Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
CD8 T hücre biyoenerjetik değerleri Mito Stres Testi kullanılarak sorgulanabilir. Bu metodoloji, akut ve kronik metabolik programlamayı incelemek için kullanılabilir. Bu protokol, T hücresi reseptör biyolojisi ve biyoenerjetik analiz arasındaki ilişkileri incelemek için yaklaşımları açıklar.
İmmünometabolizmanın lenfositlerin işlevini, farklılaşmasını ve kaderini nasıl etkilediğini anlamak önemli bir ilgi ve dikkat çekmiştir. Lenfosit biyolojisi, biyoenerjetik analiz kullanılarak araştırılmıştır ve şimdi bu alanda kritik bir ithalat aracı haline gelmiştir. Bu nedenle, reseptör stimülasyonları için ön tedaviler ve akut enjeksiyon ile uyarlanabilen bir biyoenerjetik analiz testini optimize etmeye çalıştık. Burada, naif ve efektör CD8 T hücrelerinde oksijen tüketimi ve hücre dışı asitlenme oranlarını değerlendirmek için Hücre Mito Stres Testi kullanarak CD8 T hücresi ex vivo metabolizmasını değerlendirdik. Antijene özgü efektör CD8 T hücreleri ex vivo stimülasyon yoluyla türetildi ve naif CD8 T hücreleri splenositlerden toplandı ve manyetik boncuk kolon ayrımı ile izole edildi.
Ön işlemler mikroplakalarda yapılır ve sensör kartuşlarının nasıl hazırlanacağını detaylandırırız. Enjeksiyon portlarının metabolik kapasiteleri dolaylı olarak ölçmek için ilaçlarla nasıl yüklenebileceğini ve metabolik modülatörlerle bu protokolün spesifik enzim aktivitesini incelemek için kullanılabileceğini gösteriyoruz. T hücresi reseptör stimülasyonları, akut enjeksiyon ve enjeksiyon portları kullanılarak anti-CD3 / CD28 ile stimülasyon ile gerçek zamanlı olarak incelenebilir. Ölçümler ve veri toplama için cihaz analizörleri kullanılır ve hücresel metabolizmayı yorumlamak için yazılım programları ile veri görselleştirme yapılır. Bu strateji, bağışıklık hücresi biyolojisi ve mitokondriyal biyoenerjetik hakkında kapsamlı miktarda veri üretir ve araştırmacıların protokolü CD8 T hücre metabolizmasını keşfetmek için çeşitli şekillerde özelleştirmelerine olanak tanır.
Bağışıklık hücrelerinin kaderi ve işlevselliği metabolizma, oksidatif tüketim ve anaerobik solunumdan önemli ölçüde etkilenir 1,2,3,4. Son zamanlarda, CD8 T hücresi kaderini ve efektör fonksiyonunu yeniden programlamak veya canlandırmak ve viral klerensi iyileştirmek veya endojen anti-tümör bağışıklığını geliştirmek için bir strateji olarak metabolik modülasyonu hedeflemeye artan bir ilgi olmuştur 5,6,7,8,9. Özellikle, T hücresi reseptörü (TCR) yoluyla antijen reseptörü sinyali, CD8 T hücresi farklılaşması için temel bir gerekliliktir ve bu da aşağı akış sinyalizasyonu ve aktivasyon10,11,12 ile sonuçlanır (Şekil 1). İmmünolojik hakaretlere uzun süre maruz kalmak, TCR üzerinde kalıcı antijene özgü stimülasyona neden olur ve sonunda kronik olarak iltihaplı durumlara, T hücresi yorgunluğuna, bağışıklık mikroçevresinin yeniden şekillenmesine ve bağışıklık kaçışına yol açar 11,13,14,15,16,17,18,19.
Tükenmiş CD8 T hücrelerinin metabolizması, fonksiyonel efektör CD8 T hücrelerinin 2,3,14,15,18,20 metabolizmasından temel olarak farklıdır. T hücresi farklılaşması, interferon γ (IFNy) sekresyonu ve hatırlama kapasitesi, kısmen mitokondriyal fonksiyon ve β-oksidasyon parçalanma ürünleri ile belirlenir. IFNγ+ CD8 T hücreleri, hem anti-tümör hem de anti-viral immün yanıtların kritik bileşenleridir 21,22,23. Glikoliz ve elektron taşıma zinciri yoluyla spesifik metabolik akı, CD8 T hücre aktivasyonu, sitokin sekresyonu ve hafıza tepkileri için önemlidir 4,11,13,15,18,24,25,26,27,28 . T hücresi aktivasyonu ve efektör farklılaşması dahil olmak üzere optimal yanıtlar, koordineli ve spesifik bir mitokondriyal yanıt gerektirirken, mitokondriyal kusurlar ve aşırı reaktif oksijen türleri (ROS) bitkin veya işlevsiz T hücrelerini karakterize eder 9,29. Son zamanlarda, CD8 T hücrelerinin in vitro olarak kalıcı TCR stimülasyonu, kısmen oksidatif stresi indükleyerek ve T hücresi proliferasyonu için gerekli oksidatif metabolizmayı ve metabolik kapasiteleri yeniden programlayarak CD8 T hücresi kapsamlı farklılaşmasını teşvik eder 1,2,13,20,24,29 . Toplamda, metabolik kontrol eksenleri, CD8 T hücresi farklılaşmasını ve bunların efektör, hafıza veya tükenmiş / işlevsiz fenotiplere ilerlemesini yönlendirmede kritik bileşenlerdir.
Metabolik bileşikler ayrıca otokrin veya parakrin sinyal molekülleri olarak işlev görerek bağışıklık hücresi tepkilerini yönlendirir 9,30,31,32,33,34,35. Sfingosin-1-fosfat (S1P) ve lizofosfatidik asit (LPA), CD8 T hücreleri tarafından lenfosit çıkışını ve sitotoksisiteyi modüle etmek için G-proteinine bağlı reseptörler (GPCR'ler) aracılığıyla sinyal veren biyoaktif ve inflamatuar lipidlerdir36. GPCR aracılığıyla LPA sinyali CD8 T hücreleri üzerindeki LPA reseptörleri, lipoliz, yağ asidi oksidasyonu ve proton sızıntısını artırmak için metabolizmayı yeniden programlar9. Toplamda, CD8 T hücrelerinin biyoenerjetik ve metabolizması büyük ölçüde substrat mevcudiyeti, çevresel ipuçları ve enerjik gereksinimler tarafından yönlendirilir.
CD8 T hücre metabolizmasını sorgulamak için metodolojiler giderek daha önemli hale geldi. Hücre Mito Stres Testi, biyoenerjetiğin kapsamlı bir değerlendirmesini sağlar ve şu anda immünometabolizma ve CD8 T hücre enerjisi alanında ayırt edici bir teknik olarak kabul edilmektedir 9,37. Yapışık hücreler tarihsel olarak Mito Stres Testi testi38 için kullanılmıştır; bununla birlikte, bu protokolün süspansiyon halinde büyütülen hücreler için uygulanmasına ve özellikle Hücre Mito Stres Testi testi için bağışıklık hücrelerinin kullanılmasına artan bir ilgi vardır. Burada, CD8 T hücrelerinin metabolik aktivitesini ölçmek için son yayınımız9'a dayanarak ayrıntılı bir protokol sunuyoruz. Hücre Mito Stres Testi testinde CD8 T hücrelerinin genişlemesi, naif CD8 T hücre izolasyonu, test hazırlığı ve hem ön tedaviler hem de akut enjeksiyonlar için protokollerle tedavi hakkında ayrıntılı bir açıklama sunuyoruz. Daha da önemlisi, poliklonal ve antijene özgü TCR stimülasyonu dahil olmak üzere TCR stimülasyonu ve CD8 T hücre aktivasyonu için birden fazla yöntemi karşılaştırıyor ve karşılaştırıyoruz.
Bu protokol, tüm fare T hücrelerinin aynı Vα2 ve Vβ5 genlerini eksprese ettiği OT-I transgenik fareler (klasik bir transgenik fare modeli) kullanılarak antijene özgü stimülasyonu detaylandırır39. OT-I fare CD8 T hücrelerinin tümü, ovalbümin oktapeptidine (OVA257-264 , ayrıca amino asit dizisi SIINFEKL veya N4 olarak da yazılır, majör histouyumluluk kompleksi (MHC) sınıf I tarafından sunulduğunda, sitotoksik CD8 T hücrelerini39 aktive eden, yaygın olarak çalışılmış bir epitop olarak da yazılır (Şekil 1A). Genel olarak, OT-I transgenik fare modeli, immünologlar tarafından TCR sinyalini ve antijene özgü T hücresi efektör fonksiyonunu incelemek için yaygın olarak kullanılmaktadır. OT-I fare modeli ile monoklonal aktivasyonun aksine, poliklonal CD8 T hücreleri, TCR CD3 alt birimlerine ve CD28 ko-stimülatör molekül40'a karşı anti-CD3 / CD28 antikorları ile üretilebilir (Şekil 1B). Anti-CD3 / CD28 antikorları, T hücrelerinin40 poliklonal popülasyonunu aktive etmek için TCR sinyalinin antijene özgü bileşenini atlar. Sonuç olarak, bu raporda açıklanan sonuçlar, CD8 T hücrelerinde dinamik metabolik akıyı ölçmek için Hücre Mito Stres Testini kullanmak için birden fazla yöntemi karşılaştırır.
Fareler patojen içermeyen bir ortamda tutuldu ve Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi standartlarına ve düzenlemelerine göre bakımı yapıldı.
1. Antijene özgü stimülasyon yoluyla CD8 T hücrelerinin oluşturulması ve genişletilmesi
2. Anti-CD3 / anti-CD28 stimülasyonu yoluyla poli-spesifik CD8 T hücrelerinin üretilmesi ve genişletilmesi
3. Naif CD8 T hücrelerini hasat edin
4. Mitokondriyal fonksiyon testini gerçekleştirin
5. Akut bir anti-CD3 / CD28 enjeksiyonu ile ayrı bir deneyde TCR stimülasyonu ile mitokondriyal fonksiyon testinin değiştirilmiş bir versiyonunu gerçekleştirin
NOT: Mitokondriyal fonksiyon testi, 1) adım 5.2'de açıklanan biyotinile anti-CD3 + anti-CD28 + streptavidin kullanılarak iki farklı yaklaşımla akut TCR simülasyonu ile gerçekleştirilebilir veya 2) adım 5.3'te açıklanan anti-CD3 / CD28 manyetik boncuklar Bu ayrı deneylerin her ikisi de test sırasında akut bir enjeksiyon yoluyla TCR'yi uyarma işlevi görür.
Glikolitik ve oksidatif metabolik kapasiteler, belirli zaman noktalarında elektron taşıma zincirinin bileşenlerini hedefleyerek kapasiteleri değerlendiren bir mitokondriyal fonksiyonel test kullanılarak ölçülebilir (Şekil 2A). Geleneksel testi değiştirmek ve akut TCR stimülasyonunu değerlendirmek için sensör kartuşu portlarına farklı enjeksiyon şemaları yüklenebilir (Şekil 2B,C). Çeşitli...
Bu yazıda, naif ve efektör CD8 T hücrelerinin mitokondriyal fonksiyonunu değerlendirmek için bir protokolün ana hatlarını çiziyoruz. OT-I ve C57BL / 6 fareleri kullanarak hem antijene özgü hem de poliklonal CD8 T hücrelerini hazırlama yöntemlerini detaylandırıyor ve karşılaştırıyoruz. Sonuçlarımız, CD8 T hücrelerinde aktivasyon ve ön tedavi yöntemine rağmen metabolizmada benzer eğilimler olduğunu göstermektedir. Veriler, antijene özgü aktivasyonun, anti-C...
Yazarların ifşa etmek için rekabet eden çıkarları yoktur.
Hertz Vakfı, Amy Davis Vakfı, Moore Ailesi Vakfı ve Heidi Horner Vakfı paha biçilmez destek sağladılar ve bunun için minnettarız. Bu çalışma aynı zamanda kısmen RMT'ye (AI052157, AI136534) NIH hibeleri tarafından desteklenirken, JAT Hertz Lisansüstü Bursu tarafından desteklendi.
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 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır