Method Article
La bioenergetica delle cellule T CD8 può essere interrogata utilizzando il Mito Stress Test. Questa metodologia può essere utilizzata per studiare la programmazione metabolica acuta e cronica. Questo protocollo descrive gli approcci per esaminare le relazioni tra la biologia del recettore delle cellule T e l'analisi bioenergetica.
Comprendere come l'immunometabolismo influisce sulla funzione, la differenziazione e il destino dei linfociti ha suscitato notevole interesse e attenzione. La biologia dei linfociti è stata esplorata utilizzando l'analisi bioenergetica ed è ora diventata uno strumento di importanza critica nel campo. Pertanto, abbiamo cercato di ottimizzare un saggio di analisi bioenergetica che può essere adattato con pretrattamenti e iniezione acuta per la stimolazione dei recettori. Qui, abbiamo valutato il metabolismo ex vivo delle cellule T CD8 utilizzando il Cell Mito Stress Test per valutare i tassi di consumo di ossigeno e acidificazione extracellulare nelle cellule T CD8 naive ed effettrici. Le cellule T effettrici antigene-specifiche CD8 sono state derivate tramite stimolazione ex vivo e le cellule T CD8 naive sono state raccolte dagli splenociti e isolate con la separazione della colonna magnetica delle biglie .
I pretrattamenti vengono eseguiti in micropiastre e vengono descritte in dettaglio come preparare le cartucce dei sensori. Mostriamo come le porte di iniezione possono essere caricate con farmaci per misurare indirettamente le capacità metaboliche e con modulatori metabolici, questo protocollo può essere utilizzato per studiare l'attività enzimatica specifica. Le stimolazioni del recettore delle cellule T possono essere studiate in tempo reale con iniezione acuta e stimolazione con anti-CD3/CD28 utilizzando le porte di iniezione. Gli analizzatori strumentali vengono utilizzati per le misurazioni e la raccolta e la visualizzazione dei dati viene eseguita con programmi software per interpretare il metabolismo cellulare. Questa strategia produce un'ampia quantità di dati sulla biologia delle cellule immunitarie e sulla bioenergetica mitocondriale, consentendo ai ricercatori di personalizzare il protocollo in numerosi modi per esplorare il metabolismo delle cellule T CD8.
Il destino e la funzionalità delle cellule immunitarie sono significativamente influenzati dal metabolismo, dal consumo ossidativo e dalla respirazione anaerobica 1,2,3,4. Recentemente, c'è stato un crescente interesse nel mirare alla modulazione metabolica come strategia per riprogrammare o rinvigorire il destino delle cellule T CD8 e la funzione effettrice e migliorare la clearance virale o migliorare l'immunità antitumorale endogena 5,6,7,8,9. In particolare, la segnalazione del recettore dell'antigene attraverso il recettore delle cellule T (TCR) è un requisito chiave per la differenziazione delle cellule T CD8 con conseguente segnalazione e attivazione a valle 10,11,12 (Figura 1). L'esposizione prolungata agli insulti immunologici provoca una stimolazione persistente antigene-specifica sul TCR, che alla fine porta a stati di infiammazione cronica, affaticamento delle cellule T, un rimodellamento del microambiente immunitario e fuga immunitaria 11,13,14,15,16,17,18,19.
Il metabolismo delle cellule T CD8 esaurite è fondamentalmente distinto da quello delle cellule T effettrici funzionali CD8 2,3,14,15,18,20. La differenziazione delle cellule T, la secrezione di interferone γ (IFNγ) e la capacità di richiamo sono, in parte, determinate dalla funzione mitocondriale e dai prodotti di degradazione dell'ossidazione β. Le cellule T IFNγ+ CD8 sono componenti fondamentali delle risposte immunitarie sia antitumorali che antivirali 21,22,23. Il flusso metabolico specifico attraverso la glicolisi e la catena di trasporto degli elettroni è importante per l'attivazione delle cellule T CD8, la secrezione di citochine e le risposte alla memoria 4,11,13,15,18,24,25,26,27,28 . Le risposte ottimali, tra cui l'attivazione delle cellule T e la differenziazione degli effettori, richiedono una risposta mitocondriale coordinata e specifica, mentre i difetti mitocondriali e l'eccesso di specie reattive dell'ossigeno (ROS) caratterizzano le cellule T esauste o disfunzionali 9,29. Recentemente, la stimolazione persistente del TCR delle cellule T CD8 in vitro promuove la differenziazione esaustiva delle cellule T CD8 in parte inducendo stress ossidativo e riprogrammando il metabolismo ossidativo e le capacità metaboliche necessarie per la proliferazione delle cellule T 1,2,13,20,24,29 . Nel complesso, gli assi di controllo metabolico sono componenti fondamentali nel dirigere la differenziazione delle cellule T CD8 e la loro progressione verso fenotipi effettori, di memoria o esausti/disfunzionali.
I composti metabolici dirigono anche le risposte delle cellule immunitarie funzionando come molecole di segnalazione autocrine o paracrine 9,30,31,32,33,34,35. La sfingosina-1-fosfato (S1P) e l'acido lisofosfatidico (LPA) sono lipidi bioattivi e infiammatori che segnalano attraverso i recettori accoppiati a proteine G (GPCR) di modulare l'uscita dei linfociti e la citotossicità da parte delle cellule T CD836. La segnalazione LPA tramite i recettori LPA GPCR sulle cellule T CD8 riprogramma il metabolismo per aumentare la lipolisi, l'ossidazione degli acidi grassi e la perdita di protoni9. Nel complesso, la bioenergetica e il metabolismo delle cellule T CD8 sono in gran parte guidati dalla disponibilità di substrati, dagli stimoli ambientali e dai requisiti energetici.
Le metodologie per interrogare il metabolismo delle cellule T CD8 sono diventate sempre più importanti. Il Cell Mito Stress Test fornisce una valutazione completa della bioenergetica ed è ora riconosciuto come una tecnica distintiva nel campo dell'immunometabolismo e dell'energetica delle cellule T CD8 9,37. Le cellule aderenti sono state storicamente utilizzate per il test da sforzo Mito38; tuttavia, c'è un crescente interesse nell'applicazione di questo protocollo per le cellule coltivate in sospensione e in particolare nell'utilizzo di cellule immunitarie per il test da sforzo Cell Mito. Qui, presentiamo un protocollo dettagliato per misurare l'attività metabolica delle cellule T CD8 basato sulla nostra recente pubblicazione9. Forniamo una spiegazione dettagliata dell'espansione delle cellule T CD8, dell'isolamento naive delle cellule T CD8, della preparazione del test e del trattamento con protocolli sia per i pretrattamenti che per le iniezioni acute nel test da sforzo Cell Mito. È importante sottolineare che confrontiamo e contrastiamo diversi metodi per la stimolazione del TCR e l'attivazione delle cellule T CD8, inclusa la stimolazione policlonale e antigene-specifica del TCR.
Questo protocollo descrive in dettaglio la stimolazione antigene-specifica utilizzando topi transgenici OT-I (un classico modello murino transgenico) per i quali tutte le cellule T di topo esprimono gli stessi geni Vα2 e Vβ5 39. Le cellule T CD8 di topo OT-I ospitano tutte lo stesso TCR che è specifico contro l'ovoalbumina octapeptide (OVA257-264 scritto anche come sequenza di aminoacidi SIINFEKL o N4, un epitopo ampiamente studiato che, dopo la presentazione da parte del complesso maggiore di istocompatibilità (MHC) di classe I, attiva le cellule T CD8 citotossiche39 (Figura 1A). Nel complesso, il modello murino transgenico OT-I è ampiamente utilizzato dagli immunologi per studiare la segnalazione TCR e la funzione effettrice delle cellule T antigene-specifiche. A differenza dell'attivazione monoclonale con il modello murino OT-I, le cellule T policlonali CD8 possono essere generate con anticorpi anti-CD3/CD28 contro le subunità CD3 del TCR e la molecolaco-stimolatrice CD28 40 (Figura 1B). Gli anticorpi anti-CD3/CD28 bypassano la componente antigene-specifica della segnalazione TCR per attivare una popolazione policlonale di cellule T40. In definitiva, i risultati descritti in questo rapporto confrontano più metodi per l'utilizzo del Cell Mito Stress Test per quantificare il flusso metabolico dinamico nelle cellule T CD8.
I topi sono stati tenuti in un ambiente privo di agenti patogeni e mantenuti secondo gli standard e i regolamenti del Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali.
1. Generazione ed espansione di cellule T CD8 tramite stimolazione antigene-specifica
2. Generazione ed espansione di cellule T CD8 poli-specifiche tramite stimolazione anti-CD3/anti-CD28
3. Raccogli le cellule T CD8 naive
4. Eseguire il test della funzione mitocondriale
5. Eseguire una versione modificata del test della funzione mitocondriale con stimolazione TCR in un esperimento separato con un'iniezione acuta anti-CD3/CD28
NOTA: Il test della funzione mitocondriale può essere eseguito con una simulazione del TCR acuto attraverso due diversi approcci: 1) utilizzando biglie magnetiche biotinilate anti-CD3 + anti-CD28 + streptavidina descritte nella fase 5.2 o 2) anti-CD3/CD28 descritte nella fase 5.3 Questi esperimenti separati funzionano entrambi per stimolare il TCR tramite un'iniezione acuta durante il test.
Le capacità metaboliche glicolitiche e ossidative possono essere misurate utilizzando un saggio funzionale mitocondriale che valuta le capacità mirando ai componenti della catena di trasporto degli elettroni in particolari punti temporali (Figura 2A). Diversi schemi di iniezione possono essere caricati sulle porte della cartuccia del sensore per modificare il test tradizionale e valutare la stimolazione acuta del TCR (Figura 2B, C). Il numero di cellule e la concentrazione del farmaco per i vari tipi di cellule devono essere ottimizzati prima di interpretare i risultati. Qui, questo rapporto descrive le condizioni che sono state ottimizzate per le cellule T CD8 (Figura 3A, B) con inibitori della catena di trasporto degli elettroni ottimizzati per misurare le capacità sia nelle cellule naive che in quelle effettrici (Figura 4A, B). È importante sottolineare che questo test può essere modificato per studiare la stimolazione del TCR sulle cellule T effettrici CD8 generate dalla stimolazione antigene-specifica o dalla stimolazione anti-CD3/CD28. Esaminiamo ulteriormente la risposta delle cellule T CD8 alla segnalazione lipidica bioattiva, in particolare con acido lisofosfatidico o LPA. Abbiamo determinato che le tendenze metaboliche in risposta alla segnalazione LPA (a 30 minuti, 2 ore o 4 ore prima del caricamento della micropiastra nello strumento analizzatore) erano simili in entrambe le cellule T CD8 attivate con stimolazione TCR antigene-specifica o policlonale (Figura 5A-D). Il tipo di stimolazione del TCR e il meccanismo di attivazione hanno portato a sottili differenze in cui le cellule metabolicamente energetiche sono state inizialmente generate con attivazione antigene-specifica (Figura 5E-L).
L'iniezione acuta di anti-CD3/CD28 su cellule T effettrici CD8 può stimolare acutamente il TCR con misurazioni in tempo reale. Gli anti-CD3, gli anti-CD28 biotinilati e la streptavidina possono essere utilizzati in aggregato per stimolare il TCR in un modello di iniezione acuta. Come metodo separato, le iniezioni acute possono essere eseguite con biglie magnetiche coniugate ad anti-CD3 e anti-CD28 in questo test bioenergetico per stimolare il TCR in tempo reale. Abbiamo adattato il modello per iniettare terreni biotinilati anti-CD3, anti-CD28 + streptavidina o un aggregato di anti-CD3 biotinilato + anti-CD28 + streptavidina su cellule T effettrici OT-I CD8 a metà tempo durante il test (Figura 6A, B). Abbiamo osservato la stimolazione con anti-CD3/CD28, che ha portato ad un aumento sia dell'OCR che dell'ECAR. Anche i segnali OCR ed ECAR erano elevati, ma non allo stesso livello degli anti-CD3/CD28, con il solo segnale anti-CD3 biotinilato. È importante sottolineare che troviamo tendenze metaboliche simili che sono paragonabili all'iniezione acuta di microsfere magnetiche anti-CD3/CD28 (Figura 6C-F). In sintesi, questi risultati mostrano con molteplici approcci e metodologie che il test della funzione mitocondriale è robusto e riproducibile per lo studio dell'immunometabolismo dei linfociti e, in particolare, delle cellule T CD8.
Figura 1: Attivazione del recettore delle cellule T con stimolazione antigene-specifica e policlonale. (A) Schema della segnalazione antigene-specifica con complesso maggiore di istocompatibilità (MHC) di classe I con peptide legato al recettore delle cellule T. (B) Rappresentazione dell'attivazione policlonale delle cellule T CD8 legando le subunità CD3 e la molecola costimolatoria CD28 con anticorpi anti-CD3/28. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2: Targeting farmacologico della catena di trasporto degli elettroni nel saggio della funzione mitocondriale. (A) Schema degli inibitori della catena di trasporto degli elettroni (rosso) utilizzati qui. (B,C) Per il test di funzionalità mitocondriale, le strategie di iniezione sulla cartuccia del sensore sono le seguenti: (B) approccio di iniezione tradizionale in cui l'oligomicina viene caricata nella porta A, FCCP nella porta B e rotenone e antimicina A nella porta C. (C) Il metodo di iniezione acuta prevede il posizionamento di iniezione acuta (anti-CD3/CD28) nella porta A, oligomicina nella porta B, FCCP nella porta C, e rotenone e antimicina A nella porta D. Abbreviazione: FCCP = 4-(trifluorometossi) fenil) carbonoidrazonoil dicianide. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3: Espressione superficiale di CD8 e CD44, vitalità e differenze metaboliche nelle cellule T CD8 generate dalla stimolazione anti-CD3 e anti-CD28 dopo il trattamento con LPA. (A) Le cellule T effettrici CD8 sono generate ex vivo stimolando le cellule T CD8 derivate dal topo con SIINFEKL (N4) e splenociti come cellule presentanti l'antigene o anti-CD3 e anti-CD28 su piastre. Il quarto giorno, l'IL-2 sostituisce gli stimoli iniziali, supportando la differenziazione e la proliferazione. Le cellule T CD8 effettrici omogenee del giorno 7 vengono quindi analizzate tramite citometria a flusso dopo la coltura in vitro . (B) Le cellule T vengono identificate mediante gating sullo stato dei linfociti e quindi sull'espressione di CD8+/CD44+ . Un'immagine rappresentativa mostra che il CD8 e il CD44 non sono influenzati dal trattamento con LPA. Questa cifra è stata modificata da Turner et al.9. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4: Capacità ossidative determinate dal tasso di consumo di ossigeno. (A,B) Tassi di consumo di ossigeno per cellule T CD8 naive ed effettrici generate da (A) stimolazione ed espansione antigene-specifica delle cellule T CD8 OT-I o (B) stimolazione policlonale anti-CD3/CD28 ed espansione di cellule T CD8 da topi C57B/6 wild-type. Oligomicina, FCCP, antimicina A e rotenone sono stati iniettati a intervalli di 18 minuti con 25 mM di terreno glucosio. I risultati sono mostrati come dati rappresentativi e sono stati ottenuti utilizzando n = 6 repliche tecniche. (C, D) Le metriche di capacità derivate dai saggi di flusso metabolico eseguiti nei pannelli (A,B) e mostrano la respirazione basale calcolata, la respirazione massima, la produzione legata all'ATP e la perdita di protoni. (C) Le capacità metaboliche sono state determinate dalle cellule T CD8 OT-I e corrispondono ai dati mostrati nel pannello (A). (D) Capacità metaboliche determinate da cellule T CD8 C57BL/6 e corrispondenti ai dati riportati nel pannello (B). L'analisi del t-test di Student non accoppiato è stata eseguita per l'intera cifra in cui *p < 0,05, **p < 0,005, ***p < 0,0005 e ****p < 0,0001. Abbreviazioni: OCR = Tasso di consumo di ossigeno; Oligo = oligomicina; FCCP = 4-(trifluorometossi) fenil) carbonoidrazonoil dicianide; formica = antimicina A; marciume = rotenone. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 5: Tendenze simili nelle risposte delle cellule T CD8 effettrici alla segnalazione del recettore LPA indipendentemente dall'attivazione antigene-specifica o policlonale. (A,B) Il tasso di consumo di ossigeno delle cellule T CD8 è misurato da cellule generate da (A) stimolazione ed espansione antigene specifico delle cellule T CD8 OT-I o (B) stimolazione policlonale anti-CD3/CD28 ed espansione di cellule T CD8 da topi C57B/6 wild-type. (C, D) Le misurazioni del tasso di acidificazione extracellulare delle cellule T effettrici CD8 sono mostrate per le cellule generate da (C) stimolazione ed espansione specifica dell'antigene delle cellule T OT-I CD8 o (D) stimolazione policlonale anti-CD3/CD28 ed espansione delle cellule T CD8 da topi C57B/6 wild-type. Le capacità metaboliche delle cellule T CD8 sono state misurate in terreni integrati con glutammina (rosso) o 1 μM di LPA per 30 minuti (verde), 2 ore (blu) o 4 ore (verde). Oligomicina, FCCP, antimicina A e rotenone sono stati iniettati a intervalli di 18 minuti con 25 mM di terreno glucosio. I risultati sono mostrati come dati rappresentativi e sono stati ottenuti utilizzando n = 6 repliche tecniche. (E-H) Le metriche di capacità derivate dai saggi di flusso metabolico eseguiti in pannelli (A,C) e mostrano la respirazione basale calcolata, la respirazione massima, la produzione legata all'ATP e la perdita di protoni. (I-L) Calcoli di capacità da pannelli (B,D) che mostrano la respirazione basale, la respirazione massima, la produzione legata all'ATP e la perdita di protoni. L'intero dato è stato analizzato statisticamente utilizzando l'ANOVA unidirezionale dove *p < 0,05. Abbreviazioni: OCR = Tasso di consumo di ossigeno; ECAR = tasso di acidificazione extracellulare; Oligo = oligomicina; FCCP = 4-(trifluorometossi) fenil) carbonoidrazonoil dicianide; formica = antimicina A; marciume = rotenone. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 6: Strategie per la stimolazione del recettore delle cellule T in tempo reale con iniezione acuta di anti-CD3/CD28. (A,B) Strategia di iniezione acuta che coinvolge anti-CD3 biotinilato, streptavidina e anti-CD28 per la valutazione della funzione mitocondriale. I pannelli mostrano le capacità metaboliche delle cellule T CD8 effettrici OT-I stimolate dall'antigene, mostrando in particolare (A) il tasso di acidificazione extracellulare e (B) il tasso di consumo di ossigeno. Le iniezioni utilizzano solo terreni (rosso), biotinilato anti-CD3 (verde), anti-CD28 + streptavidina (blu) o una combinazione di biotinilato anti-CD3 + anti-CD28 + streptavidina (verde acqua). (C, D) Iniezione acuta di biglie magnetiche coniugate con anti-CD3/CD28 per valutare l'attività mitocondriale. I pannelli mostrano le capacità metaboliche delle cellule T CD8 effettrici OT-I stimolate dall'antigene, mostrando in particolare (C) il tasso di acidificazione extracellulare e (D) il tasso di consumo di ossigeno. Le iniezioni utilizzano solo l'iniezione di terreno (rosso) o di microsfere anti-CD3/CD28 (verde acqua). I saggi sono stati eseguiti con iniezioni di oligomicina, FCCP, antimicina A e rotenone a intervalli di 18 minuti in terreni integrati con 25 mM di glucosio. I risultati sono mostrati come dati rappresentativi e sono stati ottenuti utilizzando n = 6 repliche tecniche. (E) Calcoli della capacità da pannelli (A-D) che mostrano il metabolismo basale prima dell'iniezione (rosso), la respirazione dopo l'iniezione (blu) e la capacità respiratoria massima (grigio). Le condizioni sono separate in base all'iniezione intra-dosaggio. (F) Calcoli della capacità che mostrino la respirazione basale, la respirazione massima, la produzione legata all'ATP e la perdita di protoni. Le statistiche per l'intera cifra sono state eseguite utilizzando l'ANOVA unidirezionale dove *p < 0,05, **p < 0,005, ***p < 0,0005 e ****p < 0,0001. Abbreviazioni: OCR = Tasso di consumo di ossigeno; ECAR = tasso di acidificazione extracellulare; Oligo = oligomicina; FCCP = 4-(trifluorometossi) fenil) carbonoidrazonoil dicianide; formica = antimicina A; marciume = rotenone. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
In questo articolo, descriviamo un protocollo per valutare la funzione mitocondriale delle cellule T CD8 naive ed effettrici. Descriviamo in dettaglio e confrontiamo i metodi per preparare cellule T CD8 antigene-specifiche e policlonali utilizzando topi OT-I e C57BL/6. I nostri risultati dimostrano che ci sono tendenze simili nel metabolismo nonostante il metodo di attivazione e pretrattamento nelle cellule T CD8. I dati rivelano che l'attivazione antigene-specifica porta a cellule T OT-I CD8 più metabolicamente attive rispetto alle loro controparti C57BL/6 wild-type stimolate con anti-CD3 e anti-CD28. Il protocollo qui descritto mostra che il test funzionale mitocondriale, il Mito Stress Test, è un test molto sensibile e costantemente ripetibile che produce risultati affidabili in diverse condizioni e tipi di cellule. I nostri risultati e il protocollo dettagliato contribuiscono al crescente riconoscimento di questo test come metodologia fondamentale per l'analisi del metabolismo delle cellule T CD8 e della bioenergetica.
Con l'avanzare dell'immunoterapia e di vari trattamenti cellulari, cresce anche l'importanza dell'applicazione di terapie mirate alle cellule T41. La risposta all'immunoterapia e le risposte immunitarie antitumorali si basano sul metabolismo mediato dalle cellule T, sulla segnalazione del calcio e sul flusso ossidativo innescato dall'attivazione del TCR a monte42. Sia l'efficienza metabolica che la flessibilità sono necessarie per risposte ottimali delle cellule T CD8 5,6,7,15,17,26,43, mentre l'aumento della perdita di protoni e il conseguente danno ossidativo compromettono le risposte delle cellule T e promuovono la disfunzione 9,44. Sia la proliferazione delle cellule T che la produzione di citochine possono essere salvate mitigando lo stress ossidativo mitocondriale 5,13,20,24,25,29. Nell'ambito dei nostri esperimenti, abbiamo utilizzato cellule T CD8 naive che sono coltivate in IL-2, che ne sostiene la vitalità; tuttavia, queste cellule T CD8 non sono probabilmente più equivalenti alle cellule T CD8 naive in buona fede. Pertanto, abbiamo scelto di utilizzare cellule T CD8 naive direttamente dal topo per ottenere dati di migliore qualità e cellule che hanno meno probabilità di essere influenzate dalle citochine. Nel complesso, è fondamentale ottimizzare le tecniche per esaminare il metabolismo nei sottogruppi di cellule T.
Il destino delle cellule T CD8 è in parte diretto dalla programmazione metabolica che influisce sulle risposte immunitarie adattative 2,4,45. Le cellule T CD8 naive escono dallo stato di quiescenza dopo stimolazione TCR 25,46,47,48,49,50. Tuttavia, la stimolazione continua del TCR porta all'esaurimento delle cellule T CD8, determinando un fenotipo notevolmente meno energetico rispetto alle cellule T CD8 funzionali 3,20,51,52. Tuttavia, questo impatto sul metabolismo può essere migliorato e potenzialmente rivitalizzare le cellule T CD8 esaurite 2,3,20,46,51,52. Mentre l'esatto meccanismo che governa il destino delle cellule T CD8 e la differenziazione esaustiva rimangono poco compresi, le cellule T CD8 disfunzionali e/o esaurite presentano tipicamente mitocondri difettosi e sovrapproduzione di ROS, che sono fattori chiave nella regolazione della funzione effettrice delle cellule T CD8 9,15,53. Il metabolismo, i fenotipi e la differenziazione esaustiva delle cellule T CD8 sono stati studiati utilizzando il Mito Stress Test. Storicamente, la stimolazione persistente del TCR con conseguente perdita progressiva delle funzioni effettrici definisce l'esaurimento delle cellule T CD8 11,13,16,17. Tuttavia, ci sono stati recenti sforzi per caratterizzare meglio le cellule T CD8 esaurite e mostrare che anche la cromatina e i paesaggi trascrizionali definiscono l'esaurimento e sono strettamente correlati al flusso metabolico 18,27,28. Nel complesso, la stimolazione persistente del TCR e i successivi fenotipi e sequele metaboliche possono essere studiati con il Mito Stress Test per identificare potenzialmente le vulnerabilità metaboliche e gli eventi che determinano il destino.
La stimolazione del TCR avvia a valle la segnalazione del calcio necessaria per l'esocitosi dei granuli e l'uccisione diretta delle cellule T24,33. In particolare, gli eventi precedenti, come l'attivazione dell'inflammasoma e la produzione di IFNγ, si basano su un ATP54 persistente e sostenuto. Durante la segnalazione del calcio, è stata segnalata una disregolazione dell'efficienza mitocondriale, nota come fenomeno del "flash mitocondriale" 55,56,57,58. Il flash mitocondriale rappresenta un processo in cui i mitocondri che respirano attivamente sperimentano brevemente una respirazione disaccoppiata con conseguente riduzione dell'ATP e aumento dell'esplosione di ROS55,56. La ricerca sul flash mitocondriale è stata limitata e la sua rilevanza nelle cellule T CD8 rimane ampiamente inesplorata. È importante sottolineare che le metodologie descritte in questo studio possono essere utilizzate per studiare questi fenomeni, la differenziazione esaustiva nelle cellule T CD8 e altri profili di cellule immunitarie.
In sintesi, queste metodologie e strumenti offrono un approccio più completo allo studio del metabolismo acuto e cronico. Il Mito Stress Test può essere applicato per esaminare la programmazione metabolica e il modo in cui regola la disfunzione effettrice e la differenziazione esaustiva nelle cellule T CD8. La riprogrammazione metabolica nei linfociti può essere un fattore nella comprensione dei meccanismi alla base della tolleranza immunitaria, della disfunzione delle cellule T CD8 e delle risposte immunitarie esaurite. Inoltre, il metabolismo e/o i mediatori lipidici svolgono un ruolo chiave nella citotossicità e nell'esaurimentodelle cellule T CD8 9 e quindi potrebbero essere presi di mira come un nuovo approccio per prevenire l'esaurimento o potenzialmente invertire la differenziazione esaustiva per ridurre l'immunità antitumorale. Nel complesso, il test Cell Mito Stress Test rappresenta uno strumento robusto che dovrebbe essere utilizzato per affrontare queste questioni irrisolte sull'immunometabolismo.
Gli autori non hanno interessi concorrenti da rivelare.
La Hertz Foundation, la Amy Davis Foundation, la Moore Family Foundation e la Heidi Horner Foundation hanno fornito un sostegno inestimabile, per il quale siamo grati. Questo lavoro è stato anche sostenuto in parte da sovvenzioni NIH a RMT (AI052157, AI136534), mentre JAT è stato sostenuto dalla Hertz Graduate Fellowship.
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 |
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