתן לזהות תאי GC B כ- B220+PNA+Fas+ או B220+GL7+Fas+ תאים ותאי פלזמה, בהשוואה למבשרים שלהם, ביטוי downregulate של B220 וביטוי CD138 upregulate13. מה עוד, שני מאפיינים אלה ניתן לזהות cytometry זרימה וניתוח immunofluorescence, ובכך להיות הערכה מתאימה של תגובת GC.

תגובות תאיות והומוריסטיות חזקות נגרמות בזיהום וירוס שפעת, עם תאי Tfh ו- Th1 השולטים בתגובת CD4+ T cell14, מה שהופך אותו למודל מושלם למחקר בידול תאי Tfh. שפעת A / פורטו ריקו / 8/34 H1N1(PR8), שהוא זן מותאם לעכבר נפוץ, משמש לעתים קרובות במחקר זה14,15,16. כאן, אנו מתארים כמה פרוטוקולים בסיסיים של Tfh מחקר רלוונטי assay בזיהום וירוס שפעת: 1) חיסון תוך-אפי של וירוס PR8; 2) תאי Tfh ספציפיים לאנטיגן, תאי GC B ופלזמה וזיהוי IL21 עם ציטומטריית זרימה; 3) הדמיה היסטולוגית של GC; 4) זיהוי של טיטר נוגדן ספציפי אנטיגן בסרום עם ELISA. פרוטוקולים אלה מספקים את הטכניקות הדרושות לחוקרים חדשים במחקר הקשור ל- Tfh.

Protocol

ניסויים בבעלי חיים אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול בבעלי חיים ושימוש של מכון פסטר של שנגחאי, סין. כל הניסויים בוצעו על סמך הפרוטוקולים המוסדיים לטיפול בבעלי חיים ולשימוש בבעלי חיים שאושרו על ידי הוועדה. הערה: זיהום וירוס של עכברים ובידוד של איברים צריך להתבצע במצב ABSL2. <…

Representative Results

אפיון תחלואה בעכבר בזיהום בנגיף השפעתלאחר זיהום בנגיף השפעת, עכברים פעילים פחות אנורקסית עקב מחלה, אשר באה לידי ביטוי על ידי ירידה במשקל חמורה, סימפטום נפוץ כדי לפקח על תחלואה העכבר19. כפי שמוצג באיור 1a, עכברים נגועים בנגיף PR8 החלו לרדת במשק…

Discussion

בשל תפקידים מיוחדים במתן עזרה בתאי B ליצירת נוגדנים בעלי זיקה גבוהה, תאי Tfh נחקרו בהרחבה במנגנוני הבידול והמניפולציה כדי לספק אסטרטגיות חדשות לעיצוב חיסונים. זיהום וירוס שפעת גורם תגובות נמרצות Tfh ו- GC B תאים, ובכך להיות מודל מתאים לתחום זה של מחקר. במאמר זה, תיארנו פרוטוקולים של זיהום וירוס ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

אנו מודים לצוותים של מתקן cytometry זרימה, מתקן ABSL2 ומתקן בעלי חיים SPF של מכון פסטר של שנגחאי על העזרה הטכנית שלהם וייעוץ. עבודה זו נתמכה על ידי המענקים הבאים: תוכנית מחקר בעדיפות אסטרטגית של האקדמיה הסינית למדעים (XDB29030103), תוכנית המחקר והפיתוח הלאומית של סין (2016YFA0502202), הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (31570886).

Materials

Immunostaining of Tfh cells, NP-specific Tfh cells and Bcl-6
37% formaldehyde Sigma F1635
Anti-CD16/32 mouse Thermo Fisher Scientific 14-0161-86
APC-conjugated-IAbNP311-325 MHC class II tetramer NIH
Bcl-6 PE Biolegend 358504 clone:7D1
Biotin-CXCR5 Thermo Fisher Scientific 13-7185-82 clone: SPRCL5
CD4 Percp-eFluor 710 Thermo Fisher Scientific 46-0041-82 clone:GK1.5
CD44 eVolve 605 Thermo Fisher Scientifi 83-0441-42 clone:IM7
CD44 FITC Thermo Fisher Scientifi 11-0441-82 clone:IM7
CD62L FITC BD Pharmingen 553150 clone:MEL-14
ICOS BV421 Biolegend 564070 clone:7E.17G9
PD1 PE/Cy7 Biolegend 135216 clone:29F.1A12
Streptavidin BV421 BD Pharmingen 563259
Streptavidin PE BD Pharmingen 554081
Intracelluar staining of IL21
37% formaldehyde Sigma F1635
anti-human IgG Jackson ImmunoResearch Laboratories 109-605-098
Brefeldin A Sigma B6542
human FCc IL-21 receptor R&D System
ionomycin Sigma I0634
Live/Dead Fixable Aqua Dead Cell staining kit Thermo Fisher Scientific L34966
PMA Sigma P1585
Saponin MP 102855
GC B and plasma cells staining
B220 APC Thermo Fisher Scientific 17-0452-81 clone:RA3-6B2
CD138 PE BD Pharmingen 561070 clone:281-2
CD95 (FAS) PE/Cy7 BD Pharmingen 557653 clone:Jo2
IgD eFluor 450 Thermo Fisher Scientific 48-5993-82 clone:11-26c
PNA FITC Sigma L7381
Assay of HA-specific antibody titer with ELISA
PR8-HA Sino Biological 11684-V08H
BSA SSBC
Goat anti mouse Ig (SBA Clonotyping System-HRP) SouthernBiotech 5300-05
Goat anti mouse IgM (SBA Clonotyping System-HRP) SouthernBiotech 5300-05
Goat anti mouse IgG1 (SBA Clonotyping System-HRP) SouthernBiotech 5300-05
Goat anti mouse IgG2b (SBA Clonotyping System-HRP) SouthernBiotech 5300-05
Goat anti mouse IgG2c (SBA Clonotyping System-HRP) SouthernBiotech 5300-05
TMB Substrate Reagent Set BD Pharmingen 555214
Histology
Alexa Fluor 555-Goat-anti rat IgG Life Technology A21434
anti-mouse IgD Biolegend 405702
biotinylated PNA Vector laboratories B-1075
dilute Alexa Fluor 488-streptavidin Life Technology S11223
normal goat serum SouthernBiotech 0060-01
Pro-long gold antifade reagent Thermo Fisher Scientific P3630
STREPTAVIDIN/BIOTIN blocking kit Vector laboratories SP-2002

References

  1. Johnston, R. J., et al. Bcl6 and Blimp-1 are reciprocal and antagonistic regulators of T follicular helper cell differentiation. Science. 325 (5943), 1006-1010 (2009).
  2. Nurieva, R. I., et al. Bcl6 mediates the development of T follicular helper cells. Science. 325 (5943), 1001-1005 (2009).
  3. Yu, D., et al. The transcriptional repressor Bcl-6 directs T follicular helper cell lineage commitment. Immunity. 31 (3), 457-468 (2009).
  4. Pedros, C., et al. A TRAF-like motif of the inducible costimulator ICOS controls development of germinal center TFH cells via the kinase TBK1. Nature Immunology. 17 (7), 825-833 (2016).
  5. Xu, H., et al. Follicular T-helper cell recruitment governed by bystander B cells and ICOS-driven motility. Nature. 496 (7446), 523-527 (2013).
  6. Lee, S. K., et al. B cell priming for extrafollicular antibody responses requires Bcl-6 expression by T cells. The Journal of Experimental Medicine. 208 (7), 1377-1388 (2011).
  7. Zotos, D., et al. IL-21 regulates germinal center B cell differentiation and proliferation through a B cell-intrinsic mechanism. The Journal of Experimental Medicine. 207 (2), 365-378 (2010).
  8. Vogelzang, A., et al. A fundamental role for interleukin-21 in the generation of T follicular helper cells. Immunity. 29 (1), 127-137 (2008).
  9. Ansel, K. M., et al. A chemokine-driven positive feedback loop organizes lymphoid follicles. Nature. 406 (6793), 309-314 (2000).
  10. Shi, J., et al. PD-1 Controls Follicular T Helper Cell Positioning and Function. Immunity. 49 (2), 264-274 (2018).
  11. Methot, S. P., Di Noia, J. M. Molecular Mechanisms of Somatic Hypermutation and Class Switch Recombination. Advanced ImmunoChemical. 133, 37-87 (2017).
  12. Crotty, S. Follicular helper CD4 T cells (TFH). Annual Review of Immunology. 29, 621-663 (2011).
  13. Calame, K. L. Plasma cells: finding new light at the end of B cell development. Nature Immunology. 2 (12), 1103-1108 (2001).
  14. Yoo, J. K., Fish, E. N., Braciale, T. J. LAPCs promote follicular helper T cell differentiation of Ag-primed CD4+ T cells during respiratory virus infection. The Journal of Experimental Medicine. 209 (10), 1853-1867 (2012).
  15. Leon, B., Bradley, J. E., Lund, F. E., Randall, T. D., Ballesteros-Tato, A. FoxP3+ regulatory T cells promote influenza-specific Tfh responses by controlling IL-2 availability. Nature Communications. 5, 3495 (2014).
  16. He, L., et al. Extracellular matrix protein 1 promotes follicular helper T cell differentiation and antibody production. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (34), 8621-8626 (2018).
  17. León, B., et al. Regulation of TH2 development by CXCR5+ dendritic cells and lymphotoxin-expressing B cells. Nature Immunology. 13 (7), 681-690 (2012).
  18. Wang, H., et al. The transcription factor Foxp1 is a critical negative regulator of the differentiation of follicular helper T cells. Nature Immunology. 15 (7), 667-675 (2014).
  19. Bouvier, N. M., Lowen, A. C. Animal Models for Influenza Virus Pathogenesis and Transmission. Viruses. 2 (8), 1530-1563 (2010).
  20. Miyauchi, K., et al. Protective neutralizing influenza antibody response in the absence of T follicular helper cells. Nature Immunology. 17 (12), 1447-1458 (2016).
  21. Rodriguez, L., Nogales, A., Martinez-Sobrido, L. Influenza A Virus Studies in a Mouse Model of Infection. Journal of Visualized Experiments. (127), (2017).
  22. Kitano, M., et al. Bcl6 protein expression shapes pre-germinal center B cell dynamics and follicular helper T cell heterogeneity. Immunity. 34 (6), 961-972 (2011).
  23. Yusuf, I., et al. Germinal center T follicular helper cell IL-4 production is dependent on signaling lymphocytic activation molecule receptor (CD150). The Journal of Immunology. 185 (1), 190-202 (2010).
  24. Sun, J., Dodd, H., Moser, E. K., Sharma, R., Braciale, T. J. CD4+ T cell help and innate-derived IL-27 induce Blimp-1-dependent IL-10 production by antiviral CTLs. Nature Immunology. 12 (4), 327-334 (2011).

Play Video

Cite This Article
Wang, M., Huang, Y., Gu, W., Wang, H. Evaluation of T Follicular Helper Cells and Germinal Center Response During Influenza A Virus Infection in Mice. J. Vis. Exp. (160), e60523, doi:10.3791/60523 (2020).

View Video