フローサイトメトリーによる胸腺正と負の選択の検討
Summary
我々は、T細胞の発達を調べるためにフローサイトメトリーベースの方法を提示する<em生体内で></em>野生型またはT細胞受容体トランスジェニック背景に遺伝子操作されたマウスを用いた。
Abstract
健康な免疫システムは、自己抗原に対する寛容を維持しながら、T細胞は外来抗原に反応している必要があります。 T細胞受容体（TCR）αおよびβ遺伝子座のランダム再配置は、自己と外国の両方に、抗原特異性の広大な多様性を有するT細胞レパートリーを生成します。胸腺での開発時にレパートリーの選択は、安全で有用なT細胞を生成するために重要です。胸腺選択の欠陥は、自己免疫疾患および免疫不全疾患1-4の発展に貢献しています。
T細胞の前駆細胞は、CD4またはCD8コレセプターを発現していないダブルネガティブ（DN）の胸腺細胞として胸腺を入力します。 αβTCRと両方共受容体の発現は、ダブルポジティブ（DP）の段階で発生します。胸腺細胞によって提示された自己ペプチド – MHCとαβTCR（pMHC複合）との相互作用は、DP胸腺細胞の運命を決定する。高親和性相互作用負の選択と消去又はにつながる自己反応性胸腺細胞のる。 CD4または自己MHCによって提示された5外来抗原を認識することができるCD8シングルポジティブ（SP）はT細胞の正の選択と開発における低親和性の相互作用の結果。
ポジティブセレクションは、成熟T細胞の生成を観察することによって、ポリクローナル（野生型）TCRレパートリーを持つマウスで検討することができます。しかし、彼らは小さな抗原特異的集団の削除を伴う負の選択の研究のために理想的ではありません。多くのモデル系は、負の選択を検討するが、生理学的事象6を再現する能力に変化させるために使用されてきた。外来抗原の投与が胸腺細胞7-9の非特異的欠失につながることができますたとえば、胸腺細胞のin vitroで刺激すると 、親密に選定に関与している胸腺環境を欠いている。現在、 生体ネガティブセレクションで勉強するための最良のツールはtransgを表現するマウスである自己抗原内因用enic TCRの特定。しかし、多くの古典的なTCRトランスジェニックモデルは時期尚早の負の選択で、その結果、DNの段階でトランスジェニックTCRα鎖の早期の発現によって特徴付けられる。私たちの研究室では、10野生型マウスで発生する負の選択がSP遷移にDPの中に発生することができ、トランスジェニックHYTCRαが条件付きでDPステージで表現されたHYのCD4モデルを開発しました。
ここでは、HYのCD4マウスモデルにおける胸腺の正と負の選択を検討するために、フローサイトメトリーベースのプロトコルを記述します。 HYのCD4マウスにおける負の選択は非常に生理的であるが、これらの方法は、他のTCRトランスジェニックモデルに適用することができます。我々はまた、遺伝子操作されたマウスに適用ポリクローナルレパートリーに正の選択を分析するための一般的な戦略を提示します。
Protocol
実験プロトコルの全体的なスキームについては図1を参照してください。 1。解剖 60×15ミリメートルペトリ皿に置き、無菌スチールメッシュスクリーン。 1単位は、組織サンプルあたり必要とされている。 各皿にハンクス平衡塩溶液（HBSS）5mlを加える。氷の上で料理をしてください。 CO 2とマウスを安楽死させる。 <…
Representative Results
生理的TCRトランスジェニックモデルとWTマウスでは、正の選択は、抗原遭遇の後、DP 鈍い段階に移る前に、DP 明るい段階から始まります。 DP胸腺細胞鈍いその後CD4SPまたはCD8SP胸腺細胞（ 図2B）になる前に、過渡的CD4 + CD8 loの段階に入る。成熟したSPの胸腺細胞は、高いTCR発現およびCD24（ 図2C）の損失によって特徴付け…
Discussion
ここで紹介するプロトコルは、非トランスジェニックTCRおよびTCRトランスジェニックマウスにおける正と負の選択を調べるために使用することができます。このプロトコルは、表面抗原の染色を説明します。分子メカニズムの更なる分析のために、それはしばしば細胞内染色を行う必要がある。我々は、ほとんどの細胞内タンパク質と転写因子のBDバイオサイエンスのFoxp3の染色キット用BD Bio…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
作者は彼の技術支援のために張兵に感謝したいと思います。この作品は、健康の研究（MOP-86595）のためのカナダの協会によって資金を供給された。 TABはCIHR新治験責任医師とAHFMRの学者である。博士とAIHSフルタイム学生の身分 – QHはCIHRカナダ大学院奨学金によってサポートされています。 SANは、クイーン·エリザベスII大学院奨学金によってサポートされています。博士 – AYWSはNSERC大学院奨学金によってサポートされています。
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| HyClone Hank’s balanced salt solution | Thermo Scientific | SH30030.02 | |
| Metal mesh screens | Cedarlane | CX-0080-E-01 | |
| Petri dishes (60 x 15 mm) | Fisher Scientific | 877221 | |
| Syringes (3 ml) | BD Biosciences | 309657 | |
| Conical tubes (15 ml) | Sarstedt | 62.554.205 | |
| Microscope | Zeiss – Primo Star | 415500-00XX-000 | |
| Hemocytometer | Hausser Scientific | 3110 | |
| 96-well plate | Sarstedt | 82.1582.001 | |
| Multichannel pipette | Fisherbrand | 21-377-829 | |
| Fetal calf serum | PAA | A15-701 | |
| Phosphate buffered saline | Fisher Scientific | SH3025802 | |
| Sodium azide | IT Baker Chemical Co. | V015-05 | |
| FcR blocking reagent | Clone 2.4G2 | ||
| Anti-mouse HY TCR | eBioscience | XX-9930-YY* | Clone T3.70 |
| Anti-mouse CD4 | eBioscience | XX-0042-YY* | Clone RM4-5 |
| Anti-mouse CD8α | eBioscience | XX-0081-YY* | Clone 53-6.7 |
| Anti-mouse CD24 | eBioscience | XX-0242-YY* | Clone M1/69 |
| Anti-mouse TCRβ | eBioscience | XX-5961-YY* | Clone H57-597 |
| Anti-mouse CD69 Biotinylated | eBioscience | 13-0691-YY* | Clone H1.2F3 |
| Anti-mouse CD5 Biotinylated | eBioscience | 13-0051-YY* | Clone 53-7.3 |
| Streptavidin | eBioscience | XX-4217-YY* | |
| Flow cytometer | BD Biosciences – FACS Canto | 338962 | |
| FACS tubes | BD Biosciences | 352052 | |
| Flow cytometry analysis software | TreeStar – Flowjo | FlowJo v7/9 | |
| HyClone RPMI – 1640 medium | Thermo Scientific | SH30027.01 | |
*XX varies by fluorochrome and YY varies by vial size. |
Riferimenti
- Liston, A., Lesage, S., Wilson, J., Peltonen, L., Goodnow, C. C. Aire regulates negative selection of organ-specific T cells. Nat. Immunol. 4, 350-354 (2003).
- Liston, A. Gene dosage–limiting role of Aire in thymic expression, clonal deletion, and organ-specific autoimmunity. J. Exp. Med. 200, 1015-1026 (2004).
- Hogquist, K. A., Baldwin, T. A., Jameson, S. C. Central tolerance: learning self-control in the thymus. Nat. Rev. Immunol. 5, 772-782 (2005).
- Liston, A., Enders, A., Siggs, O. M. Unravelling the association of partial T-cell immunodeficiency and immune dysregulation. Nat. Rev. Immunol. 8, 545-558 (2008).
- Starr, T. K., Jameson, S. C., Hogquist, K. A. Positive and negative selection of T cells. Annu. Rev. Immunol. 21, 139-176 (2003).
- McCaughtry, T. M., Hogquist, K. A. Central tolerance: what have we learned from mice. Seminars in immunopathology. 30, 399-409 (2008).
- Zhan, Y. Without peripheral interference, thymic deletion is mediated in a cohort of double-positive cells without classical activation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 100, 1197-1202 (2003).
- Brewer, J. A., Kanagawa, O., Sleckman, B. P., Muglia, L. J. Thymocyte apoptosis induced by T cell activation is mediated by glucocorticoids in vivo. J. Immunol. 169, 1837-1843 (2002).
- Martin, S., Bevan, M. J. Antigen-specific and nonspecific deletion of immature cortical thymocytes caused by antigen injection. European journal of immunology. 27, 2726-2736 (1997).
- Baldwin, T. A., Sandau, M. M., Jameson, S. C., Hogquist, K. A. The timing of TCR alpha expression critically influences T cell development and selection. J. Exp. Med. 202, 111-121 (2005).
- Tung, J. W. Modern flow cytometry: a practical approach. Clinics in laboratory medicine. 27, 453-468 (2007).
- Aliahmad, P., Kaye, J. Development of all CD4 T lineages requires nuclear factor TOX. J. Exp. Med. 205, 245-256 (2008).
- Kastner, P. Bcl11b represses a mature T-cell gene expression program in immature CD4(+)CD8(+) thymocytes. Eur. J. Immunol. 40, 2143-2154 (2010).
- Albu, D. I. BCL11B is required for positive selection and survival of double-positive thymocytes. J. Exp. Med. 204, 3003-3015 (2007).
- Van De Wiele, C. J. Thymocytes between the beta-selection and positive selection checkpoints are nonresponsive to IL-7 as assessed by STAT-5 phosphorylation. J. Immunol. 172, 4235-4244 (2004).
- Ueno, T. CCR7 signals are essential for cortex-medulla migration of developing thymocytes. J. Exp. Med. 200, 493-505 (2004).
- Saini, M. Regulation of Zap70 expression during thymocyte development enables temporal separation of CD4 and CD8 repertoire selection at different signaling thresholds. Science signaling. 3, ra23 (2010).
- Hu, Q., Sader, A., Parkman, J. C., Baldwin, T. A. Bim-mediated apoptosis is not necessary for thymic negative selection to ubiquitous self-antigens. J. Immunol. 183, 7761-7767 (2009).
- Kisielow, P., Bluthmann, H., Staerz, U. D., Steinmetz, M., von Boehmer, H. Tolerance in T-cell-receptor transgenic mice involves deletion of nonmature CD4+8+ thymocytes. Nature. 333, 742-746 (1988).
- McCaughtry, T. M., Baldwin, T. A., Wilken, M. S., Hogquist, K. A. Clonal deletion of thymocytes can occur in the cortex with no involvement of the medulla. J. Exp. Med. 205, 2575-2584 (2008).
- Derbinski, J., Schulte, A., Kyewski, B., Klein, L. Promiscuous gene expression in medullary thymic epithelial cells mirrors the peripheral self. Nat. Immunol. 2, 1032-1039 (2001).
- Anderson, M. S. Projection of an immunological self shadow within the thymus by the aire protein. Science. 298, 1395-1401 (2002).
- Kurts, C. Constitutive class I-restricted exogenous presentation of self antigens in vivo. J. Exp. Med. 184, 923-930 (1996).
- Nitta, T., Nitta, S., Lei, Y., Lipp, M., Takahama, Y. CCR7-mediated migration of developing thymocytes to the medulla is essential for negative selection to tissue-restricted antigens. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106, 17129-17133 (2009).
- Bouneaud, C., Kourilsky, P., Bousso, P. Impact of negative selection on the T cell repertoire reactive to a self-peptide: a large fraction of T cell clones escapes clonal deletion. Immunity. 13, 829-840 (2000).
- Gallegos, A. M., Bevan, M. J. Central tolerance to tissue-specific antigens mediated by direct and indirect antigen presentation. J. Exp. Med. 200, 1039-1049 (2004).
- Moon, J. J. Naive CD4(+) T cell frequency varies for different epitopes and predicts repertoire diversity and response magnitude. Immunity. 27, 203-213 (2007).
- Bouillet, P. BH3-only Bcl-2 family member Bim is required for apoptosis of autoreactive thymocytes. Nature. 415, 922-926 (2002).
- Suen, A. Y., Baldwin, T. A. Proapoptotic protein Bim is differentially required during thymic clonal deletion to ubiquitous versus tissue-restricted antigens. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. , (2012).
- Calnan, B. J., Szychowski, S., Chan, F. K., Cado, D., Winoto, A. A role for the orphan steroid receptor Nur77 in apoptosis accompanying antigen-induced negative selection. Immunity. 3, 273-282 (1995).
- Zhou, T. Inhibition of Nur77/Nurr1 leads to inefficient clonal deletion of self-reactive T cells. J. Exp. Med. 183, 1879-1892 (1996).
- Baldwin, T. A., Hogquist, K. A. Transcriptional analysis of clonal deletion in vivo. J. Immunol. 179, 837-844 (2007).
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Thymic Positive SelectionThymic Negative SelectionFlow CytometryT Cell Receptor (TCR)Antigen SpecificitySelf-antigensT Cell RepertoireAutoimmune DisordersImmunodeficiency DisordersDouble Negative (DN) ThymocytesDouble Positive (DP) StageCD4 Co-receptorCD8 Co-receptorSelf-peptide-MHC (pMHC)High Affinity InteractionsLow Affinity InteractionsPositive SelectionSingle Positive (SP) T CellsForeign AntigensPolyclonal TCR Repertoire
Citazione di questo articolo
Hu, Q., Nicol, S. A., Suen, A. Y., Baldwin, T. A. Examination of Thymic Positive and Negative Selection by Flow Cytometry. J. Vis. Exp. (68), e4269, doi:10.3791/4269 (2012).