需要订阅 JoVE 才能查看此. 登录或开始免费试用。
Method Article
CD8 T 细胞生物能量学可以使用 Mito 压力测试进行询问。该方法可用于研究急性和慢性代谢编程。该协议描述了检查 T 细胞受体生物学和生物能量分析之间关系的方法。
了解免疫代谢如何影响淋巴细胞的功能、分化和命运已经引起了极大的兴趣和关注。淋巴细胞生物学已经使用生物能量分析进行了探索,现在已成为该领域的重要重要工具。因此,我们试图优化一种生物能量分析测定,该测定可以适应受体刺激的预处理和急性注射。在这里,我们使用细胞线粒体压力测试评估了 CD8 T 细胞 离体 代谢,以评估幼稚和效应 CD8 T 细胞的耗氧率和细胞外酸化率。抗原特异性效应 CD8 T 细胞通过 离体 刺激获得,幼稚 CD8 T 细胞从脾细胞中收获并用磁珠柱分离分离。
在微孔板中进行预处理,我们详细介绍了如何制备传感器探针板。我们展示了注射口如何加载药物以间接测量代谢能力和代谢调节剂,该方案可用于研究特定的酶活性。可以使用注射端口通过急性注射和抗 CD3/CD28 刺激实时研究 T 细胞受体刺激。仪器分析仪用于测量和数据收集,数据可视化是通过软件程序完成的,以解释细胞代谢。该策略产生了大量关于免疫细胞生物学和线粒体生物能量学的数据,使研究人员能够以多种方式定制方案以探索 CD8 T 细胞代谢。
免疫细胞的命运和功能受新陈代谢、氧化消耗和无氧呼吸的显著影响 1,2,3,4。最近,人们越来越关注靶向代谢调节作为一种策略,以重新编程或恢复 CD8 T 细胞的命运和效应器功能,并改善病毒清除或增强内源性抗肿瘤免疫 5,6,7,8,9。值得注意的是,通过 T 细胞受体 (TCR) 的抗原受体信号转导是 CD8 T 细胞分化的关键要求,导致下游信号转导和激活 10,11,12(图 1)。长时间暴露于免疫损伤会导致 TCR 上持续的抗原特异性刺激,最终导致慢性炎症状态、T 细胞疲劳、免疫微环境重塑和免疫逃逸 11,13,14,15,16,17,18,19。
耗竭的 CD8 T 细胞的代谢与功能性效应 CD8 T 细胞的代谢有着根本的不同 2,3,14,15,18,20。T 细胞分化、干扰素γ (IFNγ) 分泌和召回能力部分由线粒体功能和 β 氧化分解产物决定。IFNγ+ CD8 T 细胞是抗肿瘤和抗病毒免疫反应的关键组成部分 21,22,23。通过糖酵解和电子传递链的特异性代谢通量对 CD8 T 细胞活化、细胞因子分泌和记忆反应很重要 4,11,13,15,18,24,25,26,27,28 .最佳反应,包括 T 细胞活化和效应子分化,需要协调和特异性的线粒体反应,而线粒体缺陷和过量的活性氧 (ROS) 是 T 细胞耗竭或功能失调的特征 9,29。最近,体外 CD8 T 细胞的持续 TCR 刺激部分通过诱导氧化应激和重编程 T 细胞增殖所需的氧化代谢和代谢能力来促进 CD8 T 细胞的穷尽分化 1,2,13,20,24,29 .总而言之,代谢控制轴是指导 CD8 T 细胞分化及其进展为效应子、记忆或耗竭/功能失调表型的关键组成部分。
代谢化合物还通过充当自分泌或旁分泌信号分子来指导免疫细胞反应 9,30,31,32,33,34,35。1-磷酸鞘氨醇 (S1P) 和溶血磷脂酸 (LPA) 是具有生物活性的炎性脂质,通过 G 蛋白偶联受体 (GPCR) 发出信号,以调节 CD8 T 细胞的淋巴细胞流出和细胞毒性36。通过 CD8 T 细胞上的 GPCR LPA 受体进行 LPA 信号转导,重编程代谢以增加脂肪分解、脂肪酸氧化和质子渗漏9。总而言之,CD8 T 细胞的生物能量学和代谢在很大程度上由底物可用性、环境线索和能量需求驱动。
研究 CD8 T 细胞代谢的方法变得越来越重要。细胞线粒体压力测试提供了对生物能量学的全面评估,现在被认为是免疫代谢和 CD8 T 细胞能量学领域的标志性技术 9,37。贴壁细胞历来用于 Mito 压力测试测定38;然而,人们越来越有兴趣将该方案应用于悬浮液中生长的细胞,特别是将免疫细胞用于细胞线粒体应激测试测定。在这里,我们根据我们最近的出版物9 提出了一个详细的方案来测量 CD8 T 细胞的代谢活性。我们详细解释了 CD8 T 细胞的扩增、初始 CD8 T 细胞分离、检测准备和治疗,以及细胞线粒体应激测试检测中的预处理和急性注射方案。重要的是,我们比较和对比了 TCR 刺激和 CD8 T 细胞活化的多种方法,包括多克隆和抗原特异性 TCR 刺激。
该方案详细介绍了使用 OT-I 转基因小鼠(一种经典的转基因小鼠模型)进行抗原特异性刺激,其中所有小鼠 T 细胞都表达相同的 Vα2 和 Vβ5 基因39。OT-I 小鼠 CD8 T 细胞都含有对卵清蛋白八肽(OVA257-264 ,也称为氨基酸序列 SIINFEKL 或 N4)具有特异性的相同 TCR,这是一种广泛研究的表位,在主要组织相容性复合体 (MHC) I 类呈递时,激活细胞毒性 CD8 T 细胞39 (图 1A)。总体而言,OT-I 转基因小鼠模型被免疫学家广泛用于研究 TCR 信号传导和抗原特异性 T 细胞效应器功能。与 OT-I 小鼠模型的单克隆激活相反,多克隆 CD8 T 细胞可以用针对 TCR CD3 亚基和 CD28 共刺激分子40 的抗 CD3/CD28 抗体产生(图 1B)。抗 CD3/CD28 抗体绕过 TCR 信号转导的抗原特异性组分,激活 T 细胞的多克隆群40。最终,本报告中描述的结果比较了使用细胞线粒体压力测试量化 CD8 T 细胞动态代谢通量的多种方法。
将小鼠饲养在无病原体的环境中,并根据机构动物护理和使用委员会的标准和法规进行维护。
1. 通过抗原特异性刺激产生和扩增 CD8 T 细胞
2. 通过抗 CD3/抗 CD28 刺激产生和扩增多特异性 CD8 T 细胞
3. 收获初始 CD8 T 细胞
4. 进行线粒体功能检测
5. 在急性抗 CD3/CD28 注射的单独实验中,使用 TCR 刺激进行线粒体功能测定的改良版本
注意:线粒体功能测定可以通过两种不同的方法通过急性 TCR 模拟进行,方法是 1) 使用步骤 5.2 中描述的生物素化抗 CD3 + 抗 CD28 + 链霉亲和素或 2) 步骤 5.3 中描述的抗 CD3/CD28 磁珠这些单独的实验都起到刺激 TCR 的功能在测定过程中通过急性注射。
糖酵解和氧化代谢能力可以使用线粒体功能测定法进行测量,该线粒体功能测定法通过在特定时间点靶向电子传递链的组分来评估能力(图 2A)。可以将不同的注射方案加载到传感器盒端口上,以修改传统测定并评估急性 TCR 刺激(图 2B、C)。在解释结果之前,应优化各种细胞类型的细胞数量和药物浓度。在这里?...
在本文中,我们概述了一种评估初始和效应 CD8 T 细胞线粒体功能的方案。我们详细介绍并比较了使用 OT-I 和 C57BL/6 小鼠制备抗原特异性和多克隆 CD8 T 细胞的方法。我们的结果表明,尽管 CD8 T 细胞采用活化和预处理方法,但代谢存在相似的趋势。数据显示,与用抗 CD3 和抗 CD28 刺激的 C57BL/6 野生型 T 细胞相比,抗原特异性激活导致代谢活性更高的 OT-I CD8 T 细胞。此处描述?...
作者没有需要披露的竞争利益。
赫兹基金会、艾米戴维斯基金会、摩尔家族基金会和海蒂霍纳基金会提供了宝贵的支持,我们对此表示感谢。这项工作还部分得到了 NIH 对 RMT (AI052157, AI136534) 的资助,而 JAT 则得到了赫兹研究生奖学金的支持。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Antimycin A | Sigma-Aldrich | A8674 | |
Anti-CD28 | Biolegend | 102116 | |
Anti-CD3/CD28 Dynabeads | ThermoFisher | 11456D | |
Biotinylated anti-CD3 | Biolegend | 317320 | |
Bovine Serum Albumin | Sigma-Aldrich | 108321-42-2 | |
CD8a+ T cell isolation kit | Miltenyi Biotec | 130-104-075 | |
Cell Strainers (100 µm) | CELL TREAT | 229485 | |
Ethylenediaminetetraacetic acid | Sigma-Aldrich | E8008 | |
Ficoll | Sigma-Aldrich | 26873-85-8 | density gradient medium |
FCCP ((4-(trifluoromethoxy) phenyl) carbonohydrazonoyl dicyanide) | Sigma-Aldrich | C2920 | |
Glucose | Sigma-Aldrich | G-6152 | |
Glutamine | Sigma-Aldrich | G7513 | |
LS Columns | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | Positive selection columns |
Magnetic cell separation column | Miltenyi Biotec | 130-042-301 | |
Microplate | Agilent | 102601-100 | |
Oligomycin | Sigma-Aldrich | 75351 | |
Pyruvate | Sigma-Aldrich | 113-24-6 | |
Recobinant IL-2 | PeproTech | 200-02 | |
Rotenone | Sigma-Aldrich | R8875 | |
Seahorse media | Agilent | 103576-100 | |
Sensor cartridge | Agilent | 102601-100 | |
Streptavidin | Sigma-Aldrich | A9275 | |
Sterile 6 well plate | CELL TREAT | 230601 | |
Sterile 24 well plate | CELL TREAT | 229524 | |
XF Calibrant | Agilent | 102601-100 |
请求许可使用此 JoVE 文章的文本或图形
请求许可This article has been published
Video Coming Soon
版权所属 © 2025 MyJoVE 公司版权所有,本公司不涉及任何医疗业务和医疗服务。