A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
ניתן לחקור ביו-אנרגטיקה של תאי CD8 T באמצעות מבחן מאמץ מיטו. ניתן להשתמש במתודולוגיה זו כדי לחקור תכנות מטבולי אקוטי וכרוני. פרוטוקול זה מתאר גישות לבחינת הקשרים בין ביולוגיה של קולטני תאי T לניתוח ביו-אנרגטי.
הבנת האופן שבו אימונומטבוליזם משפיע על התפקוד, ההתמיינות והגורל של לימפוציטים זכתה לעניין ותשומת לב משמעותיים. ביולוגיה של לימפוציטים נחקרה באמצעות ניתוח ביו-אנרגטי והפכה כעת לכלי בעל חשיבות קריטית בתחום. לפיכך, ביקשנו לייעל מבחן ניתוח ביו-אנרגטי שניתן להתאים עם טיפולים מקדימים והזרקה חריפה לגירוי קולטנים. כאן, הערכנו את חילוף החומרים של תאי CD8 T ex vivo באמצעות מבחן המתח של Cell Mito כדי להעריך את שיעורי צריכת החמצן והחמצה חוץ-תאית בתאי CD8 T נאיביים ואפקטיביים. תאי CD8 T אפקטורים ספציפיים לאנטיגן הופקו באמצעות גירוי ex vivo , ותאי CD8 T נאיביים שנקטפו מטחול ובודדו עם הפרדת עמוד חרוזים מגנטי.
טיפולים מקדימים מבוצעים במיקרו-פלטות ואנו מפרטים כיצד להכין מחסניות חיישנים. אנו מראים כיצד ניתן להעמיס יציאות הזרקה בתרופות למדידה עקיפה של יכולות מטבוליות ועם מודולטורים מטבוליים, ניתן להשתמש בפרוטוקול זה כדי לחקור פעילות אנזימים ספציפית. ניתן לחקור גירויים של קולטני תאי T בזמן אמת עם הזרקה וגירוי חריפים עם אנטי-CD3/CD28 באמצעות יציאות ההזרקה. מנתחי מכשירים משמשים למדידות ואיסוף נתונים והדמיית נתונים נעשית עם תוכנות לפירוש חילוף החומרים התאי. אסטרטגיה זו מייצרת כמות נרחבת של נתונים על ביולוגיה של תאי חיסון וביו-אנרגטיקה מיטוכונדריאלית המאפשרת לחוקרים להתאים אישית את הפרוטוקול בדרכים רבות כדי לחקור את חילוף החומרים של תאי CD8 T.
גורלם ותפקודם של תאי מערכת החיסון מושפעים באופן משמעותי מחילוף החומרים, צריכת חמצון ונשימה אנאירובית 1,2,3,4. לאחרונה, יש עניין גובר בהתמקדות באפנון מטבולי כאסטרטגיה לתכנת מחדש או להחיות מחדש את גורל תאי CD8 T ותפקוד האפקטור ולשפר את פינוי הנגיף או לשפר את החסינות האנדוגנית נגד גידולים 5,6,7,8,9. יש לציין כי איתות קולטני אנטיגן דרך קולטן תאי T (TCR) הוא דרישת מפתח עבור התמיינות תאי CD8 T וכתוצאה מכך איתות והפעלה במורד הזרם 10,11,12 (איור 1). חשיפה ממושכת לעלבונות אימונולוגיים גורמת לגירוי מתמשך ספציפי לאנטיגן ב-TCR שמוביל בסופו של דבר למצבים דלקתיים כרוניים, עייפות תאי T, עיצוב מחדש של המיקרו-סביבה החיסונית ובריחה חיסונית 11,13,14,15,16,17,18,19.
חילוף החומרים של תאי CD8 T מותשים שונה באופן מהותי מזה של תאי CD8 T אפקטורים פונקציונליים 2,3,14,15,18,20. התמיינות תאי T, הפרשת γ אינטרפרון (IFNγ) ויכולת ההיזכרות נקבעים, בחלקם, על ידי תפקוד המיטוכונדריה ותוצרי פירוק חמצון β. תאי IFNγ+ CD8 T הם מרכיבים קריטיים של תגובות חיסוניות אנטי-גידוליות ואנטי-ויראליות 21,22,23. שטף מטבולי ספציפי באמצעות גליקוליזה ושרשרת הובלת האלקטרונים חשוב להפעלת תאי CD8 T, הפרשת ציטוקינים ותגובות זיכרון 4,11,13,15,18,24,25,26,27,28 . תגובות אופטימליות, כולל הפעלת תאי T והתמיינות אפקטור, דורשות תגובה מיטוכונדריאלית מתואמת וספציפית, בעוד שפגמים במיטוכונדריה ומיני חמצן תגובתיים מוגזמים (ROS) מאפיינים תאי T מותשים או לא מתפקדים 9,29. לאחרונה, גירוי TCR מתמשך של תאי CD8 T במבחנה מקדם התמיינות ממצה של תאי CD8 T בין השאר על ידי השראת עקה חמצונית ותכנות מחדש של חילוף החומרים החמצוני והיכולות המטבוליות הנדרשות לשגשוג תאי T 1,2,13,20,24,29. בסך הכל, צירי בקרה מטבוליים הם מרכיבים קריטיים בהכוונת התמיינות תאי CD8 T והתקדמותם לפנוטיפים אפקטור, זיכרון או מותשים/לא מתפקדים.
תרכובות מטבוליות גם מכוונות את תגובות תאי החיסון על ידי תפקוד כמולקולות איתות אוטוקריניות או פרקריניות 9,30,31,32,33,34,35. ספינגוזין-1-פוספט (S1P) וחומצה ליזופוספטית (LPA) הם ליפידים ביו-אקטיביים ודלקתיים המאותתים באמצעות קולטנים מצומדים לחלבון G (GPCRs) כדי לווסת את יציאת הלימפוציטים והציטוטוקסיות על ידי תאי CD8 T36. איתות LPA באמצעות קולטני LPA GPCR על תאי CD8 T מתכנת מחדש את חילוף החומרים כדי להגביר ליפוליזה, חמצון חומצות שומן ודליפת פרוטונים9. בסך הכל, הביו-אנרגטיקה וחילוף החומרים של תאי CD8 T מונעים במידה רבה על ידי זמינות המצע, רמזים סביבתיים ודרישות אנרגטיות.
מתודולוגיות לחקירת חילוף החומרים של תאי CD8 T הפכו לחשובות יותר ויותר. מבחן המתח של Cell Mito מספק הערכה מקיפה של ביו-אנרגטיקה ומוכר כיום כטכניקה סימן היכר בתחום האימונומטבוליזם ואנרגטיקת תאי CD8 T 9,37. תאים דבקים שימשו היסטורית לבדיקת מבחן מאמץ מיטו38; עם זאת, יש עניין הולך וגובר ביישום פרוטוקול זה עבור תאים הגדלים בתרחיף ובמיוחד שימוש בתאי חיסון לבדיקת מבחן המתח של Cell Mito. כאן, אנו מציגים פרוטוקול מפורט למדידת הפעילות המטבולית של תאי CD8 T בהתבסס על הפרסום האחרון שלנו9. אנו מספקים הסבר מפורט על התרחבות תאי CD8 T, בידוד תאי CD8 T נאיבי, הכנת בדיקה וטיפול בפרוטוקולים הן לטיפולים מקדימים והן לזריקות חריפות במבחן המאמץ של Cell Mito. חשוב לציין, אנו משווים ומשווים שיטות מרובות לגירוי TCR והפעלת תאי CD8 T, כולל גירוי TCR רב-שבטי וספציפי לאנטיגן.
פרוטוקול זה מפרט גירוי ספציפי לאנטיגן באמצעות עכברים טרנסגניים OT-I (מודל עכבר טרנסגני קלאסי) שעבורו כל תאי ה-T של העכבר מבטאים את אותם גנים Vα2 ו-Vβ5 39. תאי CD8 T של עכבר OT-I מכילים כולם את אותו TCR שהוא ספציפי כנגד אוקטפפטיד אובאלבומין (OVA257-264 נכתב גם כרצף חומצות האמינו SIINFEKL או N4, אפיטופ שנחקר באופן נרחב שעם הצגתו על ידי קומפלקס תאימות היסטולוגית עיקרי (MHC) Class I, מפעיל תאי CD8 T ציטוטוקסיים39 (איור 1A). בסך הכל, מודל העכבר הטרנסגני OT-I נמצא בשימוש נרחב על ידי אימונולוגים לחקר איתות TCR ותפקוד אפקטור תאי T ספציפיים לאנטיגן. בניגוד להפעלה חד-שבטית עם מודל העכבר OT-I, תאי CD8 T רב-שבטיים עשויים להיווצר עם נוגדנים אנטי-CD3/CD28 כנגד תת-יחידות TCR CD3 ומולקולת CD2840 (איור 1B). נוגדנים נגד CD3/CD28 עוקפים את המרכיב הספציפי לאנטיגן של איתות TCR כדי להפעיל אוכלוסייה רב-שבטית של תאי T40. בסופו של דבר, התוצאות המתוארות בדוח זה משוות שיטות מרובות לשימוש במבחן המתח של מיטו התא כדי לכמת שטף מטבולי דינמי בתאי CD8 T.
עכברים הוחזקו בסביבה נטולת פתוגנים ונשמרו על פי התקנים והתקנות של הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים.
1. יצירה והרחבה של תאי CD8 T באמצעות גירוי ספציפי לאנטיגן
2. יצירה והרחבה של תאי CD8 T ספציפיים לפולי באמצעות גירוי אנטי-CD3/אנטי-CD28
3. קציר תאי CD8 T נאיביים
4. בצע את בדיקת תפקוד המיטוכונדריה
5. בצע גרסה שונה של בדיקת תפקוד המיטוכונדריה עם גירוי TCR בניסוי נפרד עם הזרקה חריפה נגד CD3/CD28
הערה: ניתן לבצע את בדיקת התפקוד המיטוכונדריאלי עם סימולציית TCR חריפה באמצעות שתי גישות שונות על ידי 1) באמצעות אנטי-CD3 ביוטיניל + אנטי-CD28 + סטרפטווידין המתואר בשלב 5.2 או 2) חרוזים מגנטיים אנטי-CD3/CD28 המתוארים בשלב 5.3 ניסויים נפרדים אלה מתפקדים שניהם כדי לעורר את ה-TCR באמצעות הזרקה חריפה במהלך הבדיקה.
ניתן למדוד את היכולות המטבוליות הגליקוליטיות והחמצוניות באמצעות מבחן תפקודי מיטוכונדריאלי המעריך יכולות על ידי התמקדות ברכיבים של שרשרת הובלת האלקטרונים בנקודות זמן מסוימות (איור 2A). ניתן לטעון סכמות הזרקה שונות על יציאות מחסנית החיישן כדי לשנות את הב?...
במאמר זה, אנו מתארים פרוטוקול להערכת תפקוד המיטוכונדריה של תאי CD8 T נאיביים ואפקטיביים. אנו מפרטים ומשווים שיטות להכנת תאי CD8 T ספציפיים לאנטיגן ופוליקלונליים באמצעות עכברי OT-I ו-C57BL/6. התוצאות שלנו מראות שישנן מגמות דומות בחילוף החומרים למרות שיטת ההפעלה והטיפול המקדים בת?...
למחברים אין אינטרסים מתחרים לחשוף.
קרן הרץ, קרן איימי דייויס, קרן משפחת מור וקרן היידי הורנר סיפקו תמיכה שלא תסולא בפז, ועל כך אנו אסירי תודה. עבודה זו נתמכה בחלקה גם על ידי מענקי NIH ל-RMT (AI052157, AI136534), בעוד ש-JAT נתמכה על ידי מלגת הרץ.
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 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionExplore More Articles
This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved