我们提出了一种简单的方案,用于从诊断为Sézary综合征的患者获得的全血中分离外周血单核细胞,然后选择CD4 + T细胞,用phorbol12-肉豆蔻酸酯13-乙酸盐和A23187离子载体刺激它们,并制备RNA进行转录组学分析。
皮肤 T 细胞淋巴瘤 (CTCL) 来源于成熟皮肤归巢 T 细胞的转化和不受控制的增殖,蕈样肉芽肿 (MF) 和 Sézary 综合征 (SS) 是最常见的亚型。尽管对CTCL的基因表达,遗传改变和表观遗传异常进行了许多研究,但MF / SS的分子发病机制尚不清楚。MF 是指以皮肤为主的更常见的 CTCL,通常仅限于皮肤,而 SS 是 CTCL 的侵袭性白血病变异型,具有广泛的皮肤受累,其特征为肿瘤分布,主要累及血液、皮肤和淋巴结。以临床实践为重点,基因表达生物标志物的鉴定在改善MF/SS的诊断和治疗方面具有巨大的潜力。事实上,最近的转录组学研究已经从正常和恶性T细胞之间基因表达的差异中确定了潜在的诊断生物标志物,这可能会提高我们对SS生物学的理解,并揭示潜在的治疗靶点。本手稿描述了一种详细的可重复方案,用于从诊断为 SS 的患者的新鲜全血中分离外周血单核细胞,选择 CD4+ 记忆 T 细胞 (CD4+ CD45RO+ T 细胞),化学刺激以及制备适合转录组学分析的 RNA 以发现新的预后分子标志物,从而进一步了解疾病病因学。使用化学激动剂激活核调控的刺激为动态转录调控和基因表达中重要的途径提供了更具体的评估,并消除了由细胞膜TCR抗原丢失引起的上游信号传导缺陷可能引起的混杂缺陷。通过比较未受刺激的SS T细胞的转录组获得的数据揭示了从静止的未刺激细胞的分析中不明显的功能调节基因表达缺陷。此外,从该方法概述的方法可以适用于研究其他T细胞免疫疾病中的T细胞基因表达缺陷。
皮肤 T 细胞淋巴瘤 (CTCL),包括最常见的蕈样肉芽肿 (MF) 和 Sézary 综合征 (SS) 亚型,是一组异质性疾病,来源于成熟皮肤归巢 T 细胞1,2 的转化和不受控制的增殖。肿瘤性T细胞具有成熟的CD4+ CD45RO+,记忆表型3,并表达皮肤归位粘附标志物,增加表皮病4,其表现为皮疹,特别是在疾病早期。在常规管理式治疗下,MF 的临床病程通常是惰性的,但一部分患者可进展为更晚期的疾病。在这些MF病例中,皮肤病变生长并增厚成大肿瘤,肿瘤性T细胞可能播散到淋巴结和内脏器官。相比之下,SS 是 CTCL5 的一种更具侵袭性的白血病变异型,其特征是三联症状:全身性红皮病(定义为影响>总表面积的 80%)、淋巴结肿大,以及存在超过 1000/mm3 的循环克隆非典型 T 细胞与脑状核,即所谓的 Sézary 细胞6,7.SS 患者的预后明显差于 MF。SS 罕见,发病率为 0.1/100,000,约占 CTCL 病例总数 8,9 的 3%。CTCL 通常表现在中位年龄约为 60 岁10 岁的老年人中。CTCL的发病率一直在上升,虽然病因不明,但自1998年以来,该发病率已稳定下来11,12。
SS 的分子发病机制尚不清楚。遗传,表观遗传和基因表达研究已经产生了大量新数据,但是仍然存在不一致的发现,主要是由于研究的患者队列2,以及实验设计和对照群体13,14的差异。改进的基因组和转录组学表征可以阐明疾病机制和以前未开发的治疗靶点。因此,需要来自更大患者群体的更多研究来更好地了解这种异质性恶性肿瘤。在一个SS队列中具有高敏感性和特异性的生物标志物组合在其他队列15中表现不太均匀,这代表了SS16的可靠诊断和预后生物标志物开发严重障碍。理想的诊断生物标志物在恶性T细胞中将持续且高度过度表达,而在正常T细胞中不存在或几乎不存在17。疾病特异性生物标志物的发现对于推进SS的诊断和治疗方案非常重要。
恶性和正常 T 细胞的高质量转录组学数据需要一种高效可靠的样品制备方法。在这里,我们将讨论一种详细而简单的策略,以从与SS相关的T细胞群中获取RNA样品。我们将讨论从全血中分离外周血单核细胞(PBMC),疾病相关CD4 + CD45RO + T细胞群的负磁性选择,揭示功能反应差异的化学活化以及RNA的制备以进行转录组学分析。在目前的方案中,已经使用磷酸肉豆蔻酸酯醋酸酯(PMA)和钙离子载体(A23187)18,19进行了化学活化,因为先前的研究表明CTCL中的T细胞受体信号传导有缺陷,并且PMA / A23187的刺激绕过了T细胞受体20,21。此外,PMA / A23187允许更直接地近端激活细胞因子基因激活所需的核信号。最后,对T细胞的刺激为基因表达的调节提供了额外的洞察力,而这在没有动态变化的情况下无法从静息的T细胞中获得。
已经开发出几种隔离PBMC的方法,每种方法都有自己的优点和局限性28.我们通常将多达 50 mL 血液收集在五个含有抗凝剂的 10 mL 管中。用于PBMC分离的血液量取决于几个因素,例如研究对象的健康和年龄以及抽血师的专业知识。协议中的关键程序步骤是步梯度的形成。分层不良可能导致PBMC部分或完全失效,以沉淀在界面处。我们更喜欢这里描述的底层方法,因为它很容易启动底层。为了完全分配血液下方的所有密度培养基,使用无空气泄漏的移液器辅助器至关重要。通过仔细和一致地收集白细胞层,可以最大限度地减少不需要的细胞类型对PBMC组分的污染,对于每次分离,应以相同的方式进行。如果PBMC不会进一步分馏,则应避免在隔离之间收集不同量的密度梯度和等离子体层。进行红细胞裂解以最大限度地减少污染红细胞和网织红细胞衍生RNA对下游基因表达分析的潜在影响。低渗溶解会被过量的等渗缓冲液抑制。
进一步分离T细胞亚群对于分子研究很重要。在这里,我们描述了随后的CD4 + CD45RO + T细胞选择,通过负选择来去除不需要的细胞类型。阴性选择依赖于抗体识别所有不需要细胞的特定细胞表面标志物。然后用磁珠除去抗体包被的细胞。该选择方案去除不需要的细胞,同时允许未触及和未受刺激的靶细胞保持自由漂浮,这对于研究基因激活至关重要。然而,必须注意避免细胞团块,这会降低所选CD4 + CD45RO + T细胞的最终纯度。选择缓冲液中存在的乙二胺四乙酸(EDTA)可最大限度地减少细胞聚集。T细胞的产量取决于诸如初始血液体积,患者变量(例如向患者施用的治疗)和样本收集时的疾病阶段等因素。给予患者的治疗也可能影响细胞活力。此外,在任何程序(如光分离置换)之前收集样品也对CD4 + CD45RO + T细胞纯度有积极影响。我们观察到光分离处理程序后的样品收集对CD4 + CD45RO + T细胞的产量有负面影响。
来自SS患者的肿瘤性T细胞克隆最常表达与成熟记忆CD4 T细胞表型29,30一致的表面标志物。然而,偶尔观察到表型可塑性,包括CD4,CD45RO,CD45RA,CD7和/或CD2631。先前的研究还表明,29 名 SS 患者中 CD45RO 和 CD45RA 表达存在异质性,而大多数 SS 病例仍为 CD45RO+。Roelens等人31 还表明,SS可能表现出个体间和个体间异质性,具有幼稚(TN),中央记忆(TCM),过渡记忆(TTM),效应器记忆(TEM)和终末效应子记忆(TEMRA)亚群的混合群体。然而,他们的研究结果清楚地表明,大多数SS细胞具有中医表型。我们将研究重点放在SS患者中最常见的CD45RO +表面免疫表型上,并通过流式细胞术确认表型。在规划患者T细胞亚群的研究时,重要的是要考虑所研究疾病的表型异质性,因此可以根据需要调整纯化策略以获得所需的T细胞群进行分析。
有几种方法可以刺激T细胞和PBMCs检查功能基因表达。我们更喜欢化学活化(PMA + A23187离子载体),因为我们对细胞核中的基因调控感兴趣。化学活化是实现此目的的最佳选择,因为它充当广泛的活化剂,并且与抗原特异性刺激相比更均匀。PMA是一种小的有机化合物,通过细胞膜扩散到细胞质中,并直接激活蛋白激酶C.A23187允许钙通过膜。这些化合物绕过表面受体,并与CD28介导的共刺激一起模仿T细胞受体连接的作用。这些化学物质激活了几种细胞内信号通路,导致核转录因子激活和细胞因子基因的上调,这些基因可用于转录激活。虽然化学活化和CD3CD28连接在正常细胞32中产生惊人的相似全局基因表达谱,但PMA + A23187的化学活化是一个不错的选择,因为SS T细胞可以失去表面受体的表达,包括TCR成分33。Chong等人.22 比较了PMA / A23187与正常,早期MF / CTCL和晚期MF / CTCL患者的PBMCs中的抗CD3和抗CD28抗体之间的细胞因子基因激活。他们报告说,与抗CD3 / CD28刺激相比,PMA / A23187引起IL-2基因的更快和更强烈的激活。此外,他们表明,抗CD3 / CD28抗体的较慢的激活动力学可能来自刺激所必需的交联和膜信号传导。此外,PMA / A23187保留了所研究的不同细胞群中细胞因子表达的趋势。由于我们对基因表达激活感兴趣,化学刺激是一种理想的方法,因为它具有广泛的激活剂,并且与抗原特异性刺激相比更加一致。CD3/CD28 连接是研究基于膜的信号转导中重要通路的理想选择。此外,化学活化成本较低,不需要特殊设备。在目前的研究中,PMA + A23187在ND中显着激活了细胞因子基因,而不是SS T细胞,这表明SS T细胞在TCR下游具有功能缺陷。
综上所述,该方案提供了来自珍贵患者来源血液的表型纯T细胞,以及评估功能基因表达的全基因组变化的方法。我们证明,与正常CD45RO + T细胞相比,SS T细胞的转录组学分析揭示了CTCL患者新鲜人T细胞中基因激活的深刻差异。这些研究将有助于开发针对CTCL中新标志物的诊断生物标志物和治疗策略。此外,研究原代人类T细胞的这种策略和方案对于适应其他T细胞介导疾病的研究可能很有价值。
The authors have nothing to disclose.
我们感谢参与我们研究的患者和志愿者。
1.5 ml microcentrifuge tubes | Fisher Scientific | 02-681-320 | |
10 ml Disposable Plastic Pipette | Thermo Scientific | 170356 | |
1000 ul Pipet tips | VWR | 10017-038 | |
15 ml Conical Tubes | Corning | 352196 | |
25 ml Disposable Plastic Pipette | Thermo Scientific | 170357 | |
5 ml Disposable Plastic Pipette | Thermo Scientific | 170355 | |
50 ml Conical Tubes | Thermo Scientific | 339652 | |
A23187 ionophore | Fisher Scientific | BP595 | |
Centrifuge | Thermo Scientific | 75004381 | |
DMSO | Sigma | D2650-5x5ml | |
EasySep Human Memory CD4+ T cell Enrichment Kit | StemCell | 19157 | |
FBS | GIBCO | 16140-071 | |
HBSS | GIBCO | 14185-052 | |
HEPES | Fisher Bioreagents | BP310-500 | |
KHCO3 | Fisher Bioreagents | P184-500 | |
Lymphocyte Separation Medium | Corning | 25-072-CV | |
Na2EDTA | ACROS | 10378-23-1 | |
NaHCO3 | Fisher Bioreagents | S233-500 | |
NH4Cl | Fisher Bioreagents | A661-500 | |
Penicillin-streptomycin solution | GIBCO | 15140122 | |
phorbol12-myristate13-acetate (PMA) | Sigma | P-8139 | |
Pipet-Lite LTS Pipette L-1000XLS+ | RAININ | 17014382 | |
Pipet-Lite LTS Pipette L-10XLS+ | RAININ | 17014388 | |
Pipet-Lite LTS Pipette L-200XLS+ | RAININ | 17014391 | |
Pipet-Lite LTS Pipette L-20XLS+ | RAININ | 17014392 | |
RNA Clean & Concentrator-5 | Zymo Research | R1013 | |
Rneasy Plus Mini Kit | Qiagen | 74136 | |
RPMI 1640 | GIBCO | 31800-022 | |
T-25 Flask | Thermo Scientific | 2024-10 |