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细胞死亡测定:细胞毒性能力的铬释放测定

Overview

资料来源:弗朗西斯·萨亚斯塔德1,2,惠特尼·斯旺森2,3和托马斯·格里菲斯1,2,3,4
1明尼苏达大学明尼阿波利斯分校微生物学、免疫学和癌症生物学研究生课程,MN 55455
2明尼苏达大学明尼阿波利斯分校免疫学中心,MN 55455
3明尼苏达大学泌尿科,明尼阿波利斯,MN 55455
4共济会癌症中心,明尼苏达大学明尼阿波利斯分校,MN 55455

免疫系统细胞的主要功能之一是去除已经感染病毒或已经转化为肿瘤细胞的目标细胞。多年来,用于测量免疫细胞细胞毒性能力的体外检测一直是实验室的主食。这些测定用于确定T细胞、NK细胞或任何其他免疫细胞以抗原特异性或非特异性方式杀死目标细胞的能力。由效应细胞表达的死亡配体(例如,Fas配体或TRAIL)、细胞因子(如IFNg或TNF)或细胞毒性颗粒(即穿孔素/颗粒B)是诱导靶细胞死亡的一些方法。随着近年来肿瘤免疫治疗研究的爆炸式增长,人们越来越有兴趣寻找增加免疫细胞细胞细胞毒性活性的制剂,以改善患者的疗效。相反,一些疾病的特点是免疫细胞细胞毒性活性过度,导致努力识别抑制这些反应的病原体。因此,通过测定,用户可以轻松地将任意数量的不同效应细胞、靶细胞和/或响应修饰剂集成到实验设计中,可以作为快速评估效应细胞细胞的细胞毒性和/或目标单元格的响应能力。

这些体外检测涉及混合不同的细胞群,以及使用相对较少的效应细胞和目标细胞。因此,检测的一个必要条件是以易于检测和定量的方式标记目标细胞,允许用户确定由效应细胞介导的"百分比特异性莱沙"。放射性 - 特别是,铬51(51Cr)的形式Na251CrO4- 是一种廉价的方式,快速和非具体标记细胞蛋白在目标细胞 (1)。短标记和总测定时间降低了目标细胞的数量和/或表型发生重大变化的可能性,这可能会影响测定结果。当由于效应细胞的细胞毒性活性而使目标细胞的膜完整性丧失时,目标细胞内的51个Cr标记细胞蛋白被释放到培养上清液中,可用于定量。与任何在体外检查免疫细胞功能的测定一样,需要考虑提高实验性能。其中一个最关键的特征是使用健康效应器(用于最大的细胞毒性活性)和目标(用于最大响应性和最小自发死亡/51Cr释放)细胞。需要效应器和目标细胞接触(导致普遍使用圆底96孔板来鼓励细胞-细胞接触) (2)。最后,数据分析取决于纳入正负对照细胞群。

以下协议将概述执行标准51Cr 释放测定以测量效应细胞群的细胞毒性能力的步骤,尽管最近开发了使用 Europium 的非放射性版本。51Cr 是一个强大的 -辐射发射器。因此,使用这种检测需要适当的辐射安全培训、专用的实验室空间、伽马计数器和放射性样品的处置。

此测定中的事件总序列为:1) 准备51个 Cr 标记的目标;2) 在目标细胞标记时制备效应细胞并添加到板中;3) 将标记的目标添加到板中;4)孵育板;5) 收获超生物;6) 在计数器上运行样本后分析数据。样品通常以三联,然后平均,以解释任何细微的移液差异。

适当的 PPE 对于此测定非常重要。具体来说,用户应穿着实验室外套和手套。根据实验室或机构,可能需要安全眼镜。所有步骤都应有足够的铅屏蔽,以便安全存储和使用51Cr。最后,应留出专用实验室空间和设备,以便使用51Cr,包括所有适当的标牌,以指示存放51Cr 的样品的位置,以及配备伽马探测器的盖革计数器,以便尽可能测量空间污染。

在本实验练习中,我们将确定人类外周血单核细胞(PBMC)、(CpG刺激与未刺激)杀死黑色素瘤细胞的能力,使用人类黑色素瘤细胞系WM793作为模型和铬释放测定。

Procedure

过程概述

用于测量细胞死亡的典型51Cr 释放测定涉及以下步骤:

  1. 首先,目标细胞标有Na2=51Cr_O4。这使它们与测定中的效应细胞区分开来。
  2. 当目标细胞进行标记时,收集效应细胞,并使用串行稀释技术,在圆底96孔测定板中生成效应细胞的滴定。
  3. 在靶细胞标记的末尾,首先对细胞进行清洗,然后将固定数量的细胞添加到已经含有一系列效应细胞稀释的测定板中。
  4. 接下来,目标效应细胞组合在规定的时间段内孵育,以允许与目标细胞进行足够的细胞交互,以调解细胞莱沙。
  5. 最后,将培养超生物收获并收集到管中。51Cr 量使用伽玛计数器进行定量。
  6. 最后,收集数据并用于计算目标细胞的"百分比特定细胞莱沙"。

1. 用51Cr 标记目标细胞

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Results

在此示例中,随着效应细胞与目标细胞的比例增加,用CpG(图1,黑圈)刺激的效应细胞更有效地杀死目标细胞。这种增加在未刺激的PBMC(白圈)中未观察到,表明CpG刺激对于观察到的目标细胞解白的增加是必要的。

Figure 1
图1:51Cr测定散射图...

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Application and Summary

此处描述的测定具有相当大的灵活性,因为可根据所问问题使用各种效应器和目标细胞。例如,效应细胞特异性可以通过使用不同的靶细胞来确定,或者使用缺乏特定蛋白质的细胞或使用蛋白质特异性抑制剂来确定效应细胞杀死机制。51Cr释放测定的一个主要问题是目标细胞的自发释放率可能很高。当单独培养(无效应细胞)时,目标细胞自发释放的51Cr理想情况下不应超过目标细?...

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References
  1. Brunner, K. T., Mauel, J., Cerottini, J. C. and Chapuis. B. Quantitative assay of the lytic action of immune lymphoid cells on 51Cr-labelled allogeneic target cells in vitro; inhibition by isoantibody and by drugs. Immunology, 14 (2):181-196, (1968).
  2. Kemp, T. J., B. D. Elzey, and T. S. Griffith. Plasmacytoid dendritic cell-derived IFN-alpha induces TNF-related apoptosis-inducing ligand/Apo-2L-mediated antitumor activity by human monocytes following CpG oligodeoxynucleotide stimulation. The Journal of Immunology, 171 (1): 212-218, (2003).
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