A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
פרוטוקול זה מספק שיטה של בידוד תאי T ראשוניים ומיקרוסקופ בהילוך מהיר של נדידת תאי T בתנאים סביבתיים ספציפיים עם ניתוח כמותי.
התגובה החיסונית הנרכשת מסתמכת על יכולתו של תא T לנדוד דרך דם, לימפה ורקמות בתגובה לפתוגנים ולגופים זרים. נדידת תאי T היא תהליך מורכב הדורש תיאום של קלטי אותות רבים מהסביבה ומתאי מערכת החיסון המקומית, כולל כימוקינים, קולטני כימוקין ומולקולות הידבקות. יתר על כן, תנועתיות תאי T מושפעת מרמזים סביבתיים דינמיים, שיכולים לשנות את מצב ההפעלה, נוף השעתוק, ביטוי מולקולות ההיצמדות ועוד. In vivo, המורכבות של גורמים אלה השלובים לכאורה זה בזה מקשה להבחין באותות בודדים התורמים לנדידת תאי T. פרוטוקול זה מספק שורה של שיטות מבידוד תאי T ועד ניתוח בעזרת מחשב כדי להעריך נדידת תאי T בזמן אמת בתנאים סביבתיים ספציפיים ביותר. תנאים אלה עשויים לעזור להבהיר מנגנונים המווסתים את הנדידה, לשפר את הבנתנו את הקינטיקה של תאי T ולספק ראיות מכניסטיות חזקות שקשה להשיג באמצעות ניסויים בבעלי חיים. הבנה עמוקה יותר של האינטראקציות המולקולריות המשפיעות על נדידת תאים חשובה לפיתוח טיפולים משופרים.
תאי T הם הגורמים העיקריים לתגובה חיסונית נרכשת, ספציפית לאנטיגן. ברמת האוכלוסייה, תאי T הם הטרוגניים, המורכבים מתת-קבוצות תאיות בעלות פונקציות מיוחדות שונות. חשוב לציין, תאי CD8+ T הם המשפיעים הציטוליטיים העיקריים של המערכת החיסונית, אשר מבטלים ישירות תאים נגועים או לא מתפקדים1.
תאי T בוגרים מסוג CD8+ שוכנים ברקמה וזורמים דרך הדם והלימפה בחיפוש אחר אנטיגנים. במהלך ההדבקה, תאי T מוצגים עם אנטיגנים בדם או ברקמה ומתנקזים במהירות לטחול או לבלוטת הלימפה המתנקזת הקרובה ביותר כדי להתחיל תגובה חיסונית פרודוקטיבית. בכל מקרה, תאי T מופעלים, עוברים הרחבה שבטית ועוזבים את מערכת הלימפה כדי להיכנס לדם, אם עדיין לא שם. במהלך תהליך זה, איתות תוך-תאי מעניק את הירידה בוויסות של קולטני הביות הלימפטיים ואת ה-upregulation של קולטני אינטגרין וכימוקין רבים החיוניים לנדידה ספציפית לרקמה2. בסופו של דבר, ההגירה המכוונת של תאי T לאתרי זיהום מונעת על ידי אותות סביבתיים מתכנסים הכוללים איתות אינטגרין וכימוקין.
ניתן לסווג כימוקינים באופן כללי לשני סוגים עיקריים: (1) אותות הומיאוסטטים, החיוניים להתמיינות, הישרדות ותפקוד בסיסי, ו-(2) אותות דלקתיים, כגון CXCL9, CXCL10 ו-CCL3, הנדרשים לכימוטקסיס. באופן כללי, כימוקינים יוצרים שיפוע אות המניע נדידה כיוונית, המכונה כימוטקסיס, בנוסף להפעלת ביטוי אינטגרין1. כימוטקסיס מווסתת היטב ורגישה מאוד, עם תאי T המסוגלים להגיב לשינויים זעירים בשיפוע שיכולים להוביל אותם לכיוון או מיקום מסוים.
בנוסף לגורמים אלה הקשורים לתאי T, ההגירה מושפעת גם מההרכב והצפיפות של המטריצה החוץ תאית (ECM). ה-ECM מורכב מרשת צפופה של חלבונים, כולל קולגן ופרוטאוגליקנים, המספקים את הפיגום לקולטני אינטגרין דביקים על תאי T. אינטגרינים הם משפחה מגוונת של חלבונים טרנסממברנליים, שלכל אחד מהם תחומי קישור מיוחדים מאוד והשפעות איתות במורד הזרם. ביטוי דינמי של קולטני אינטגרין על פני תא T מאפשר הסתגלות מהירה לסביבתם המשתנה3. חשוב לציין, אינטגרינים מחברים את רשתות האקטין ECM והאקטין הציטו-שלד התוך-תאי שפועלות יחד כדי ליצור את כוח ההנעה הדרוש לתנועת תאי T.
לסיכום, דפוסי ההגירה משתנים בהתאם לפנוטיפ של תא החיסון או לאותות סביבתיים. תהליכים ביולוגיים מורכבים אלה מווסתים היטב על ידי ביטוי של ציטוקינים, כימוקינים ואינטגרינים על פני השטח של תא T, התאים הסובבים אותו, והרקמה המקומית הנגועה. In vivo, מנגנוני נדידה אלה יכולים להיות מורכבים ועשויים לנבוע ממספר אותות מוספים4. בשל מורכבות זו, זה יכול להיות בלתי אפשרי לקבוע קשר סיבתי בין משתנים שלובים לכאורה. כדי להתגבר על כך, ישנן מספר גישות במבחנה לחקר היבטים ספציפיים של נדידת תאי T כגון תגובה לאותות כימוקינים ספציפיים והאינטראקציה בין אינטגרינים של תאי T וחלבונים קושרי ECM. פרוטוקול זה מטפל בשיטות לבידוד והפעלה של תאי T מסוג +CD8, עם מבחני נדידת מבחנה במרחב דו-ממדי וכלי ניתוח חישוביים לניתוח נדידת תאי T שצוינו. שיטות אלה מועילות למשתמש מכיוון שהן אינן דורשות חומרים או התקנים מתוחכמים, כמו בכמה מבחני נדידת תאים אחרים המתוארים בספרות. נתוני נדידת תאים הנוצרים בשיטות אלה יכולים לספק ראיות לתגובות חיסוניות באופן פשטני המאפשר חקירה נוספת ומושכלת in vivo.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
הפרוטוקולים של בעלי החיים אושרו על ידי הוועדה האוניברסיטאית למשאבי בעלי חיים באוניברסיטת רוצ'סטר. העכברים במחקר זה הוחזקו בחלל נטול הפתוגנים של מתקן בעלי החיים של אוניברסיטת רוצ'סטר. עכברי C57BL/6 זכרים/נקבות, בגילאי 6-12 שבועות (15-30 גרם), שימשו במחקר הנוכחי. בידוד רקמות עכבר יכול להתבצע על ספסל עם כפפות לכיסוי ידיים ומסכת פנים לכיסוי האף והפה, או בתוך ארון בטיחות ביולוגית. כל תרבית התאים והכנת הצלחת חייבים להתבצע בארון בטיחות ביולוגית. הריאגנטים והציוד ששימשו במחקר זה מפורטים בטבלת החומרים.
1. טיהור והפעלה של תאי CD8+ T
2. הרמת תאי CD8+ T מופעלים
3. הכנת צלחת זכוכית
4. הכנת תאים
5. מיקרוסקופ קיטועי זמן
6. ניתוח בעזרת תוכנה של נדידת תאי T
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
אישור להפעלת תאי T יכול להיות מושג על ידי ציטומטריית זרימה, המחפשת ביטוי מוגבר של CD69 ו- CD44, שהם סמנים קנוניים של הפעלה בתאי T מורין6. בנוסף, ניתן לקבוע את טוהר אוכלוסיית תאי T על ידי ציטומטריית זרימה עבור תאי CD3+ CD8+ T. שיטה זו מניבה >90% אוכלוסיית תאי CD8+ T.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
הבנת ההשפעה הביולוגית של התכנסות אותות in vivo היא מאתגרת ולא קלה לפרשנות. הפרוטוקולים המוצגים כאן מספקים שיטה סבירה להבנת נדידת תאי T בתנאים מוגדרים מאוד ורלוונטיים ביולוגית. תנאים אלה יכולים להיות מוגדרים על פי שיקול דעתו של החוקר, וניתן לשנות את הפרוטוקולים כך שיתאימו לצרכים של אוכלו...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
המחברים מצהירים כי כל המחקר והכנת כתבי היד נעשו בהיעדר קשרים מסחריים או פיננסיים שיכולים להתפרש כניגוד עניינים פוטנציאלי.
אנו מודים לחברים קודמים ונוכחיים במעבדת קים שתרמו לפיתוח פרוטוקולים אלה לאורך זמן. הנתונים המייצגים התאפשרו על ידי P01 AI102851/AI/NIAID NIH HHS/United States ו-P01 HL018208/HL/NHLBI NIH HHS/United States. פרסום זה התאפשר בחלקו הודות למענק מספר T32 GM135134 מטעם פרס שירות המחקר הלאומי ע"ש רות ל. קירששטיין.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
10 cm dish | Corning | 353003 | or equivalent |
15 mL conical tube | ThermoFisher | 339650 | or equivalent |
1x DPBS | Gibco | 14190144 | without calcium and without magnesium |
6 well plate non-TC treated | Corning | 3736 | or equivalent |
70 µm cell strainer | FisherScientific | 352350 | or equivalent |
ACK lysing buffer | ThermoFisher | A1049201 | or equivalent |
Allegra 6KR centrifuge | ThermoScientific | sorvall 16R with tx400 3655 rotor and bucket | or equivalent |
Beta mercaptoethanol | Sigma | M3148 | or equivalent |
CellTrace Violet | ThermoFisher | C34571 | Or equivalent |
Centrifuge | ThermoScientific | Sorvall ST 16R | or equivalent |
Collagen (IV) | Corning | 354233 | or equivalent |
DeltaT culture dish .17 mm thick glass clear | Bioptechs | 04200417C | |
Dynabeads Sheep anti-Rat IgG | Invitrogen | 11035 | |
DynaMag 15 Magnet | ThermoFisher Scientific | 12301D | or equivalent |
Easy sep mouse T cell isolation kit | Stem Cell | 19851 | |
FBS | SigmaAldrich | F2442-500ML | or equivalent |
Fibronectin | SigmaAldrich | 10838039001 | or equivalent |
Fiji | http://fiji.sc/ | weblink | |
Filter cubes | Nikon or Olympus | ||
GK1.5 | ATCC | TIB-207 | |
HEPES | ThermoFisher | 15630080 | or equivalent |
HQ CCD camera | CoolSNAP | or equivalent | |
ImageJ | http://imagej.nih.gov/ij/h | weblink | |
ImageJ automatic tracking plug in | http://imagej.net/TrackMate | weblink | |
ImageJ manual tracking plug in | https://imagej.nih.gov/ij/plugins/track/track.html | weblink | |
L-15 | Various | See Materials | Medium Recipe: Leibovitz’s L-15 medium without phenol red (Gibco) supplemented with 1-5 g/L glucose |
Liebovitz's L-15 medium, no phenol red | ThermoFisher | 21083027 | |
Luer Lok disposable syringe | Fisher Scientific | 14-955-459 | or equivalent |
Lymphocyte separation medium | Corning | 25-072-CI | or equivalent |
M5/114 | ATCC | TIB-120 | |
MEM Non-Essential Amino Acids | ThermoFisher | 11140050 | or equivalent |
Microscope heating system | Okolab | okolab.com | Custom designs available |
Millicell EZ slide | Millipore | C86024 | |
Mojosort mouse CD8+ Naïve T cell isolation kit | Biolegend | 480043 | |
Mouse E-cadherin | R&D systems | 8875-EC-050 | or equivalent |
Mouse surgical dissection kit | Fisher Scientific | 13-820-096 | or equivalent |
NIS elements | Nikon | Software | |
non-TC 24wp | Corning | 353047 | or equivalent |
Penicillin-streptomycin | ThermoFisher | 15140122 | or equivalent |
Protein A | ThermoFisher Scientific | or equivalent | |
R9 | Various | See Materials | Medium Recipe: RPMI 1640x supplemented with 10 % FBS, 1 % antibiotic-antimycotic (Gibco), 20 mM HEPES buffer (Gibco), 1 % MEM Non-Essential Amino Acids (Gibco), 50 μM β-mercaptoethanol (Sigma-Aldrich) |
Recombinant mouse ICAM-1 Fc chimera | R&D systems | 796-IC-050 | or equivalent |
Recombinant Mouse IL2 | Biolegend | 575410 | or equivalent |
RPMI 1640x | ThermoFisher | 11875093 | or equivalent |
T pins | Fisher Scientific | S99385 | or equivalent |
TE2000-U microscope | Nikon | or equivalent | |
Various recombinant mouse chemokine | R&D systems | or equivalent | |
VCAM-1 Fc chimera | R&D systems | 643-VM-050 | or equivalent |
Volocity | PerkinElmer | Software |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved