Summary

Acesso à diferenciação precoce de células T CD4+ foliculares específicas de vírus em camundongos infectados por LCMV agudo

Published: April 26, 2024
doi:

Summary

O presente estudo apresenta protocolos para avaliar o compromisso de destino precoce de células TFH específicas do vírus e manipular a expressão gênica nessas células.

Abstract

As células T auxiliares foliculares (TFH) são percebidas como uma linhagem independente de células T CD4+ que auxilia as células B cognatas na produção de anticorpos de alta afinidade, estabelecendo assim imunidade humoral de longo prazo. Durante a infecção viral aguda, o compromisso de destino das células TFH específicas do vírus é determinado na fase inicial da infecção, e as investigações das células TFH diferenciadas precocemente são cruciais para entender a imunidade humoral dependente de células T e otimizar o design da vacina. No estudo, usando um modelo de camundongo de infecção pelo vírus da coriomeningite linfocítica aguda (LCMV) e o camundongo SMARTA (SM) transgênico TCR com células T CD4 + reconhecendo especificamente o epítopo da glicoproteína LCMVI-A bGP66-77, descrevemos procedimentos para acessar o compromisso de destino precoce de células TFH específicas do vírus com base em colorações de citometria de fluxo. Além disso, ao explorar a transdução retroviral de células T SM CD4 + , métodos para manipular a expressão gênica em células TFH específicas de vírus diferenciados precocemente também são fornecidos. Portanto, esses métodos ajudarão em estudos que exploram o(s) mecanismo(s) subjacente(s) ao comprometimento precoce de células TFH específicas do vírus.

Introduction

Encontrando diferentes patógenos ou ameaças, as células T CD4 + virgens adaptam suas respostas imunes diferenciando-se em vários subconjuntos de células T auxiliares (TH) com funções especializadas1. No cenário de infecção viral aguda, uma grande parcela de células T CD4+ virgens se diferencia em células T auxiliares foliculares (TFH) que fornecem ajuda às células B 2,3. Diferente de outros subconjuntos de células TH CD4 + (por exemplo, células TH1, TH2, TH9 e TH17), as células TFH expressam um nível substancial de CXCR5, que é o receptor de quimiocina para a quimiocina CXCL13 de células B, permitindo que as células TFH migrem para os folículos das células B. Nos folículos das células B, as células TFH auxiliam as células B cognatas a iniciar e manter as reações do centro germinativo, permitindo assim a rápida produção de anticorpos de alta afinidade e memória humoral de longo prazo 2,3.

Após a infecção viral aguda, o comprometimento precoce do destino das células TFH específicas do vírus ocorre dentro de 72 h 4,5 e é controlado pelo linfoma de células B repressor transcricional-6 (Bcl-6) 5 , 6 , 7 , 8 , que atua como o “regulador mestre” que governa as decisões de destino das células TFH. A deficiência de Bcl-6 embota severamente a diferenciação das células TFH, enquanto a expressão ectópica de Bcl-6 promove substancialmente o compromisso do destino das células TFH. Além do Bcl-6, várias moléculas estão envolvidas na instrução do comprometimento precoce do destino das células TFH. Os fatores de transcrição TCF-1 e LEF-1 iniciam a diferenciação de células TFH por meio da indução de Bcl-6 9,10,11. A inibição do Blimp1, tanto por Bcl-6 quanto por TCF-1, é necessária para o comprometimento precoce do destino das células TFH 11,12. STAT1 e STAT3 também são necessários para a diferenciação precoce de células TFH 13. Além disso, as modificações epigenéticas pela histona metiltransferase EZH214,15 e m6A metiltransferase METTL316 ajudam a estabilizar os programas transcricionais de células TFH (especialmente Bcl6 e Tcf7) e, assim, preparar o compromisso inicial do destino das células TFH. Embora avanços, incluindo as moléculas acima mencionadas e outras, resumidas em outro lugar3, tenham sido feitos na compreensão dos regulamentos transcricionais e epigenéticos do compromisso inicial do destino das células TFH, moléculas anteriormente desconhecidas ainda precisam ser aprendidas.

No modelo de camundongo de infecção pelo vírus da coriomeningite linfocítica aguda (LCMV), as células T CD4+ SMARTA (SM) congênitas transgênicas TCR transferidas adotivamente, que reconhecem especificamente o epítopo da glicoproteína LCMVI-A bGP66-77, sofrem diferenciação de células TFH ou TH1 durante a infecção viral. Este padrão de diferenciação de bifurcação TFH /T H1 suporta o avanço do modelo de infecção SM / LCMV aguda no estudo da biologia de células TFH específicas do vírus. De fato, o modelo de infecção SM/LCMV agudo tem sido amplamente utilizado no campo de pesquisa de células TFH e desempenhou um papel crucial nas descobertas marcantes na biologia celular TFH. Isso inclui a identificação do Bcl-6 mencionado acima como o fator de transcrição definidor de linhagem de células TFH 5,6, bem como outros fatores transcricionais importantes (por exemplo, Blimp-16, TCF-1 / LEF 9,10,11, STAT1 / STAT313, STAT517, KLF218 e Itch19) orientando a diferenciação de células TFH, regulações pós-transcricionais ( por exemplo, METTL316 e miR-17 ~ 9220) da diferenciação de células TFH, memória e plasticidade de células TFH 21,22 e estratégias racionais de vacinação direcionadas às células TFH (por exemplo, selênio23).

O presente estudo descreve métodos reprodutíveis para acessar o compromisso de destino precoce de células TFH específicas do vírus, incluindo (1) estabelecer um modelo de camundongo quimera SM infectado com LCMV agudo adequado para acessar células TFH diferenciadas precocemente, (2) realizar colorações de citometria de fluxo de moléculas relacionadas a células TFH diferenciadas precocemente e (3) realizar manipulação de genes baseada em vetor retroviral em SM CD4 + Células T. Esses métodos serão úteis para estudos que investigam o compromisso de destino precoce de células TFH específicas do vírus.

Protocol

Todos os experimentos com animais foram conduzidos seguindo procedimentos aprovados pelos Comitês Institucionais de Cuidados e Uso de Animais da Terceira Universidade Médica Militar. As seguintes linhagens de camundongos foram utilizadas no presente estudo: camundongo C57BL/6J (B6) (ambos os sexos), com idade entre 6 e 8 semanas, pesando 25-30 g; camundongo transgênico CD45.1+SM TCR (B6 CD45.1 × SM TCR transgênico), ambos os sexos, com idade entre 6 e 8 semanas, pesando 25-30 g; e camundongo transgênico …

Representative Results

Características das células TFH específicas do vírus de diferenciação precoce durante a infecção aguda por LCMVPara investigar o compromisso de destino inicial de células TFH específicas do vírus, células T SM CD4 + congênitas virgens que reconhecem especificamente o epítopo LCMV GP IA, A,B GP66-77, foram transferidas adotivamente para receptores CD45.2 + C57BL / 6. No dia seguinte, esses receptores foram infectados por v…

Discussion

A pesquisa no campo das células TFH tem sido destacada desde a descoberta da função especializada das células TFH em ajudar as células B. Estudos acumulados indicaram que a diferenciação de células TFH é um processo multiestágio e multifatorial30, em que o compromisso do destino das células TFH é determinado no estágio inicial5. Portanto, uma melhor compreensão dos mecanismos subjacentes às células TFH d…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este estudo foi apoiado por doações da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (nº 32300785 a X.C.), do Programa Nacional de Pós-Doutorado da China para Talentos Inovadores (nº. BX20230449 a X.C.), e o Projeto Nacional de Ciência e Tecnologia (nº 2021YFC2300602 a L.Y.).

Materials

0.25% Trypsin-EDTA Corning 25-052-CI
4% Paraformaldehyde Fix Solution, 4% PFA Beyotime P0099-500mL
70 μm cell strainer Merck CLS431751
Alexa Fluor 647 anti-mouse TCR Vα2 (clone B20.1) Biolegend 127812 1:200 dilution
Alexa Fluor 700 anti-mouse CD45.1 (clone A20) Biolegend 110724 1:200 dilution
APC anti-mouse CD25 (clone PC61) Biolegend 101910 1:200 dilution
B6 CD45.1 (B6.SJL-Ptprca Pepcb/BoyJ) mouse The Jackson Laboratory 002014
BeaverBeads Streptavidin Beaver 22321-10
Biotin anti-mouse F4/80 Antibody (clone BM8) Biolegend 123106 1:200 dilution
Biotin Rat anti-mouse CD11c (clone N418) Biolegend 117304 1:200 dilution
Biotin Rat anti-Mouse CD19 (clone 6D5) Biolegend 115504 1:200 dilution
Biotin Rat anti-Mouse CD8a (clone 53-6.7) Biolegend 100704 1:200 dilution
Biotin Rat anti-mouse NK-1.1 (clone PK136) Biolegend 108704 1:200 dilution
Biotin Rat anti-mouse TER-119/Erythroid Cells (clone TER-119) Biolegend 116204 1:200 dilution
bovine serum albumin, BSA Sigma A7906
Brilliant Violet 421 anti-T-bet (clone 4B10) Biolegend 644816 1:100 dilution
Brilliant Violet 605 anti-mouse CD279 (PD-1) (clone 29F.1A12) Biolegend 135220 1:200 dilution
C57BL/6J (B6) mouse The Jackson Laboratory 000664
CXCR5-GFP knock-in reporter mouse In house; the CXCR5-GFP knock-in mouse line was generated by the insertion of an IRES-GFP construct after the open reading frame of Cxcr5.
DMEM 10% medium DMEM medium containing 10% FBS
DMEM medium Gibco 11885092
EDTA Sigma E9884
FACSFortesa BD Biosciences
Fetal bovine serum, FBS Sigma F8318
FlowJo (version 10.4.0) BD Biosciences
Foxp3/Transcription Factor Staining Buffer Set Invitrogen 00-5523-00 The kit contains three reagents: a. Fixation/Permeabilization Concentrate (4X); b. Fixation / Permeabilization Diluent; c. Permeabilization Buffer.
Goat Anti-Rat IgG Antibody (H+L), Biotinylated Vector laboratories BA-9400-1.5 1:200 dilution
Invitrogen EVOS FL Auto Cell Imaging System ThermoFisher Scientific
Isolation buffer FACS buffer containing 0.5% BSA and 2mM EDTA
LCMV GP61-77 peptide (GLKGPDIYKGVYQFKSV) Chinese Peptide Company
LIVE/DEAD Fixable Near-IR Dead Cell Stain Kit, for 633 or 635 nm excitation Life Technologies L10199 1:200 dilution
MigR1 addgene #27490
NaN3 Sigma S2002
Opti-MEM medium Gibco 31985070
pCL-Eco addgene #12371
PE anti-mouse CD69 (clone H1.2F3) Biolegend 104508 1:200 dilution
PE Mouse anti-Bcl-6 (clone K112-91) BD Biosciences 561522 1:50 dilution
Phosphate buffered saline, PBS Gibco 10010072
Polybrene Solarbio H8761
Purified Rat Anti-Mouse CXCR5 (clone 2G8) BD Biosciences 551961 1:50 dilution
Rat monoclonal PerCP anti-mouse CD4 (clone RM4-5) Biolegend 100538 1:200 dilution
recombinant murine IL-2 Gibco 212-12-1MG
Red Blood Cell Lysis Buffer Beyotime C3702-500mL
RPMI 1640 medium Sigma R8758
RPMI 2% RPMI 1640 medium containing 2% FBS
SMARTA (SM) TCR transgenic mouse SM TCR transgenic line in our lab is a gift from Dr. Rafi Ahmed (Emory University). Additionally, this mouse line can also be obtained from The Jackson Laboratory (stain#: 030450).
Staining buffer PBS containing 2% FBS and 0.01% NaN3
Streptavidin PE-Cyanine7 eBioscience 25-4317-82 1:200 dilution
TCF1/TCF7 (C63D9) Rabbit mAb (Alexa Fluor 488 Conjugate)  Cell signaling technology 6444S 1:400 dilution
TFH cell staining buffer FACS buffer containing 1% BSA and 2% mouse serum
TransIT-293 reagent Mirus Bio MIRUMIR2700

References

  1. O’shea, J. J., Paul, W. E. Mechanisms underlying lineage commitment and plasticity of helper CD4+ T cells. Science. 327 (5969), 1098-1102 (2010).
  2. Crotty, S. T follicular helper cell biology: A decade of discovery and diseases. Immunity. 50 (5), 1132-1148 (2019).
  3. Vinuesa, C. G., Linterman, M. A., Yu, D., Maclennan, I. C. Follicular helper t cells. Annu Rev Immunol. 34, 335-368 (2016).
  4. Choi, Y. S., et al. ICOS receptor instructs T follicular helper cell versus effector cell differentiation via induction of the transcriptional repressor bcl6. Immunity. 34 (6), 932-946 (2011).
  5. Choi, Y. S., et al. Bcl6 expressing follicular helper CD4 T cells are fate committed early and have the capacity to form memory. J Immunol. 190 (8), 4014-4026 (2013).
  6. 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).
  7. Nurieva, R. I., et al. Bcl6 mediates the development of T follicular helper cells. Science. 325 (5943), 1001-1005 (2009).
  8. Yu, D., et al. The transcriptional repressor bcl-6 directs T follicular helper cell lineage commitment. Immunity. 31 (3), 457-468 (2009).
  9. Choi, Y. S., et al. LEF1 and TCF1 orchestrate T(FH) differentiation by regulating differentiation circuits upstream of the transcriptional repressor bcl6. Nat Immunol. 16 (9), 980-990 (2015).
  10. Wu, T., et al. TCF1 is required for the t follicular helper cell response to viral infection. Cell Rep. 12 (12), 2099-2110 (2015).
  11. Xu, L., et al. The transcription factor TCF-1 initiates the differentiation of T(FH) cells during acute viral infection. Nat Immunol. 16 (9), 991-999 (2015).
  12. Oestreich, K. J., Mohn, S. E., Weinmann, A. S. Molecular mechanisms that control the expression and activity of bcl-6 in th1 cells to regulate flexibility with a TFH-like gene profile. Nat Immunol. 13 (4), 405-411 (2012).
  13. Choi, Y. S., Eto, D., Yang, J. A., Lao, C., Crotty, S. Cutting edge: STAT1 is required for IL-6-mediated bcl6 induction for early follicular helper cell differentiation. J Immunol. 190 (7), 3049-3053 (2013).
  14. Chen, X., et al. The histone methyltransferase ezh2 primes the early differentiation of follicular helper T cells during acute viral infection. Cell Mol Immunol. 17 (3), 247-260 (2020).
  15. Li, F., et al. Ezh2 programs T(FH) differentiation by integrating phosphorylation-dependent activation of bcl6 and polycomb-dependent repression of p19ARF. Nat Commun. 9 (1), 5452 (2018).
  16. Yao, Y., et al. METTL3-dependent m(6)A modification programs T follicular helper cell differentiation. Nat Commun. 12 (1), 1333 (2021).
  17. Johnston, R. J., Choi, Y. S., Diamond, J., Yang, J. A., Crotty, S. STAT5 is a potent negative regulator of TFH cell differentiation. J Exp Med. 209 (2), 243-250 (2012).
  18. Lee, J. Y., et al. The transcription factor KLF2 restrains CD4+ T follicular helper cell differentiation. Immunity. 42 (2), 252-264 (2015).
  19. Xiao, N., et al. The e3 ubiquitin ligase itch is required for the differentiation of follicular helper t cells. Nat Immunol. 15 (7), 657-666 (2014).
  20. Baumjohann, D., et al. The microRNA cluster mir-17~92 promotes TFH cell differentiation and represses subset-inappropriate gene expression. Nat Immunol. 14 (8), 840-848 (2013).
  21. Wang, Y., et al. The kinase complex mTORC2 promotes the longevity of virus-specific memory CD4(+) T cells by preventing ferroptosis. Nat Immunol. 23 (2), 303-317 (2022).
  22. Hale, J. S., et al. Distinct memory CD4+ T cells with commitment to T follicular helper- and T helper 1-cell lineages are generated after acute viral infection. Immunity. 38 (4), 805-817 (2013).
  23. Yao, Y., et al. Selenium-GPX4 axis protects follicular helper t cells from ferroptosis. Nat Immunol. 22 (9), 1127-1139 (2021).
  24. Oxenius, A., Bachmann, M. F., Zinkernagel, R. M., Hengartner, H. Virus-specific MHC-class II-restricted TCR-transgenic mice: Effects on humoral and cellular immune responses after viral infection. Eur J Immunol. 28 (1), 390-400 (1998).
  25. Grosjean, C., et al. Isolation and enrichment of mouse splenic t cells for ex vivo and in vivo T cell receptor stimulation assays. STAR Protoc. 2 (4), 100961 (2021).
  26. Dowling, P., et al. Protocol for the bottom-up proteomic analysis of mouse spleen. STAR Protoc. 1 (3), 100196 (2020).
  27. Choi, Y. S., Crotty, S. Retroviral vector expression in TCR transgenic CD4+ T cells. Methods Mol Biol. 1291, 49-61 (2015).
  28. Wu, D., et al. A method for expansion and retroviral transduction of mouse regulatory T cells. J Immunol Methods. 488, 112931 (2021).
  29. He, R., et al. Follicular CXCR5- expressing CD8(+) T cells curtail chronic viral infection. Nature. 537 (7620), 412-428 (2016).
  30. Crotty, S. Follicular helper CD4 T cells (TFH). Annu Rev Immunol. 29, 621-663 (2011).
  31. Breitfeld, D., et al. Follicular B helper T cells express CXC chemokine receptor 5, localize to B cell follicles, and support immunoglobulin production. J Exp Med. 192 (11), 1545-1552 (2000).
  32. Xu, L., et al. The kinase mTORC1 promotes the generation and suppressive function of follicular regulatory t cells. Immunity. 47 (3), 538-551 (2017).
  33. Chen, X., et al. The phosphatase pten links platelets with immune regulatory functions of mouse T follicular helper cells. Nat Commun. 13 (1), 2762 (2022).
  34. Chen, J. S., et al. Flow cytometric identification of T(fh)13 cells in mouse and human. J Allergy Clin Immunol. 147 (2), 470-483 (2021).

Play Video

Cite This Article
Lin, Y., Yue, S., Yang, Y., He, J., Yang, X., Ye, L., Chen, X. Accessing Early Differentiation of Virus-Specific Follicular Helper CD4+ T Cell in Acute LCMV-Infected Mice. J. Vis. Exp. (206), e66752, doi:10.3791/66752 (2024).

View Video