Summary

सीटू में MHC-tetramer धुंधला और मात्रात्मक विश्लेषण स्थान, बहुतायत, और Phenotype के ऊतकों में प्रतिजन-विशिष्ट सीडी टी कोशिकाओं का निर्धारण करने के लिए

Published: September 22, 2017
doi:

Summary

यहाँ, हम एक विधि का वर्णन करते हैं जो सीटू MHC-tetramer में immunohistochemistry के साथ धुंधला कर स्थानीयकरण, phenotype, और ऊतकों में प्रतिजन-विशिष्ट टी कोशिकाओं की मात्रा निर्धारित करने के लिए जोड़ती है. इस प्रोटोकॉल को अंय कक्ष प्रकार और संरचना के ऊतकों के सापेक्ष प्रतिजन-विशिष्ट सीडी टी कोशिकाओं के स्थानिक और phenotypic विशेषताओं का निर्धारण करने के लिए प्रयोग किया जाता है ।

Abstract

टी कोशिकाओं कई प्रतिरक्षा प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण हैं, का पता लगाने और वायरस से संक्रमित कोशिकाओं को नष्ट करने, प्रतिरोधक क्षमता को रोकने, बी सेल में सहायता और एंटीबॉडी के प्लाज्मा सेल उत्पादन, और पता लगाने और कैंसर की कोशिकाओं को नष्ट करने । MHC के विकास-tetramer प्रतिजन-विशिष्ट टी कोशिकाओं के धुंधला प्रवाह cytometry द्वारा विश्लेषण हमारे अध्ययन और टी कोशिकाओं के immunobiology समझने की क्षमता में क्रांति आई है । मात्रा और प्रतिजन-विशिष्ट टी कोशिकाओं की phenotype निर्धारित करने के लिए अत्यंत उपयोगी है, जबकि cytometry प्रवाह प्रतिजन-विशिष्ट टी कोशिकाओं के स्थानिक स्थानीयकरण अन्य कोशिकाओं और संरचनाओं के ऊतकों में, और वर्तमान एग्रीगेट तकनीक निर्धारित नहीं कर सकता टी कोशिकाओं प्रवाह cytometry के लिए आवश्यक निकालने के लिए गैर-लसीकावत् ऊतकों में सीमित प्रभावशीलता है । सीटू में MHC-tetramer धुंधला (IST) के ऊतकों में ब्याज की एंटीजन के लिए विशिष्ट है कि टी कोशिकाओं को कल्पना करने के लिए एक तकनीक है । immunohistochemistry (आइएचसी) के साथ संयोजन में, IST बहुतायत, स्थान, और phenotype के ऊतकों में प्रतिजन-विशिष्ट सीडी और सीडी टी कोशिकाओं का निर्धारण कर सकते हैं । यहाँ, हम एक प्रोटोकॉल का वर्णन करने के लिए दाग और antigen-विशिष्ट सीडी T कोशिकाओं की गणना, विशिष्ट ऊतक डिब्बों के भीतर स्थित विशेष phenotypes के साथ. इन प्रक्रियाओं हम ली एट अलद्वारा हमारे हाल ही में प्रकाशन में इस्तेमाल किया है कि एक ही हैं., हकदार “सिमियन इम्यूनो वायरस-कूप में कोशिकाओं के उत्पादन को आंशिक रूप से Vivo मेंसीडी+ कोशिकाओं द्वारा दबा रहे हैं.” वर्णित विधियों मोटे तौर पर लागू कर रहे है क्योंकि वे स्थानीयकरण, phenotype, और अनिवार्य रूप से कोई antigen-विशिष्ट सीडी टी सेल के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है जो MHC tetramers, किसी भी ऊतक में उपलब्ध हैं ।

Introduction

टी कोशिकाओं कई प्रतिरक्षा प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण हैं, का पता लगाने और वायरस से संक्रमित कोशिकाओं को नष्ट करने, प्रतिरोधक क्षमता को रोकने, बी सेल में सहायता और एंटीबॉडी के प्लाज्मा सेल उत्पादन, और पता लगाने और कैंसर की कोशिकाओं को नष्ट करने । पेप्टाइड/MHC वर्ग के विकास मैं प्रतिजन-विशिष्ट सीडी टी कोशिकाओं के धुंधला tetramer1 और MHC वर्ग द्वितीय के और अधिक हाल के विकास tetramer टी कोशिकाओं के धुंधला2 प्रवाह सीडी द्वारा हमारे अध्ययन करने और समझने की क्षमता क्रांति टी कोशिकाओं की immunobiology. मात्रा और प्रतिजन-विशिष्ट टी कोशिकाओं की phenotype निर्धारित करने के लिए अत्यंत उपयोगी है, जबकि प्रवाह cytometry अन्य कोशिकाओं और ऊतकों में संरचनाओं के लिए प्रतिजन विशेष टी कोशिकाओं के स्थानिक स्थानीयकरण का पता लगाने के लिए अनुमति नहीं देता, और वर्तमान प्रवाह cytometry के लिए आवश्यक टी कोशिकाओं को निकालने के लिए एग्रीगेट तकनीक गैर-लसीकावत् ऊतकों में सीमित प्रभावशीलता है3.

हम और दूसरों के लिए पेप्टाइड-लोड MHC वर्ग मैं और वर्ग द्वितीय tetramer या multimer रिएजेंट का उपयोग करने के तरीके विकसित किया है antigen-विशिष्ट सीडी और सीडी टी कोशिकाओं के ऊतकों में4,5,6,7, 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13. इन IST विधियों स्थान, बहुतायत, और phenotype के ऊतकों में प्रतिजन-विशिष्ट सीडी और सीडी टी कोशिकाओं के निर्धारण के लिए अनुमति देते हैं और ऊतकों में अन्य कोशिकाओं और संरचनाओं के सापेक्ष इन कोशिकाओं का पता लगाने के लिए एक साधन प्रदान करते हैं । हमारे समूह बड़े पैमाने पर इस्तेमाल किया है MHC-मैं मानव इम्यूनो वायरस (एचआईवी) का अध्ययन करने के लिए धुंधला tetramer-और सिमियन इम्यूनो वायरस (SIV)-सीडी, जननांग, और मलाशय के ऊतकों में विशिष्ट लसीकावत् टी कोशिकाओं एचआईवी और SIV की समझ हासिल करने के लिए immunopathogenesis और सफल टीकाकरण रणनीतियों के14,15,16,17की पहचान को संबद्ध । इसके अलावा, हमने एक ऐसी तकनीक भी विकसित की है, जो सीटू संकरण (ISH) के साथ जोड़ती है और वायरस-विशिष्ट सीडी टी कोशिकाओं और ऊतकों में वायरस-संक्रमित कोशिकाओं को स्थानीयकृत करती है और vivo effecter-to-लक्ष्य स्तरों को निर्धारित करता है 18 , 19.

यहाँ, हम का उपयोग कर एक प्रोटोकॉल का वर्णन पेप्टाइड-लोड MHC-मैं tetramers का उपयोग कर नए ऊतक वर्गों में प्रतिजन-विशिष्ट सीडी टी कोशिकाओं दाग करने के लिए, counterstain ऊतकों आइएचसी, और विशिष्ट ऊतक डिब्बों में विशिष्ट phenotypes के साथ कोशिकाओं को यों तो. इन प्रक्रियाओं के रूप में ही ली एट अलद्वारा हमारे हाल ही के प्रकाशन में इस्तेमाल किया गया है, जिसमें हम स्थान, बहुतायत, और मकाक20में जीर्ण SIV संक्रमण के दौरान लसीकावत् ऊतक में SIV विशेष टी कोशिकाओं के phenotype निर्धारित ।

इस प्रक्रिया के लिए, ताजा ऊतकों और खोदी है पेप्टाइड-भरी MHC के साथ रात भर की मशीन-मैं fluorescein thiocyanate अणुओं (FITC) के लिए संयुग्मित tetramers । वे तो paraformaldehyde में तय कर रहे हैं. ऊतक फिक्सिंग के बाद, MHC tetramers से संकेत खरगोश विरोधी FITC एंटीबॉडी का उपयोग कर परिलक्षित होता है और फ्लोरोसेंट टैग विरोधी खरगोश आईजीजी एंटीबॉडी, जो आगे सीमा tetramers से संकेत बढ़ाना के साथ मशीन । आइएचसी IST प्रतिजन-विशिष्ट टी कोशिकाओं और आसपास के कक्षों की विशेषता के साथ संयोजन के रूप में प्रयोग किया जाता है । एंटीबॉडी कि कोशिकाओं की सतह पर या extracellular अंतरिक्ष में epitopes पहचान tetramers के साथ प्राथमिक मशीन में शामिल हैं । एंटीबॉडी कि पहचान intracellular epitopes सेल दीवार के permeation की आवश्यकता है धुंधला करने से पहले । सना हुआ ऊतक वर्गों एक फोकल माइक्रोस्कोप का उपयोग कर imaged कर रहे है और फोकल सॉफ्टवेयर का उपयोग कर विश्लेषण । लेबल कोशिकाओं मात्रा फोकल माइक्रोस्कोपी सॉफ्टवेयर या ImageJ का उपयोग कर रहे हैं । वर्णित प्रोटोकॉल के लिए अनिवार्य रूप से किसी भी ऊतक जो MHC-I tetramers उपलब्ध है में किसी भी प्रतिजन-विशिष्ट सीडी टी सेल दाग इस्तेमाल किया जा सकता है ।

Protocol

1. दिन 1: ताजा ऊतक अनुभाग और प्राथमिक मशीन एक स्केलपेल का उपयोग करने के लिए छोटे में ताजा ऊतक कटौती (लगभग ०.५ सेमी चौड़ा द्वारा ०.५ सेमी लंबा) टुकड़े । अलग गोंद एक सवार के लिए प्रत्येक ऊतक और उंहें 4% कम ?…

Representative Results

चित्रा 1 दिखाता है कि एक फोकल माइक्रोस्कोप का उपयोग कर फोकल छवियों को इकट्ठा करने के लिए । चित्र 2 ImageJ का उपयोग करके मात्रात्मक छवि विश्लेषण प्रदर्शित करता है । आंकड?…

Discussion

IST आइएचसी के साथ संयुक्त का पता लगाने, निस्र्पक, और अंय कोशिकाओं और ऊतक संरचनाओं के संदर्भ के साथ मूल वातावरण में प्रतिजन-विशिष्ट सीडी टी कोशिकाओं को बढ़ाता है के लिए एक आवश्यक उपकरण प्रदान करता है । यहा?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

यह कार्य स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थानों (T32 DA007097, R01AI096966, andUM1AI26617) से सार्वजनिक स्वास्थ्य सेवा अनुदान द्वारा समर्थित था.

Materials

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 (1:2000) Jackson Immunoresearch 124083
goat-a-rb-Cy3 (1:5000) Jackson Immunoresearch 106232
goat-a-rat-Cy5 (1:5000) Jackson Immunoresearch 118088
goat-a-h-IgM-Dylight649 (1:5000) 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

References

  1. Altman, J. D., et al. Phenotypic analysis of antigen-specific T lymphocytes. Science. 274 (5284), 94-96 (1996).
  2. Novak, E. J., Liu, A. W., Nepom, G. T., Kwok, W. W. MHC Class II tetramers identify peptide-specific human CD4(+) T cells proliferating in response to influenza A antigen. J Clin Invest. 104, R63-R67 (1999).
  3. Steinert, E. M., et al. Quantifying memory CD8 T cells reveals regionalization of immunosurveillance. Cell. 161 (4), 737-749 (2015).
  4. Skinner, P. J., Daniels, M. A., Schmidt, C. S., Jameson, S. C., Haase, A. T. Cutting edge: In situ tetramer staining of antigen-specific T cells in tissues. J Immunol. 165 (2), 613-617 (2000).
  5. Haanen, J. B., et al. In situ detection of virus- and tumor-specific T-cell immunity. Nat Med. 6 (9), 1056-1060 (2000).
  6. Skinner, P. J., Haase, A. T. In situ tetramer staining using MHC class I tetramers. J Immunol Methods. 268 (1), 29-34 (2002).
  7. Skinner, P. J., Haase, A. T. In situ staining using MHC class I tetramers. Curr Protoc Immunol. 17, 4.1-4.9 (2004).
  8. Li, Y., et al. Use of HLA-DR*08032/E7 and HLA-DR*0818/E7 tetramers in tracking of epitope-specific CD4+ T cells in active and convalescent tuberculosis patients compared with control donors. Immunobiology. 216, 947-960 (2011).
  9. Bischof, F., et al. Analysis of autoreactive CD4 T cells in experimental autoimmune encephalomyelitis after primary and secondary challenge using MHC class II tetramers. J Immunol. 172, 2878-2884 (2004).
  10. Massilamany, C., et al. Direct staining with major histocompatibility complex class II dextramers permits detection of antigen-specific, autoreactive CD4 T cells in situ. PLoS ONE. 9, e87519 (2014).
  11. Massilamany, C., et al. In situ detection of autoreactive CD4 T cells in brain and heart using major histocompatibility complex class II dextramers. J Vis Exp. (90), e51679 (2014).
  12. Dileepan, T., Kim, H. O., Cleary, P. P., Skinner, P. J. In Situ Peptide-MHC-II Tetramer Staining of Antigen-Specific CD4+ T Cells in Tissues. PLoS ONE. 10 (6), e0128862 (2015).
  13. Tjernlund, A., et al. In situ detection of Gag-specific CD8+ cells in the GI tract of SIV infected Rhesus macaques. Retrovirology. 7, 7-12 (2010).
  14. Connick, E., et al. CTL fail to accumulate at sites of HIV-1 replication in lymphoid tissue. J Immunol. 178, 6975-6983 (2007).
  15. Hong, J. J., et al. Localized Populations of CD8low/− MHC Class I Tetramer+ SIV-Specific T Cells in Lymphoid Follicles and Genital Epithelium. PLoS ONE. 4 (1), e4131 (2009).
  16. Sasikala-Appukuttan, A. K., et al. Location and dynamics of the immunodominant CD8 T cell response to SIVΔnef immunization and SIVmac251 vaginal challenge. PLoS ONE. 8 (12), e81623 (2013).
  17. Connick, E., et al. Compartmentalization of simian immunodeficiency virus replication within secondary lymphoid tissues of rhesus macaques is linked to disease stage and inversely related to localization of virus-specific CTL. J Immunol. 193, 5613-5625 (2014).
  18. Li, Q., et al. Visualizing antigen-specific and infected cells in situ predicts outcomes in early viral infection. Science. 323, 1726-1729 (2009).
  19. Li, Q., Skinner, P. J., Duan, L., Haase, A. T. A technique to simultaneously visualize virus-specific CD8+ T cells and virus-infected cells in situ. J Vis Exp. (30), e1561 (2009).
  20. Li, S., et al. Simian immunodeficiency virus-producing cells in follicles are partially suppressed by CD8+ cells in vivo. J Virol. 90, 11168-11180 (2016).
  21. Daniels, M. A., Jameson, S. C. Critical role for CD8 in T cell receptor binding and activation by peptide/major histocompatibility complex multimers. J Exp Med. 191, 335-346 (2000).
  22. Lee, Y. J., Wang, H., Starrett, G. J., Phuong, V., Jameson, S. C., Hogquist, K. A. Tissue specific distribution of iNKT cells impacts their cytokine response. Immunity. 43 (3), 566-578 (2015).
  23. Abdelaal, H. M., Kim, H. O., Wagstaff, R., Sawahata, R., Southern, P. J., Skinner, P. J. Comparison of Vibratome and Compresstome sectioning of fresh primate lymphoid and genital tissues for in situ MHC-tetramer and immunofluorescence staining. Biol Proced Online. 17, (2015).
  24. Wang, F., et al. RNAscope: a novel in situ RNA analysis platform for formalin-fixed, paraffin-embedded tissues. J Mol Diagn. 14 (1), 22-29 (2012).
check_url/56130?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Li, S., Mwakalundwa, G., Skinner, P. J. In Situ MHC-tetramer Staining and Quantitative Analysis to Determine the Location, Abundance, and Phenotype of Antigen-specific CD8 T Cells in Tissues. J. Vis. Exp. (127), e56130, doi:10.3791/56130 (2017).

View Video