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Aquí, describimos un método que combina en situ MHC tetramer tinción con inmunohistoquímica para determinar localización, fenotipo y cantidad de antígenos específicos de células T en los tejidos. Este protocolo se utiliza para determinar las características espaciales y fenotípicas de las células de T CD8 específica de antígeno con respecto a otro tipo de célula y las estructuras de los tejidos.
Las células T son esenciales para muchos procesos inmunológicos, incluyendo la detección y eliminación de células infectadas por virus, previniendo autoinmunidad, ayudando en la producción de células B y células plasmáticas de anticuerpos y detectar y eliminar las células cancerosas. El desarrollo de la tinción de tetrámero de MHC de las células antígeno específicas analizadas por citometría de flujo ha revolucionado nuestra capacidad para estudiar y comprender la Inmunobiología de las células. Mientras que extremadamente es útil para determinar la cantidad y el fenotipo de las células T específicas de antígeno, citometría de flujo no puede determinar la localización espacial de las células a otras células y estructuras de los tejidos y las técnicas actuales de desagregación específica de antígeno para extraer la T las células necesitan para citometría de flujo han limitado eficacia en tejidos no linfoides. In situ Tinción de MHC-tetrámero (IST) es una técnica para visualizar las células T que son específicas para antígenos de interés en los tejidos. En combinación con inmunohistoquímica (IHQ), IST puede determinar la abundancia, la ubicación y el fenotipo de las células CD8 y CD4 T específica de antígeno en los tejidos. Aquí, describimos un protocolo para manchar y para enumerar las células de T CD8 específica de antígeno, con fenotipos específicos ubicados dentro de compartimientos de tejido específico. Estos procedimientos son los mismos que utilizamos en nuestra reciente publicación por Li et al., titulado "las células productoras de Virus Simian de la inmunodeficiencia en los folículos se suprimen parcialmente por CD8 células+ en Vivo." Los métodos descritos son ampliamente aplicables ya que se pueden utilizar para localizar, fenotipo y cuantificar esencialmente cualquier célula T CD8 específica de antígeno para el cual tetrámeros de MHC están disponibles, en cualquier tejido.
Las células T son esenciales para muchos procesos inmunológicos, incluyendo la detección y eliminación de células infectadas por virus, previniendo autoinmunidad, ayudando en la producción de células B y células plasmáticas de anticuerpos y detectar y eliminar las células cancerosas. El desarrollo del péptido/MHC clase I tetrámero tinción de antígenos específicos de las células T CD81 y el más reciente desarrollo de MHC clase II la tinción de tetrámero de T CD4 células2 por citometría de flujo revolucionó nuestra capacidad para estudiar y comprender la Inmunobiología de las células. Mientras que extremadamente es útil para determinar la cantidad y el fenotipo de las células T específicas de antígeno, citometría de flujo no permite la detección de la localización espacial de las células antígeno específicas a otras células y estructuras en los tejidos y actual técnicas de desagregación para extraer las células T necesitan para citometría de flujo han limitado eficacia en tejidos no linfoides3.
Nosotros y otros hemos desarrollado métodos cargados de péptido MHC de clase I y clase tetrámero II multimer reactivos o para teñir las células CD8 y CD4 T específica de antígeno en los tejidos4,5,6,7, 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13. IST estos métodos permiten la determinación de la localización, abundancia y fenotipo de las células CD8 y CD4 T específica de antígeno en los tejidos y proporcionar un medio para la detección de estas células en comparación con otras células y estructuras en los tejidos. Nuestro grupo ha utilizado extensivamente la MHC-I tetrámero tinción para estudio de virus de inmunodeficiencia humana (VIH) - y virus de la inmunodeficiencia símica (VIS) - células T CD8 específicas en tejidos linfoides, genitales y rectales para obtener un entendimiento de la inmunopatogénesis del VIH y SIV e identificar correlatos de vacunación exitoso estrategias14,15,16,17. Además, también desarrollamos una técnica que combina IST con hibridación en situ (ISH) para localizar y cuantificar virus específicos de células T CD8 y células infectadas por virus en los tejidos y para determinar los niveles de efector a destino en vivo 18 , 19.
Aquí, describimos un protocolo usando cargado de péptido MHC-I tetrámeros para teñir las células de T CD8 específica de antígeno en secciones de tejido fresco, hasta tejidos de contratinción con IHC y cuantificar las células con fenotipos específicos en compartimientos de tejido específico. Estos procedimientos son los mismos que fueron utilizados en nuestra reciente publicación por Li et al., en el que se determinaron la localización, abundancia y fenotipo de células T específicas de la SIV en tejido linfoide durante la infección crónica de vis en macacos20.
Para este procedimiento, los tejidos frescos son seccionados y se incubó toda la noche con carga de péptido MHC-I tetrámeros conjugan con moléculas de tiocianato de fluoresceína (FITC). Luego están fijados en paraformaldehido. Después de fijar el tejido, la señal de los tetrámeros de MHC se amplifica usando conejo anti-FITC anticuerpos y se incubaron con fluorescente etiquetados anticuerpos de IgG de Anti-conejos que más amplifican la señal de los tetrámeros encuadernados. IHC se usa junto con IST para caracterizar antígenos específicos de células T y las células circundantes. En la incubación primaria con los tetrámeros se incluyen anticuerpos que reconocen epítopos en la superficie de las células o en el espacio extracelular. Anticuerpos que reconocen epítopos intracelulares requieren permeabilidad de la pared celular antes de la tinción. Las secciones de tejidos teñidos son imágenes con un microscopio confocal y analizan usando el software confocal. Las células marcadas se cuantifican mediante microscopía confocal software o ImageJ. El protocolo descrito se puede utilizar para manchar esencialmente cualquier célula T CD8 específica de antígeno en los tejidos para que MHC-I tetrámeros están disponibles.
1. día 1: secciones de tejido fresco e incubación primaria
2. Día 2: Fijación e incubación secundario
3. Día 3: Incubación terciario
4. Día 4: Montaje de las secciones
5. Adquisición de imágenes de Microscopio Confocal
6. Análisis de imagen cuantitativo
Nota: Análisis de imagen cuantitativo pueden lograrse usando software de análisis y cuantificación de microscopio confocal o usando el software ImageJ. Aquí, ImageJ fue utilizado como ejemplo.
MontajeLa figura 1 muestra cómo recopilar imágenes confocales utilizando un microscopio confocal. Figura 2 muestra el análisis de imagen cuantitativo con ImageJ. Figuras 3 y 4 muestran a representante imágenes de tejidos del nodo de linfa de un SIV infectaron macaque del macaco de manchados de tetrámeros de MHC, CD8 anticuerpos y anticuerpos CD20 y sirven para demostrar la especificidad de la tinción de tetrámero de MHC. Figura 3 compara MHC clase I tetrámeros cargados con un péptido de SIV en comparación con las secciones del mismo tejido manchado con MHC de clase I tetrámeros cargados con un péptido irrelevante. La figura 4 muestra que las células teñidas con el tetrámero SIV/MHC-péptido son co teñidas con anticuerpos CD8, pero no los anticuerpos CD20, que manchan las células de B. La figura 5 muestra un ejemplo de un montaje creado a partir de múltiples campos de serie z confocal utilizados para la cuantificación de tetrámero teñido de células con fenotipos específicos en diferentes compartimentos anatómicos en el nodo de linfa. La ampliación muestra un área de ganglio linfático con un folículo de la célula de B delineado por tinción CD20 y célula de T zona circundante, en el que pueden detectarse células con tinción tetrámero MHC, co algunos de los cuales expresan Ki67 que es un marcador de activación de células T y proliferación. Esta combinación de tinción permite la determinación del fenotipo de células de linfocitos T CD8 específicas de SIV dentro y fuera de los folículos de células B, en relación a linfocitos t CD8 específicas de la SIV y a otras células expresión de Ki67 y B.
Figura 1: Representante de imágenes mostrando cómo recoger utilizando un microscopio Confocal de imágenes confocales. Adquisición de (A) el modo utilizado para recoger imágenes confocales. (B) canales utilizados para la colección de imágenes. (C) 20 X 800 x 800 píxeles y objetivo campos fueron utilizados en la colección de imágenes. (D) A z-pila secuencial recogió 3 μm a intervalos. (E) azulejos fueron adoptados para delinear y recoger imágenes en múltiples campos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2 : Representante imágenes demostrando cuantitativa imagen análisis con ImageJ. (A) abrir un montaje confocal arrastrándolo a la ventana de ImageJ. (B) duplicado el z-scan seleccionado para el análisis. (C) divide los diferentes canales. (D) dibujar el ROI para el análisis cuantitativo en el canal correspondiente para ser objetivo y añadir al Gerente de ROI pulsando "T." (E) ajuste el brillo de la fluorescencia y contraste del canal a ser analizados. (F) aplane el ROI en la imagen. (G) contar lo positivo de las células en la imagen. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3 : IST combinado con IHC en secciones de ganglio linfático axilar de un macaco Rhesus infectados con SIV. Mamu - A * 02 tetrámeros cargados con SIV Nef YY9 péptidos fueron utilizados para teñir las células de T CD8 específica de antígeno, y tetrámeros similares cargados con un péptido FLP irrelevante del virus de la hepatitis B fueron utilizados como control negativo (rojo). Anticuerpos anti-CD20 de ratón se utilizaron para tinción CD20+ B células (verde), y anticuerpos anti-CD8 de rata fueron utilizados para teñir CD8+ T las células (azul). (A) A imagen representativa de la sección de un ganglio linfático teñido con YY9 tetrámeros, CD20 y CD8 anticuerpos. (B) la misma imagen en el panel que muestra el tetrámero YY9 mancha sola. (C) imagen representativa de un tramo de la misma ganglionar axilar, teñidas con anticuerpos CD20 y CD8 y tetrámeros FLP. C (D) la misma imagen en el panel con el tetrámero FLP mancha sola. Barras de escala = 100 μm. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4 : IST combinado con IHC que muestra la especificidad de la tinción de tetrámero MHC. Sección representativa del nodo de linfa axilar con Mamu - A * 02 tetrámeros cargados con Nef YY9 péptidos a células de linfocitos T CD8 específicas de SIV de etiqueta (rojo), anticuerpos de ratón anti-CD20 de las células de etiqueta B (verde) y anticuerpos anti-CD8 rata etiqueta CD8 T las células (azul) (A ). Una célula de linfocitos T CD8 específicas de la SIV es tetrámero + (B), CD20– (C) y CD8+ (D). Barras de la escala = 10 μm. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5: IST combinado con IHC para demostrar la localización, abundancia y fenotipo de las células T específicas de antígeno CD8. (A) representante del nodo de linfa axilar corte teñido con Mamu - A * 02 tetrámeros cargados con péptidos de Nef YY9 etiquetar SIV-específica linfocitos T CD8 células (rojo), Ki67 anticuerpos a células de la proliferación de etiquetas (verde) y IgM anticuerpos a células de etiqueta B (azul). Barra de escala = 100 μm. (B) Ampliación de una región seleccionada en la tinción de IgM panel A. define el área folicular, que está marcado como "F"; el área extrafollicular está marcado como "EF". Las células tetrámero+ se indican con flechas. Barra de escala = 100 μm. tetrámero representante+ Ki67– celular (C, D, E) y tetrámero+ Ki67+ celular (F, G, H). Barra de escala = 10 μm. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
IST combinado con IHC proporciona una herramienta esencial para detectar, caracterizar y cuantificar las células de T CD8 específica de antígeno en ambientes nativos con el contexto de otras células y estructuras del tejido. Aquí, describimos los procedimientos detallados para IST combinado con IHC, seguido por análisis de imagen cuantitativo, para determinar la localización, abundancia y fenotipo de las células de T CD8 específica de antígeno en nodos de linfa de macaques del macaco de la India. Coloración similar puede ser aplicado al ser humano, ratón u otros tejidos de especies para que MHC-I tetrámeros están disponibles. Además, péptido tetrámero de MHC clase II o dextramer de tinción puede realizarse utilizando metodologías relativamente similares a las células de T CD4 específica de antígeno en los tejidos4,5,6,7, de la etiqueta 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13. IST puede combinarse también con ISH para determinar, por ejemplo, en vivo la célula efectora a destino niveles18,19. En el futuro, sería interesante llevar IST/IHC más combinando IST/IHC con avanzada en situ RNA y DNA detección metodologías. Los últimos avances en ensayos de hibridación en situ incluyen el desarrollo de RNAscope y DNAscope24. Estas técnicas permiten la detección de objetivo RNA y DNA en los tejidos. Será emocionante combinar estas metodologías con IST y IHC simultáneamente detectar virus-específica-CD8 células de T, ARN viral, ADN viral y antígenos marcados con anticuerpos de interés.
Mientras que originalmente describió métodos IST con tejidos frescos, tejidos que se fijaron para una corta duración y de los tejidos congelados4, en los últimos años, hemos utilizado exclusivamente secciones de tejido fresco, ya que constantemente producen las manchas de la más alta calidad y permitir el examen de las células en secciones de tejido grueso. Como una alternativa a los procedimientos presentados aquí, uno puede aplicar tetrámeros a tejidos, incubar durante una noche, fijar, incrustar y criopreservar en medio de congelación (p. ej., OCT), producir secciones finas congeladas y realizar IHQ más adelante22. Del mismo modo, que rutinariamente la mancha solo un subconjunto de las secciones de tejido con tetrámeros y luego congele las secciones en OCT para permitir combinaciones counterstaining adicionales en el futuro. Además, Multímeros Qdot 655 conjugados péptido-MHC pueden utilizarse para visualizar directamente antígenos específicos de células T en secciones de tejidos criopreservados13.
Hemos descrito aquí indirecta tetrámero de tinción. Tinción directa usando tetrámeros conjugado con APC o PE también ha demostrado trabajar4,22. En este caso, la concentración de tetrámero de MHC requerido es mayor que el utilizado en la tinción de tetrámero indirecta. En nuestras manos, una concentración de 20 μg/mL de APC-labeled tetrámero fue eficaz en la detección de antígenos específicos de células. Sin embargo, la intensidad de la tinción fue mucho menor que la obtenida con el etiquetado indirecta, que incluye amplificación con anti-FITC anticuerpos.
Encontramos que el uso de un micrótomo de compresión (véase Tabla de materiales) para corte de tejido fresco facilitó el proceso de corte de secciones de tejido fresco como en comparación con usando un vibrante micrótomo23. Sin embargo, en casos donde un micrótomo de compresión no está disponible, un microtomo vibratorio o un bisturí puede utilizarse para seccionamiento de tejido fresco.
Una limitación importante de esta técnica es el uso de tejidos frescos. Utilizando tejidos frescos es mucho más difícil que los tejidos fijos o congelados ya que requieren procesamiento y atención inmediata. Hemos enviado con éxito tejidos frescos durante la noche en el hielo en medio de cultivo de tejidos o PBS-H. Sin embargo, ha habido problemas ocasionales con el envío; por ejemplo, tormentas de nieve han demorado el envío de los tejidos durante 48 h o más. En estos casos, encontramos que frescos tejidos seccionados y los manchados post extracción 48 h generalmente muestran coloración específica, con signos de alguna degradación de tejido; tejidos manchados post extracción 72 h también son degradados para la tinción. También encontramos que el envío de tejidos frescos con bloques de hielo que están demasiado fríos o demasiado cerca que los tejidos pueden congelar los tejidos durante el transporte; Esta congelación generalmente destruye el tejido para la tinción. Por lo tanto, es muy importante enviar los tejidos frescos refrigeradas pero no congeladas e iniciar IST tinción en 24 h. procesamiento de tejido fresco también requiere una gran cantidad de estudiantes y personal del tiempo, como los tejidos de animales múltiples o los participantes del estudio no pueden ser recogidos y manchado juntos en una fecha posterior. A pesar de estas dificultades, nos encontramos con que las secciones de tejido fresco son la mejor opción para la tinción de IST/IHC hermoso, específicos.
Otra limitación del método IST/IHC descrito aquí es el método de tinción indirecto. Debido a limitaciones en el número de especies distintas de animales disponibles para generar combinaciones de anticuerpo secundario, estamos limitados por métodos para anticuerpos fluorescentes solamente tres o cuatro combinaciones de tinción en un momento la coloración indirecta de anticuerpos. Esto limita la cantidad de información que puede recogerse en una losa de tejido. Tinción directa de IHC supera esta limitación y puede ampliar las capacidades, detección de antígenos anticuerpos etiquetados ocho o más simultáneamente, aunque con cada anticuerpo produciendo una señal fluorescente mucho más débil en comparación con métodos indirectos. Por lo tanto, IHC indirecta podría utilizarse como alternativa a IHC indirecta para contratinción tejidos teñidos de IST, lo que permite la detección de un mayor número de antígenos celulares cuando se combina con el IST de detección de antígenos específicos de células T CD8.
En algunos casos, autofluorescencia substancial o atascamiento de tetrámero o anticuerpos no específicos puede ocurrir con IST/ISH. Debido a esto, buenos controles positivos y negativos son necesarios para distinguir las manchas específicas de fondo y autofluorescent tinción. Negativa buena controla para MHC tetrámeros incluyen tejidos de control negativo (por ejemplo, los tejidos no-infectados, tejidos teñidos con MHC I tetrámeros cargados con péptidos irrelevantes o tetrámeros de MHC irrelevantes; o, en un apuro, tejidos teñidos con no tetrámeros con amplificación de anticuerpos).
En Resumen, MHC I IST combinado con IHC es una herramienta valiosa para determinar la localización, abundancia y fenotipo de las células de T CD8 específica de antígeno en los tejidos. Esta metodología permite la detección de antígeno específicos de células T CD8 en ambientes nativos, con la localización relativa a otros tipos de células y estructuras del tejido mantenidas. Este método es ampliamente aplicable, ya que puede ser utilizado para localizar, fenotipo y cuantificar esencialmente cualquier célula T CD8 específica de antígeno para que MHC tetrámeros están disponibles, en cualquier tejido.
Los autores no tienen nada que revelar.
Este trabajo fue apoyado por becas de servicio de salud pública de los institutos nacionales de salud (T32 DA007097, R01AI096966, andUM1AI26617).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
MHC-I monomer | NIH tetramer core facility | Materials for MHC-tetramer preparation | |
ExtrAvidin-FITC | Sigma-Aldrich | E2716 | Materials for MHC-tetramer preparation |
Normal goat serum | Jackson Immunoresearch | 005-000-121 | |
Low melt agarose | Promega | V3121 | |
Heparin | Sigma-Aldrich | SLBL6391V | |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T-6878 | |
Urea | J.T.Baker | 4204-05 | |
Glycerol gelatin | Sigma-Aldrich | SLBH2672V | |
n-propyl gallate | Sigma-Aldrich | P3130 | |
rat-a-h-CD8 (1:500) | Acris | 0714 | Antibody unstable, use single use frozen aliquot |
m-a-h-CD20 (1:500) | NOVOCASTRA | 6026819 | |
m-a-h-Ki67 (1:500) | Vector | 6022201 | |
goat-a-m-A488 (1:2,000) | Jackson Immunoresearch | 124083 | |
goat-a-rb-Cy3 (1:5,000) | Jackson Immunoresearch | 106232 | |
goat-a-rat-Cy5 (1:5,000) | Jackson Immunoresearch | 118088 | |
goat-a-h-IgM-Dylight649 (1:5,000) | Jackson Immunoresearch | 86579 | |
Compresstome: VF-300 Microtome | Precisionary Instruments, LLC | 1079 | |
Quick Set Instant Adhesive | Loctite | 46551 | |
24-well flat bottomed tissue culture plates | Falcon | 353226 | |
Microscope slide | Globe scienfitic Inc. | #1321 | |
Razor blade | Ted Pella, Inc | 121-6 | |
Feather Disposable Scalpel | FEATHER SAFETY RAZOR CO. LTD. | No. 21 | |
Round paintbrush #2 | PRINCETON ART & BRUSH CO. | 4350R | Can trim as needed with razor |
Confocal Microscope | Olympus | FV1000 | |
FV10-ASW_Viewer4.0 | Olympus |
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