Method Article
ここで、プロトコルは、事前に感染した樹状細胞(DC)からtransinfection介して抗原提示の間に発生するCD4 + T細胞による細菌の取り込みを測定するために提示されています。初代細胞、DC、DC / T細胞複合体の形成の感染、および細菌のT細胞トランスフェクションの測定の分離:私たちは、必要なステップを実行する方法を示しています。
Recently, we have shown, contrary to what is described, that CD4+ T cells, the paradigm of adaptive immune cells, capture bacteria from infected dendritic cells (DCs) by a process called transinfection. Here, we describe the analysis of the transinfection process, which occurs during the course of antigen presentation. This process was unveiled by using CD4+ T cells from transgenic OTII mice, which bear a T cell receptor (TCR) specific for a peptide of ovoalbumin (OVAp), which therefore can form stable immune complexes with infected dendritic cells loaded with this specific OVAp. The dynamics of green fluorescent protein (GFP)-expressing bacteria during DC-T cell transmission can be monitored by live-cell imaging and the quantification of bacterial transinfection can be performed by flow cytometry. In addition, transinfection can be quantified by a more sensitive method based in the use of gentamicin, a non-permeable aminoglycoside antibiotic killing extracellular bacteria but not intracellular ones. This classical method has been used previously in microbiology to study the efficiency of bacterial infections. We hereby explain the protocol of the complete process, from the isolation of the primary cells to the quantification of transinfection.
病原体は、ホストに感染すると、細菌排除のために必要な自然免疫と適応免疫応答の活性化は、通常はあります。自然免疫は、ほとんどの感染を防ぐ防御の最前線です。自然免疫は、微生物の広範なグループの間で保存されている正確な方法要素(病原体関連分子パターン、PAMPS)1に区別します。先天性免疫機構は、食細胞(マクロファージ、好中球、および樹状細胞)、マスト細胞、好酸球、好塩基球、およびナチュラルキラー細胞を含む皮膚、化学障壁(抗菌ペプチド、リゾチーム)と先天的白血球、などの物理的障壁を含みます2。これらの細胞は、コンタクトを介して、または病原体巻き込むと殺害を含んで食作用を介してそれらを攻撃することによってのいずれか、特定して病原体を排除します。このシステムは、pに対する免疫記憶を与える適応免疫とは対照的に、生涯の防衛を許可していませんathogens。適応免疫系は、防衛の2行目で、認識し、複数の微生物および非微生物物質3の特定の抗原に反応することができます。適応免疫系の主要な構成要素は、BおよびT細胞を含むリンパ球です。 B細胞は、病原体または外来性タンパク質に対する抗体を分泌する、体液性応答に関与しています。しかし、T細胞は、サイトカイン分泌または殺す病原体に感染した細胞を4との免疫応答を調節する、細胞性免疫を表します。
主要組織適合複合体(MHC)5-7によって細胞表面に提示される抗原に貪食病原体及びプロセス細菌成分を認識することができ、樹状細胞またはマクロファージ、先天性免疫系の構成成分を含む、抗原提示細胞(APC)。 APCが病原体を貪食した後、彼らは通常、彼らはTと対話流入領域リンパ節への移行します細胞。 Tリンパ球は、そのT細胞レセプターによって特異的ペプチド-MHC複合体を認識することができます。免疫シナプス(IS)は、抗原提示8,9の間に抗原負荷APCとリンパ球との界面に発生します。いくつかの細菌は、食作用を生き残るためには、APCの内部に体系的に普及させることができます。このビューでは、感染したAPCは、細菌の貯水池や細菌の拡散10を容易に 「トロイの木馬」としての役割を果たす。 IS形成の過程で起こりAPCおよびリンパ球の間の密接な接触はまた、膜の一部の交換、遺伝物質およびエキソソームのためのプラットフォームとして機能し、T細胞を感染させるためにいくつかのウイルスのハイジャックすることができます。このプロセスはtransinfection 11-13と呼ばれています。
いくつかの病原性細菌( リステリア菌 、 サルモネラ菌や赤痢菌)は 、in vivoでのTリンパ球に侵入し、その挙動14-16を変更することができます。我々は持っています最近、Tリンパ球は、抗原提示16の過程で以前に感染した樹状細胞(DC)からtransinfectionによって細菌を捕捉することができることを説明しました。 T細胞の直接感染より(1,000-4,000x)極めてより効果transinfectionによる細菌捕獲。 T細胞はtransinfectionはT細胞によって駆動されるプロセスよりも示す病原体及び非病原体細菌を捕捉します。驚くべきことに、細胞が急速に捕捉された細菌を殺し、プロの食細胞16よりもので、より効率的にやったT(東工大)transinfected。免疫学の定説を破るこれらの結果は、適応免疫の細胞は、先天性免疫のおそらく排他的であった機能を実行することができることを示しています。加えて、我々は、TIT細胞が前炎症性サイトカインを大量に分泌し、 インビボでの細菌感染から保護することが示されました。
ここでは、細菌transinfectionプロセスを研究するために使用される様々なプロトコルを提示マウスモデル。このモデルは、細菌に感染した骨と特異的に相互作用するI-AB 17の文脈においてOVA(OVAp)ペプチド323-339に特異的なTCRを負担OTIIトランスジェニックマウスからのCD4 + T細胞の使用に基づきますmarrow-安定した免疫シナプスを形成OVApでロード由来DC(BMDCを)18,19、。
T細胞transinfectionを可視化し、蛍光顕微鏡を使用して追跡することができます。さらに、フローサイトメトリー、緑色蛍光タンパク質(GFP)16,20を発現する細菌によって放出される蛍光を利用して、感染した細胞を検出するために使用することができます。さらに、T細胞transinfectionより敏感なアプローチ、多数のイベントの測定を可能にゲンタマイシン生存アッセイにより定量することができます。ゲンタマイシンは、真核細胞に浸透することができない抗生物質です。したがって、この抗生物質を使用して、抗生物質添加FRを生き残った細胞内細菌の分化を可能にします21を殺されたオム外のもの。
注意:実験手順は、大学自治・デ・マドリッドの研究倫理委員会によって承認され、スペイン語、欧州のガイドラインに従って動物福祉と健康の大学自治・デ・マドリードヘッドの監督の下で行われました。マウスは、特定病原体不在(SPF)は、ハウジングで飼育され、それらは、二酸化炭素(CO 2)吸入法を用いて、訓練を受けた有資格者により安楽死させました。
1.マウスの骨髄由来DC分化および感染
注: 図1は、この最初のステップをまとめたものです。すべての手順は、メディア、楽器、ピペットチップ及び培養皿だけ滅菌を使用して、この時点からフード内で行われるべきです。
OTIIトランスジェニックマウスからのCD4 + Tリンパ球の2の単離
注: 図1は、この第二段階をまとめたものです。リンパ節は、リンパ節におけるCD4 +リンパ球の割合ので、CD4 + T細胞を単離する代わりに脾臓を使用すべきですS(〜50%)、脾臓(〜25%)よりも大きいので、精製はより有効であろう。
ゲンタマイシン保護アッセイ3. T細胞Transinfection測定
注: 図2は、プロトコルのこの第三の工程をまとめたものです。
フローサイトメトリーによるT細胞Transinfection 4.定量
注: 図2は、この手順をまとめたものです。
ここで、我々は派生-DCを感染した骨髄からマウスT細胞細菌transinfectionを実行する方法を説明し、どのように2つの異なるアプローチを介した細菌transinfectionを測定する:フローサイトメトリーおよびゲンタマイシン生存アッセイ図1は、細胞を得るための手順をまとめたものです。 DCは、9日間のGM-CSFとの骨髄細胞をインキュベートすることによって生成されます。その後、DCはOVA(OVAp)の特定のペプチドで、後にそれらをロードするために、その膜上MHCIIを高めるために、LPSで成熟しています。対照として、いくつかのDCをOVApがロードされていません。両方のDC(OVAp、ロードされ、無負荷)が10細菌の感染多重度(MOI)で感染させます。一方、CD4 + T細胞は、特定のOVApを認識OTIIトランスジェニックマウスのリンパ節から単離されている。 図2は、適切な陰性対照を含むT細胞transinfectionを実行し、定量化するための手順を示しています。 descriとしてベッドの前に、いくつかのDCをOVApがロードされていません。この場合には、原因の欠如OVApにDCとT細胞との相互作用ではなく、免疫シナプスの形成があります。付加的な制御は、DC-Tの物理的接触を妨げる、(孔径3ミクロンを有する)ポリカーボネートトランスウェル障壁とDCおよびT細胞を分離し、含まれています。 DCは、トランスウェルの内側に含まれています。結果として、彼らはこの細孔径を通過することができません。別のネガティブコントロールは、10の細菌のMOIで直接T細胞をインキュベートすることによって、直接T細胞の感染を組み込まれています。フローサイトメトリーまたはゲンタマイシン生存アッセイ:T細胞transinfectionは、二つの方法によって定量することができます。フローサイトメトリーで測定するために、DCは、細胞が細胞トラッカー(T細胞-青)で染色細菌-GFP および CD4 + Tで以前に感染している必要があります。共役形成した後、細胞は、DC(CD11cの-PE)に対する抗体で染色されるべきです。細胞外細菌もquantifするために染色されるべきですY後にフローサイトメトリーによる感染CD4 + T細胞のパーセンテージ。ゲンタマイシン生存アッセイによってtransinfectionを測定するために、細胞を、細胞外細菌を死滅させるために1時間ゲンタマイシンと共にインキュベートされ、その後T細胞を、寒天プレート上に播種するために再分離されています。小数点連続希釈液を寒天プレート上に各希釈液50μlをシードとのCFUの計数を容易にするために作られています。
図3に示すように 、DCの分化は、フローサイトメトリー(図3Aおよび3B)によって確認されなければなりません。 DCはCD11cのとMHCII(図3A)とないGR-1、好中球のマーカーで表現する必要があります。 図3Bに示されるように、いくつかの好中球(GR-1 +、MHCの3.27パーセント- )は文化の中で提示されたが、好中球の汚染の5%以上としたDCの文化は使用すべきではありません。 CD4 + T細胞の純度は、LYから分離した後にチェックする必要がありますMPHノード(図3C)および DCの複合体形成 ( 図3D)から分離した後。複合体形成後の汚染物の2%未満での実験を考慮してください。
図4は、 サルモネラ菌を使用してのT transinfection実験の一例を示しています。 図4(a)に示すように 、プレートは、各部分の連続希釈物を播種するために4つの部分に分割される。 サルモネラ菌は、LB寒天プレートおよびコロニー形成単位で成長しているカウントすることができます。 図4Aに示されるように、 サルモネラに感染したDCからT細胞によって捕捉され、この方法は明らかにOVAp認識( 図4Aおよび 図4Bの左側のプレート)で増強されました。 DCとT細胞との間の接触を妨げる物理的障壁があったときしかし、何transinfectionは、直接Tを行う場合のように、事実上ありませんでした細胞感染( 図4Aおよび 図4Bの右側のプレート)。
図5に示すように、T細胞transinfection明るいGFPを発現する細菌を用いたフローサイトメトリーにより定量することができます。 DCおよびT細胞は前方および側方散乱プロットにサイズおよび複雑さによって区別することができるが、別のマーカーはよく区別するために使用することができます。 CD4 + T細胞は、のCD11cに対する抗体を用いて細胞トラッカー(CMAC)とDCで標識しました。それらはCMACで標識(ないのCD11c-PEを含む)と表現されるので、細胞外細菌を定量することができるのでアレクサフルオロ647、感染したCD4 + T細胞のパーセンテージと共役サルモネラ及び二次抗体抗ウサギに対するウサギ抗体で染色しましたGFP(細菌-GFP)が、それらは、細胞外細菌(アレクサフルオロ647)に対する抗体で染色されませんでした。
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図2:T細胞transinfection手順を示すフローチャート。(細菌は緑色で示されている)とOVApをロード-DCS(赤血球)の感染は、免疫シナプス形成を可能にするために、CD4 + T細胞(青色細胞)と共にインキュベートします。感染したDC(ただしOVApにロードされていない)もまた、相互作用の両方のセルの間ではなく、免疫シナプスを形成することなく可能にするT細胞とインキュベートします。追加のコントロールは、CD4 +を分離し 、含まれています DC-T細胞接触を阻害ポリカーボネートトランスウェル障壁(+ TW)とT細胞とDC。直接T細胞の感染はまた、ネガティブコントロールとして組み込まれています。最後に、T細胞transinfectionは、細菌を捕捉するT細胞の数を示すフローサイトメトリー(図の左側)による、およびゲンタマイシン生存アッセイ(図の右側)は、非常に感度の高い方法(により、2つの方法によって定量することができます1感染細菌は、細菌の感染率を示す)を検出することができる。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
および単離されたCD4 + T細胞 、樹状細胞を骨髄由来の分析サイトメーター図3 フローにより分析骨髄由来-DCの代表的なドットプロットフローサイトメトリー。 (A)DCがMHCIIおよびCD11c(85.8パーセント、右上の象限)を発現した(B)DCは(85%;右下の象限)GR-1 MHCIIを発現するがありません。しかし、GR-1ではなくMHCII細胞(左上の象限)を発現した細胞の3.27パーセントがありました。これらの細胞はわずかに汚染された好中球でした。 (CとD)リンパ節(C) から単離したCD4 + T細胞の純度を表すヒストグラムを、樹状細胞(D)と共役を形成した後。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
ゲンタマイシン生存アッセイにより定量化し、図4のT細胞transinfection。 LB寒天プレートはデシマに対応する4つの部分に分割しました溶解されたCD4 + T細胞のL連続希釈。 ( - )(A)コロニーは、 サルモネラ・ エンテリカの単位は存在(+)または非存在下でT細胞transinfectionに対応するLB寒天プレート上で増殖した形成感染DCの表面上OVApの、及び(DC / T細胞の接触を可能にする条件下で- TW)または、連絡先(+ TW)を妨げる物理的障壁の存在下で実施されます。直接T細胞の感染(陰性対照)に対応する空のプレートにも示されています。 DC / T細胞の接触が妨げられたほとんどtransinfection(+ TW)がありました。感染したDCからT細胞によって取り込まれた細菌の割合を示すいくつかの実験からのコロニー形成単位(CFUの)の(B)の定量。直接T細胞の感染、およびDC / T細胞の接触を妨げる条件は、T細胞の感染のレベルに少し作り出します。 DC / T細胞に接触が許可されたとき、そこにT細胞transinfectionであり、それは抗原認識(+ OVAp)によって増強されました。列バーは3、iの平均値を表しますndependent実験。エラーバーはSDを示します。有意差は、p <0.0001に対応した、***で表現される。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
フローサイトメトリーによって定量化し 、図5 のT細胞transinfection。transinfection処理後のDCおよびT細胞の複合体を示す代表的なドットプロット。 CD4 + T細胞が小さく、前方円形および側方散乱である(FCS - SSC)ドットブロットを示し、そして十分に分化であるために、それらは、細胞トラッカー(CMAC)で染色しました。 CD11cを発現するDCは、CMACで標識し、不規則な形状のT CD4 + T細胞よりも大きいされていません。 extracelのための細胞内細菌-GFPが、負数を含む感染CD4 + T細胞lular菌(6.19パーセント)は、右下の象限に示されている。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
T細胞またはTリンパ球は細胞性免疫において中心的な役割を果たし、適応免疫応答26に属している白血球の一種です。 T細胞は 、インビトロで感染されるのに不応性であるが、いくつかの報告は、それらがインビボ14,15 に感染させることができることを示しています。免疫シナプス中のAPCとT細胞の緊密な連絡先は、HIV 11のようないくつかのウイルスを含む生物学的材料13を 、交換するためのプラットフォームとして機能します。最近、教義に反して、T細胞、適応免疫の細胞のパラダイムは、さらに効率的に感染したDC 11,16からtransinfectionによって細菌を捕捉することができることが示されました。ここで我々は彼が感染したBMDCから、in vitroでのT細胞の細菌transinfectionを定量化するためのプロトコルを詳述示します。
T細胞の細菌transinfectionは、抗原認識16によって増強されました。我々は、CD4 + T細胞を使用してから単離されたことが示されました特定OVAp、BMDCを認識OTIIトランスジェニックマウスは、様々な細菌に感染OVApとマウス(ここではデータはサルモネラ菌から提示されている)を搭載しました。 OTIIマウスから単離したCD4 + T細胞は、免疫シナプス形成を可能にするために30分間、感染したDCと共にインキュベートします。ここに示されたデータは、T細胞がこの時間の短い期間でのDCからキャプチャすることができます細菌に対応しています。我々は、感染したDCのT細胞のより長い曝露が大きい細菌捕捉(図示せず)をもたらしたことを知っているが、T細胞は、非常に迅速に取り込ま細菌を破壊するように、長いDC / T細胞時間コンタクトの間に発生する細菌transinfectionの定量化が困難であることが証明され。ゲンタマイシン生存アッセイには、単一の感染細菌21を検出することができるため、T細胞transinfectionを定量するための非常に敏感な方法です。ゲンタマイシンとのインキュベーション後に、T細胞が分離され、細菌寒天培地PLに播種するために溶解し、ちょうど細胞外細菌を殺すことATE。 DCと複合体を形成した後のT細胞の単離は、プロトコル内の重要なステップです。汚染物の2%未満を有する唯一の実験では考慮されるべきです。 DC汚染は、フローサイトメトリーにより測定することができ、低DC汚染に対応するのCFUを減算しなければなりません。代替的に、CD4 + T細胞の純度は、細胞選別を使用することによって改善することができます。
T細胞transinfectionを定量化するための別のアプローチは、細菌が発現すると互換性のあるフルオロフォアで細胞外細菌を標識GFPを用いて、フローサイトメトリーです。このアプローチの1つの制限は、細菌が自己蛍光背景に感染した細胞を検出するための十分に明るいGFPを発現させるために持っていることです。また、細菌が細胞トラッカーでDCを感染前に染色することができました。別のアプローチは、細胞外の細菌を染色するT細胞を透過性にし、全ての細菌(細胞内+外)で標識されます異なる蛍光色素で。
このプロトコルの将来の方向性につきましては、磁性粒子で飾られた細菌を使用することにより、感染したDCに長い博覧会の後に細菌を捕獲したT細胞の数を定量化するためのプロトコルを設定しようとしています。細菌を捕捉するT細胞は、磁性粒子を保持することになるので、それは、磁石を使用してそれらを分離することが容易であるべきです。
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by grants BFU2011-29450, BFU2008-04342/BMC from the Spanish Ministry of Science and Innovation and PIES201020I046 from Consejo Superior de Investigaciones Cientìficas (CSIC).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
RPMI | Fisher Scientific | SH3025501 | |
r-GMCSF | Peprotech | 315-03 | |
LPS | SIGMA | L2630-10mg | |
Na Pyruvate | Thermo Scientific | SH3023901 | |
2-ME | Gibco | 31350-010 | |
OVAp OTII (323–339) | GenScript | ||
Cell Strainer 70uM | BD | 352350 | |
30 uM Syringe Filcons Sterile | BD | 340598 | |
AutoMacs Classic | Miltenyi Biotec | 130-088-887 | |
Gentamicin | Normon | 624601.6 | |
Transwell | Costar | 3415 | |
LB | Pronadisa | 1231 | |
Agar | Pronadisa | 1800 | |
Paraformaldehyde 16% | Electron Microscopy Sciences | 15710 | |
Triton X-100 | |||
CD8 biot | BD Biosciences | 553029 | |
IgM Biot | ImmunoStep | Clone RMM-1 | |
B220 Biot | BD Biosciences | 553086 | |
CD19 biot | BD Biosciences | 553784 | |
MHC-II Biot (I-A/I-E) | BD Biosciences | 553622 | |
CD11b biot | Immunostep | 11BB-01mg | |
CD11c biot | Immunostep | 11CB3-01mg | |
DX5 biot | BD Biosciences | 553856 | |
Gr-1 biot | BD Biosciences | 553125 | |
CD16/CD32 | ImmunoStep | M16PU-05MG | |
anti Salmonella | ABD Serotec | 8209-4006 | |
CD11cPE | BD Biosciences | 553802 | |
CD4-APC | Tonbo Biosciences | 20-0041-U100 | |
Gr-1 APC | BD Biosciences | 553129 | |
MHC-II (I-A/I-E) FITC | BD Biosciences | 553623 | |
Alexa-Fluor 647 Goat Anti-Rabbit IgG (H+L) Antibody, highly cross-adsorbed | Invitrogen | A-21245 | |
CMAC (7-amino-4-chloromethylcoumarin) | Life technologies | C2110 | |
BSA | SIGMA | A7030-100G | |
Streptavidin MicroBeads | Miltenyi Biotec | 130-048-101 | |
BD FACSCanto II | BD Biosciences |
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