使用 Incucyte® 和 iQue® 定量分析动态 T 细胞功能

T 细胞在获得性免疫中起到至关重要的作用,其独特的表面受体,使其可以感知和响应不同类型的病原微生物,防御有害的靶细胞,如突发性肿瘤细胞。T 细胞的活化和增殖是免疫应答作用和程度调节的基础,需要动态模型来理解 T 细胞对抗感染或疾病的生物学特性。

Incucyte® 活细胞分析系统和 iQue® 高通量流式细胞仪可用于评估和定量 T 细胞的关键功能,包括活化和聚集、抗体内化实验、趋化性、细胞因子的产生,以及复杂共培养模型的评估,如免疫细胞杀伤和跨内皮细胞迁移实验。

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T 细胞应用

活化和聚集

使用相差成像和活细胞 ICC(抗-CD71 fabflur-488)对 PBMC 活化进行可视化处理。用抗-CD3 和 IL-2,或对照处理 PBMC(30, 000个/孔),并用抗 CD-71-Fabfluor-488 标记。a) 无标记相差成像检测未活化和活化的 PBMC 之间的形态学差异;相差成像结合活细胞 ICC 的结果显示,在活化的细胞中 CD71+ 有所上调。b) 在大细胞亚群和小细胞亚群中,活化可诱导细胞大小增加、细胞偏心率增加和 CD71+ 上调。

采用 iQue® 高通量流式细胞仪和 ForeCyt® 软件进行 T 细胞活化评估。在不同的处理条件下,T 细胞激活百分比和分泌 IFNγ 水平的剂量和时间响应。每种供试化合物均观察到独特的 T 细胞活化标志物模式。

免疫细胞杀伤

利用 Incucyte® 免疫细胞杀伤实验可视化免疫细胞/肿瘤细胞的相互作用。(1) 细胞毒性 T 细胞(较小)和标记的肿瘤细胞(较大,红色)之间的物理接触。T 淋巴细胞分裂。(2) 肿瘤细胞被细胞毒性 T 淋巴细胞攻击:“死亡之吻”。(3) 肿瘤细胞形成胞质颗粒,半胱天冬酶 3/7 标记(绿色),核固缩,细胞死亡。(4) 肿瘤细胞有丝分裂:一个细胞分裂为两个。

使用 Incucyte® 免疫细胞杀伤试验实时检测肿瘤细胞的死亡和增殖(可选)。Incucyte® 软件易于操作,可直接根据图像检测凋亡的肿瘤细胞(绿色无题,黄色轮廓),实时对活肿瘤细胞计数(Incucyte® NucLight 红色染料标记的细胞核,蓝色轮廓)。动力学读数显示治疗效果呈时间依赖性。

靶细胞和细胞因子时间进程分析。用 PMBCS 去除 SKOV-3 NucLight 绿色细胞,使用 CD3/CD28 磁珠 (Dynabead) 进行活化。(A) 采用 Incucyte® 分析的靶细胞计数的时间进程。使用 TCA 试剂盒的 Qbead 组分(Qbeads 或 Assay Builder:IFNγ,选项 1 和 TNFα,选项 2)对仅使用 10 µL/天上清液样品的 (B) IFNγ 和 (C) TNFα 的细胞因子时间进程数据进行定量分析/(D) 根据靶细胞计数 (Incucyte®) 和细胞因子 (iQue® 3) 的经时变化绘制的 AUC 浓度响应曲线。

CD3xCD19 BiTE 抗体诱导细胞毒性和靶细胞聚集。Ramos NucLight 绿色细胞与 PBMC 共同接种,使用 BiTE 抗体 (anti-hCD3xCD19) 或对照抗体 (anti-hCD3xβGAL) 激活。在 (A) 对照抗体或 (B) BiTE 抗体的存在下 72 小时的代表性图像。跟踪靶细胞数量 (C) 和聚集 (E) 的 Incucyte® 时间进程数据(每 3 小时采集一次图像)。采用包括亮度和大小的绿色累积强度度量 (GCU × μm2) 的折射率变化来定量靶细胞。与对照抗体相比,BiTE 抗体存在时靶细胞杀伤 (D) 和聚集 (F) 的 72 小时浓度响应曲线。

3D 免疫细胞杀伤

活化的 PBMC 对肿瘤球增殖的影响。将稳定表达核限制性 RFP 的 A549 肿瘤细胞接种在一个圆底 ULA 96 孔板中,培养 3 天,待其形成肿瘤球。肿瘤球形成后,在含或不含 Anti-CD3 和 IL-2 抗体混合物的条件下,与新分离的 PBMC 进行共培养。Incucyte® HD 相位图和荧光图像显示了 PBMC 在不含抗-CD3 和 IL-2 抗体(未活化,上图)和含抗-CD3 和 IL-2 抗体(已活化,下图)的情况下对肿瘤球增殖的影响对比。注意到,活化的 PBMC 存在时,肿瘤球的荧光强度明显减弱。时程图显示了肿瘤球的细胞毒性(根据荧光强度随时间的损失来定量)。数据收集时间为 7 天,每间隔 6 小时采集一次图像。每个数据点代表平均值 ± SEM,n = 3 孔。

趋化性定量分析;TEM

白细胞渗出的可视化处理。将 CD3/CD28 Dynabead 活化的原代 T 细胞接种到单层 HUVEC 细胞(由纤连蛋白培养)上,使用 Incucyte® 系统每分钟采集一次图像。黄色和橙色箭头表示白细胞在 HUVEC 细胞之间移动,最终沿着 ClearView 插入物的孔隙(蓝色圆圈)移动。

原代 T 细胞向 CXCL12 外渗。将 CD3/CD28 Dynabead 活化的原代 T 细胞接种到纤连蛋白培养的 HUVEC 单层膜上。然后,将含 T 细胞的插入物(HUVEC 单层共培养物)在指示浓度下暴露于 CXCL12 梯度中。使用 Incucyte® ZOOM 每 30 分钟采集一次图像,并进行相位分析。在 t = 6 小时进行药理学反应分析。每个数据点代表平均值 ± SEM,n = 4

参考文献

集群
Zumwalde et al, 2013 J Immunol. October 1; 191(7): 3681–3693. doi:10.4049/jimmunol.1201954.

免疫细胞杀伤
McCormack et al, 2013 Cancer Immunol Immunother. Apr; 62(4): 773–785. doi:10.1007/s00262-012-1384-4

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