Summary

ラジアルモビリティおよびレトロウイルス複製ベクター形質導入、非付着Alloresponsive Tリンパ球の細胞傷害機能

Published: February 11, 2015
doi:

Summary

We describe a protocol to monitor radial mobility of non-adherent immune cells in vitro using a cell sedimentation manifold/slide apparatus. Cell migration is tracked on monolayers of tumor cells or on extracellular matrix proteins. Examination by light and fluorescence microscopy allows for observation of cell mobility and cytotoxic functionality.

Abstract

まず、蛍光標識、非接着性ヒトまたはマウスエフェクター免疫細胞の運動性を測定するために、細胞外マトリックスタンパク質に付​​着した腫瘍細胞の半径方向移動を測定することが報告され、ラジアル単層細胞移動アッセイの新規適応を報告する。この技術は、ステンレス鋼製マニホールドと10ウェルテフロンスライドが局所的にコンフルエント腫瘍細胞単層または細胞外マトリックスタンパク質のいずれかを用いて調製したウェルに非接着T細胞を堆積するために使用する。光および/またはマルチチャネル蛍光顕微鏡は、経時的にエフェクター細胞の移動および動作を追跡するために使用される。蛍光色素および/または蛍光の導入遺伝子のためのコードは、示差的イメージングのための細胞型を標識するために使用されるウイルスベクター。この方法は、スライドチャンバー、寒天またはトランスウェルプレートを利用して、水平または垂直の遊走/浸潤を追跡するインビトロアッセイにおいて同様型と区別される。アッセイは、詳細な撮像データをbを可能にする特定の蛍光マーカーで区別異なる細胞型で集めE;細胞( すなわち 、形質導入し/形質導入された)であっても、特定の亜集団を監視することができる。表面強度の蛍光プロットが移行細胞型に対応する特定の蛍光チャネルを使用して生成される。これは、特定の時間に非接着性免疫細胞の移動性の良好な視覚化を可能にする。それは同様に、標的細胞へのエフェクターのようなウイルスベクターの細胞毒性または転送などの他のエフェクター細胞機能の証拠を収集することが可能である。したがって、この方法は、研究者が微視的に様々な種類の接着性細胞を示差的に標識され、非接着性の細胞間の相互作用を記録することができる。このような情報は、機能の視覚的な証拠は、癌治療のためのそれらの使用の前に腫瘍標的細胞に所望される生物学的に操作されまたは活性化免疫細胞型の評価に特に関連し得る。

Introduction

ラジアル単層細胞遊走アッセイは、本来細胞外マトリックス(ECM)タンパク質5-7またはフィブロネクチンまたはラミニン1,2のような個々のECM成分でコーティングされたスライド上に付着した腫瘍細胞1-4の浸潤特性を測定するために開発された。技術は、ステンレス鋼、細胞沈殿マニホールド(CSM)を使用して、ウェルの中心における腫瘍細胞の単一細胞懸濁液を播種関わる。沈降した後、腫瘍細胞がウェルの底に付着すると、経時的な最初の細胞集団の直径の変化は、水平運動の速度を確立するために使用した。ラジアル単層細胞遊走アッセイは、細胞のインビトロ渡り鳥の能力をアッセイするトランスウェルプレートを採用し、他の既存の方法より視覚的な利点を提供した。これらのアッセイは、イメージング8非資する。同様に、それはまた、時点の選択の自由度を多量に提供移行が、評価される時点の数に制限して、研究者が沈降した後の画像に選択することができるときだ。

移行する能力は、特に免疫療法の領域、またはどこにウイルスベクターのための送達ビヒクルとして使用することができる、非接着細胞のために重要な機能であるため、我々は、非接着性細胞の遊走を評価するためにCSMを使用するように適合ECMタンパク質に加えて、腫瘍細胞の単層上型。顕微鏡的に、または個々のECMコンポーネントの腫瘍から単離された複雑なECMに、生存腫瘍細胞単層上の非付着性細胞の遊走を可視化するという追加の利点は、このアッセイは、汎用性になる。シングル細胞外タンパク質でコーティングしたウェルを採用するアッセイは正確に細胞が生体内で通って移動したいのECM組織基質または腫瘍を反映するものではありません。

ここでは、主要なhistocompに感作、アロ反応性細胞傷害性Tリンパ球(alloCTL)を使用一方向混合リンパ球腫瘍細胞反応(MLTR)または私達の代表的な非付着性の細胞型などの混合リンパ球反応(MLR)9を使用して、複合体(MHC)タンパク質atibility。我々は両方のヒトおよびマウス由来の細胞をテストした。移行が腫瘍単層上で測定したところ、採用された腫瘍細胞は部分的に関連する標的は、MHC分子の完全なセットのエフェクター、または完全に関連する標的を、感作するために使用される細胞集団に見られるのと同じMHCタンパク質の一部を表示し、あったことエフェクターは、向かって感作されていた。いくつかの実験では、エフェクター細胞および標的細胞を区別するために、蛍光CellTrackerレッドCMPTXまたは細胞増殖色素eFluor 670を使用する。我々はまた、細胞を可視化するための追加の方法などの蛍光タンパク質のためのウイルスベクターのエンコーディングで形質導入を使用していました。特定のアッセイのために、私たちはエメラルドグリーン(EMD)蛍光タンパク質10,11をコードするレトロウイルスの複製ベクター(RRV)でalloCTLを形質導入した。 OTH用ERSは、腫瘍細胞をmStrawberryをコードするレンチウイルスベクターで形質導入した。

alloCTLは、腫瘍細胞単層から回収した腫瘍細胞の単層またはECMのいずれかの中心にマニホールドのチャネルを介して播種した。接着性および非接着細胞の相互作用は、光によって、および/または経時的な蛍光顕微鏡によって可視化した。ハイパワーで断片化した核を有する低電力での腫瘍細胞の単層、または腫瘍細胞の混乱は、それぞれ、溶解およびアポトーシスによる細胞傷害の指標であった。我々は、デジタル的に、単層培養上の非付着性蛍光T細胞の遊走を示す表面強度の蛍光マップを作成した。我々はまた、細胞傷害性がオーバーレイ非接着alloCTLのクラスターを形成した後に接着性神経膠腫細胞の単層に生ん留意。同様に、神経膠腫の単分子層へalloCTLからRRV-EMDの水平伝達が観察された。

Protocol

1.スライドさせて準備滅菌パウチに細胞沈降マニホールドのスライドを挿入し、オートクレーブテープで密封する。井戸のプラスチック製の堆積物を回避するために、ポーチのスライド紙側のテフロンコーティングされた側に直面しています。 121℃で15分間オートクレーブパウチ。 無菌の150×15ミリメートルの滅菌ペトリ皿にバイオセーフティキャビネット及び場所内部…

Representative Results

蛍光タンパク質をコードするウイルスベクターに加えて使用することができ、または代わりに、蛍光染料。ウイルス形質導入は、運動性アッセイの前に行われるべきである。接着性および非接着性細胞型の両方の差動標識することができる。形質導入のためのプロトコルが使用されるベクターのタイプに依存する。ここでは、12に記載のプロトコルを用いたアッセイに先立って?…

Discussion

単一細胞懸濁液中の腫瘍細胞を、テフロン(登録商標)マスクされたスライドのウェルにピペットで入れた。細胞が付着させ、次いで加湿した5%CO 2、37℃インキュベーター( 図1A)で単層を形成した。単層から派生設立単層またはECMタンパク質は、これらのアッセイ( 図1B)のために収穫することができた。 EMDをコードするベクターを用いて重要な蛍光色?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

NIH R01 CA121258、R01 CA125244、R01 CA154256、NIH / NCATS UCLA CTSIグラント番号UL1TR000124、USAMRMC W81XWH-08-1-0734、およびジョアンS.ホームズ記念研究基金によって部分的にサポートされている。 MJHとGCOはUCLAのジョアンS.ホームズ記念ポストドクトラルフェローシップからサポートされた。 www.creative-sci.com:CSM装置を創造科学的方法から得られた。レンチウイルスベクターは、CURE / P30のDK041301でサポートされているUCLA​​のベクトル·コア、から受信されました。

Materials

Name of Reagent/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
Teflon-masked microscope slides Creative Scientific Methods CSM002
Cell Sedimentation Manifold Creative Scientific Methods CSM001
Petri Dish, 150mm Corning 430597
Petri Dish, 35mm Corning 430588
Phosphate-Buffered Saline (PBS) Mediatech 21-040
20 μL Pipetman Gilson F123600
200 μL Pipetman Gilson F123601
200 μL pipette tips VWR 89003-060
Distilled, deionized water (sterile) Mediatech 25-055
Trypsin Mediatech 25-054-CL
Celltracker Red CMPTX Invitrogen C34552
TrypLE Express (optional) Gibco 12604
Tumor cell culture media (e.g. DMEM) Mediatech 10-013
AIM-V serum-free media Invitrogen 12055-083
Fetal Bovine Serum Omega Scientific FB-02
Inverted microscope
SPOT Advanced Diagnostic Instruments
Poly-D-Lysine Millipore A-003-E
Fibronectin BD 354008
31/2 x 51/4 Autoclave Pouches Crosstex SCXS2
Trypan Blue Mediatech 25-900-CI
Cell Proliferation eFluor 670 eBioscience 65-0840-85
ImageJ NIH

References

  1. Hwang, J. H., Smith, C. A., Salhia, B., Rutka, J. T. The role of fascin in the migration and invasiveness of malignant glioma cells. Neoplasia. 10 (2), 149-159 (2008).
  2. Valster, A., et al. Cell migration and invasion assays. Methods. 37 (2), 208-215 (2005).
  3. Berens, M. E., Rief, M. D., Loo, M. A., Giese, A. The role of extracellular matrix in human astrocytoma migration and proliferation studied in a microliter scale assay. Clin Exp Metastasis. 12 (6), 405-415 (1994).
  4. Osawa, H., Smith, C. A., Ra, Y. S., Kongkham, P., Rutka, J. T. The role of the membrane cytoskeleton cross-linker ezrin in medulloblastoma cells. Neuro-oncology. 11 (4), 381-393 (2009).
  5. Berens, M. E., Beaudry, C. Radial monolayer cell migration assay. Methods Mol Med. 88, 219-224 (2004).
  6. Giese, A., Rief, M. D., Loo, M. A., Berens, M. E. Determinants of human astrocytoma migration. Cancer Res. 54 (14), 3897-3904 (1994).
  7. Vlodavsky, I., Levi, A., Lax, I., Fuks, Z., Schlessinger, J. Induction of cell attachment and morphological differentiation in a pheochromocytoma cell line and embryonal sensory cells by the extracellular matrix. Dev Biol. 93 (2), 285-300 (1982).
  8. Hulkower, K. I., Herber, R. L. Cell migration and invasion assays as tools for drug discovery. Pharmaceutics. 3 (1), 107-124 (2011).
  9. Hickey, M. J., et al. Implementing preclinical study findings to protocol design: translational studies with alloreactive CTL for gliomas. Am J Transl Res. 4 (1), 114-126 (2012).
  10. Tai, C. K., Wang, W. J., Chen, T. C., Kasahara, N. Single-shot, multicycle suicide gene therapy by replication-competent retrovirus vectors achieves long-term survival benefit in experimental glioma. Mol Ther. 12, 842-851 (2005).
  11. Logg, C. R., Baranick, B. T., Lemp, N. A., Kasahara, N. Adaptive evolution of a tagged chimeric gammaretrovirus: identification of novel cis-acting elements that modulate splicing. J Mol Biol. 369 (5), 1214-1229 (2007).
  12. Koya, R. C., et al. Kinetic phases of distribution and tumor targeting by T cell receptor engineered lymphocytes inducing robust antitumor responses. Proc Nat Acad Sci USA. 107 (32), 14286-14291 (2010).
  13. Zumwalde, N. A., Domae, E., Mescher, M. F., Shimizu, Y. ICAM-1-dependent homotypic aggregates regulate CD8 T cell effector function and differentiation during T cell activation. J Immunol. 191 (7), 3681-3693 (2013).
  14. Campbell, C. B., Cukierman, E., Artym, V. V. 3-D extracellular matrix from sectioned human tissues. Curr Protocol Cell Biol. 62 (Unit 19), 11-20 (2014).
  15. Prevention, C. f. D. C. a. . Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories (BMBL). , (2009).
  16. Zigmond, S. H. Ability of polymorphonuclear leukocytes to orient in gradients of chemotactic factors. J Cell Biol. 75 (2 Pt 1), 606-616 (1977).
  17. Alstergren, P., et al. Polarization and directed migration of murine neutrophils is dependent on cell surface expression of CD44. Cell Immunol. 231 (1-2), 146-257 (2004).
  18. Nelson, R. D., Quie, P. G., Simmons, R. L. Chemotaxis under agarose: a new and simple method for measuring chemotaxis and spontaneous migration of human polymorphonuclear leukocytes and monocytes. J Immunol. 115 (6), 1650-1656 (1975).
  19. Yin, X., Knecht, D. A., Lynes, M. A. Metallothionein mediates leukocyte chemotaxis. BMC Immunol. 6 (12), 21 (2005).
  20. Hadjout, N., Laevsky, G., Knecht, D. A., Lynes, M. A. Automated real-time measurement of chemotactic cell motility. Biotechniques. 31 (5), 1130-1138 (2001).
  21. Zhang, J. G., et al. Tumor antigen precursor protein profiles of adult and pediatric brain tumors identify potential targets for immunotherapy. J Neuro-oncol. 88, 65-76 (2008).

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Erickson, K. L., Hickey, M. J., Kato, Y., Malone, C. C., Owens, G. C., Prins, R. M., Liau, L. M., Kasahara, N., Kruse, C. A. Radial Mobility and Cytotoxic Function of Retroviral Replicating Vector Transduced, Non-adherent Alloresponsive T Lymphocytes. J. Vis. Exp. (96), e52416, doi:10.3791/52416 (2015).

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