JoVE Logo

S'identifier

Un abonnement à JoVE est nécessaire pour voir ce contenu. Connectez-vous ou commencez votre essai gratuit.

Dans cet article

  • Résumé
  • Résumé
  • Introduction
  • Protocole
  • Résultats
  • Discussion
  • Déclarations de divulgation
  • Remerciements
  • matériels
  • Références
  • Réimpressions et Autorisations

Résumé

Ici, nous concevons deux panels de cytométrie de masse complémentaire (CyTOF) et optimisons un protocole de coloration CyTOF dans le but de profiler le récepteur des cellules tueuses naturelles et le répertoire de ligands dans le cadre d’infections virales.

Résumé

Les cellules tueuses naturelles (NK) sont parmi les premières à répondre aux infections virales. La capacité des cellules NK à reconnaître et à tuer rapidement les cellules infectées par le virus est régulée par l’expression de récepteurs inhibiteurs et activateurs codés par la lignée germinale. L’engagement de ces récepteurs par leurs ligands apparentés sur les cellules cibles détermine si l’interaction intercellulaire entraînera la destruction des cellules NK. Ce protocole détaille la conception et l’optimisation de deux panels de cytométrie de masse complémentaire (CyTOF). Un panel a été conçu pour phénotyper les cellules NK en fonction de l’expression des récepteurs. L’autre panel a été conçu pour interroger l’expression de ligands connus pour les récepteurs des cellules NK sur plusieurs sous-ensembles de cellules immunitaires. Ensemble, ces deux panels permettent de profiler le répertoire récepteur-ligand des cellules NK humaines. De plus, ce protocole détaille également le processus par lequel nous colorons les échantillons pour le CyTOF. Ce processus a été optimisé pour une meilleure reproductibilité et une meilleure standardisation. L’un des avantages de CyTOF est sa capacité à mesurer plus de 40 marqueurs dans chaque panneau, avec un chevauchement minimal des signaux, ce qui permet aux chercheurs de capturer l’étendue du répertoire récepteur-ligand des cellules NK. Le code-barres au palladium réduit également les variations entre les échantillons, ainsi que la consommation de réactifs, ce qui facilite la coloration des échantillons avec chaque panneau en parallèle. Les limites de ce protocole comprennent le débit relativement faible de CyTOF et l’incapacité de récupérer les cellules après l’analyse. Ces panels ont été conçus pour l’analyse d’échantillons cliniques de patients souffrant d’infections virales aiguës et chroniques, notamment le virus de la dengue, le virus de l’immunodéficience humaine (VIH) et la grippe. Cependant, ils peuvent être utilisés dans n’importe quel contexte pour étudier le répertoire des récepteurs et ligands des cellules NK humaines. Il est important de noter que ces méthodes peuvent être largement appliquées à la conception et à l’exécution des futurs panneaux CyTOF.

Introduction

Les cellules tueuses naturelles (NK) sont des cellules immunitaires innées dont le rôle principal est de cibler et de tuer les cellules malignes, infectées ou autrement stressées. Grâce à leur sécrétion de cytokines telles que l’IFNγ et le TNFα, ainsi qu’à leur activité cytotoxique, les cellules NK peuvent également façonner la réponse immunitaire adaptative aux agents pathogènes et aux tumeurs malignes. La réponse NK est médiée en partie par la signalisation combinatoire des récepteurs inhibiteurs et activateurs codés par la lignée germinale, qui se lient à une myriade de ligands exprimés sur des cellules cibles potentielles. Plusieurs récepteurs des cellules NK ont plus d’un ligand, de nouvelles paires récepteur-ligand étant régulièrement identifiées.

On s’intéresse particulièrement à l’étude des cellules NK dans le contexte des infections virales, où leur capacité à répondre rapidement aux cellules stressées peut limiter la propagation virale ou favoriser le développement de stratégies d’évasion des cellules NK. Cet intérêt pour la biologie des cellules NK s’étend au domaine de l’immunothérapie du cancer, où les chercheurs étudient le rôle des cellules NK dans l’immunosurveillance tumorale et dans le microenvironnement tumoral1. Cependant, la capacité de profiler les interactions cellule-cellule cible NK est compliquée par le fait que les cellules NK humaines peuvent exprimer plus de 30 récepteurs qui peuvent à leur tour interagir avec plus de 30 ligands connus2. La détection simultanée de plusieurs récepteurs de cellules NK et de leurs ligands apparentés est donc nécessaire pour saisir la complexité des interactions récepteur-ligand qui contrôlent la fonction NK. Nous nous sommes donc tournés vers la cytométrie de masse (CyTOF), qui permet de détecter simultanément plus de 40 marqueurs au niveau de la cellule unique. Notre objectif était de créer deux panels CyTOF pour profiler le répertoire récepteur-ligand des cellules NK. Nous voulions également concevoir un protocole pour un traitement et une coloration efficaces des échantillons cliniques. Les échantillons humains cliniques fournissent une mine d’informations sur la façon dont le corps réagit à l’infection virale. Par conséquent, nous avons développé ce protocole pour étudier l’expression des récepteurs des cellules NK et de leurs ligands apparentés en parallèle afin une meilleure standardisation, une meilleure récupération, une consommation réduite de réactifs et des effets de lot limités.

Plusieurs panels de cytométrie en flux conçus pour caractériser le phénotype des cellules NK humaines ont été publiés précédemment 3,4,5,6,7,8. La plupart de ces panels sont limités dans leur capacité à saisir l’étendue du répertoire récepteur-ligand, ne permettant la détection que d’une sélection limitée de marqueurs. De plus, ces panneaux sont limités par le chevauchement des signaux entre les fluorochromes. CyTOF utilise des anticorps conjugués à des isotopes métalliques, qui sont lus par spectrométrie de masse à temps de vol, réduisant ainsi considérablement le débordement entre les canaux.

Comme nous, d’autres chercheurs se sont tournés vers CyTOF pour étudier les cellules NK9, 10, 11, 12, 13, 14, bien qu’avec généralement moins de marqueurs de cellules NK, ce qui réduit la profondeur du phénotypage. Bien que les protocoles généraux de coloration utilisés par ces groupes soient similaires aux nôtres, il existe quelques différences clés. D’autres protocoles n’impliquent pas d’isoler les cellules NK avant la coloration, même si les chercheurs ne s’intéressent qu’à ce sous-ensemble13,14. Étant donné que les cellules NK ne représentent que 5 à 20 % des cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC), la coloration de PBMC entiers plutôt que de cellules NK isolées signifie que la plupart des événements collectés ne seront pas des cellules NK. Cela réduit la quantité de données générées sur le sous-ensemble d’intérêt et entraîne une utilisation inefficace du temps machine. De plus, alors que bon nombre de ces panels interrogent l’expression des récepteurs des cellules NK tels que les récepteurs Ig-like tueurs (KIR), les NKG2A/C/D et les récepteurs naturels de cytotoxicité (NKp30, NKp44 et NKp46), l’expression de ces marqueurs n’est pas placée dans un contexte plus large en raison de l’absence de données sur l’expression de leurs ligands respectifs. Par conséquent, bien que ces méthodes précédemment publiées pour étudier les cellules NK via CyTOF soient suffisantes pour le phénotypage large des cellules NK, utilisées isolément, elles ne peuvent pas fournir une image complète de l’activité des cellules NK. Cela nous amène au principal avantage des méthodes décrites ici, à savoir qu’à ce jour, il n’existe pas de cytométrie en flux publiée ou de panels CyTOF axés sur l’exploration de l’expression des ligands des récepteurs des cellules NK. Il est important de noter que notre panel de ligands dispose de plusieurs canaux ouverts pour permettre l’ajout de marqueurs afin de répondre aux besoins uniques de chaque expérience.

Étant donné que l’une des principales limites de CyTOF est l’incapacité de récupérer l’échantillon après l’analyse, cette méthode peut ne pas convenir aux chercheurs qui ont des échantillons limités avec lesquels ils souhaitent effectuer des expériences supplémentaires. De plus, la nature à faible débit de CyTOF signifie que les données générées seront de mauvaise qualité si le nombre de cellules de départ est faible. À l’exception de ces deux limitations, cette méthode fonctionnera bien dans n’importe quel contexte pour étudier les interactions récepteur-ligand entre les cellules NK et les cellules cibles.

Protocole

Des PBMC adultes sains anonymisés ont été obtenus à partir de chambres du système de leucoréduction achetées au Stanford Blood Center. Des PBMC provenant de donneurs pédiatriques sains anonymisés et de patients pédiatriques atteints de dengue aiguë ont été obtenus auprès de l’Institut d’études sur la santé Gorgas Memorial à Panama City, au Panama, et dans des hôpitaux appartenant au ministère de la Santé, au système de sécurité sociale de Panama City et dans les zones suburbaines. Le protocole d’étude sur la dengue a été approuvé par l’IRB de l’Hospital del Niño (CBIHN-M-0634), puis approuvé par les comités de l’ICGES, du CSS, de l’hôpital Santo Tomas et de l’Université de Stanford. Les PBMC de patients infectés par le VIH sous traitement antirétroviral ont été obtenus à partir de l’étude ACTG A5321.

1. Marquage des anticorps, préparation du panel et stockage

  1. Marquage des anticorps avec des isotopes métalliques
    REMARQUE : Pour augmenter la standardisation inter-expérimentale de la coloration, il est recommandé d’effectuer plusieurs conjugaisons pour chaque anticorps, puis de combiner les produits en un seul mélange maître pour un stockage à long terme, comme décrit ci-dessous.
    1. Déterminez la concentration de chaque anticorps en mesurant l’absorbance à 280 nm avant la conjugaison. Les anticorps utilisés pour ce protocole sont disponibles dans le commerce et ont été achetés auprès des fournisseurs énumérés dans la table des matières.
    2. Étiquetez les anticorps avec des isotopes métalliques à l’aide de trousses d’étiquetage d’anticorps disponibles dans le commerce, conformément aux instructions du fabricant. Utilisez 100 μg d’anticorps pour chaque réaction.
    3. Déterminez la concentration finale de l’anticorps récupéré en mesurant l’absorbance à 280 nm. Stocker les anticorps à court terme à 4 °C.
  2. Titrage des anticorps
    REMARQUE : La technologie CyTOF est très sensible aux signaux de contamination potentiels des métaux environnementaux. Par conséquent, tous les tampons/réactifs utilisés doivent être préparés avec de l’eau ultrapure et stockés dans des récipients en plastique ou en verre qui n’ont jamais été lavés avec du savon.
    1. Préparez pour chaque donneur des tubes à centrifuger contenant 9 mL de RPMI complet et chaud (RPMI 1640, 10 % FBS, 1 % L-glutamine, 1 % pénicilline/streptomycine) et 20 μL de benzonase par flacon de PBMC à décongeler. Décongelez les PBMC dans un bain-marie et ajoutez-les dans des tubes.
      REMARQUE : La benzonase diminue la viscosité et le bruit de fond de l’ADN libre des cellules lysées.
    2. Centrifugeuse à 300 x g à température ambiante pendant 5 min. Remettez les PBMC en suspension dans 5 ml de support RPMI complet et comptez.
    3. Pour chaque titrage de panneau, plaquez 2 à 4 millions de PBMC/puits dans 6 puits d’une plaque à fond rond de 96 puits (un puits pour chaque titre et un pour non coloré). Centrifuger la plaque à 600 x g à température ambiante pendant 3 min. Retournez la plaque pour retirer le surnageant. Remettre chaque puits en suspension dans 200 μL de CyPBS.
    4. Effectuez la coloration de viabilité au cisplatine comme décrit ci-dessous.
      REMARQUE : Le cisplatine est utilisé pour distinguer les cellules vivantes des cellules mortes en cytométrie de masse.
      1. Remettre les cellules en suspension dans 100 μL de stock de cisplatine 25 μM. Incuber à température ambiante pendant 1 min.
      2. Tremper la réaction de cisplatine en ajoutant 100 μL de FBS dans chaque puits et en mélangeant. Centrifugez et agissez la plaque.
        REMARQUE : Effectuez toutes les étapes de centrifugation suivantes à 4 °C.
      3. Laver les cellules deux fois avec 200 μL de CyFACS (1x PBS sans contaminants de métaux lourds dans une eau ultrapure avec 0,1 % de BSA, 0,05 % d’azoture de sodium). Centrifugez et retournez la plaque à chaque fois.
    5. Titrez le panel d’anticorps de surface comme décrit ci-dessous.
      REMARQUE : Des mélanges principaux séparés doivent être réalisés pour le panneau de surface NK et le panneau de ligand.
      1. Réaliser un mélange magistral de tous les anticorps de surface à une concentration de 10 μg/mL à l’aide de CyFACS. Visez un volume final de 150 μL. Faites des dilutions en série de 1:2 à l’aide de CyFACS, pour obtenir les concentrations suivantes : 10, 5, 2,5, 1,25 et 0,625 μg/mL.
      2. Filtrer les cocktails d’anticorps à travers une unité de filtration centrifuge (pores de 0,1 μm) à 10 600 x g pendant 3 min avant la coloration.
      3. Remettre les cellules en suspension dans 50 μL du cocktail d’anticorps de surface au titre respectif. Remettez en suspension le puits non taché dans CyFACS. Incuber à 4 °C pendant 30 min.
      4. Laver les cellules avec 150 μL de CyFACS. Centrifugez et agissez la plaque.
      5. Laver les cellules avec 200 μL de CyFACS. Centrifugez et agissez la plaque.
    6. Effectuer la fixation des cellules en remettant en suspension chaque puits dans 100 μL de paraformaldéhyde (PFA) à 2 % dans du CyPBS. Incuber la plaque à température ambiante dans l’obscurité pendant 20 min. Laver les cellules avec 100 μL de CyFACS. Centrifugeuse à 700 x g pendant 5 min.
      ATTENTION : Le PFA est soupçonné de provoquer des anomalies génétiques ainsi que le cancer. De plus, il est nocif s’il entre en contact avec les yeux, la peau ou est inhalé. Manipulez correctement en assurant une bonne ventilation, en ouvrant le récipient avec précaution et en empêchant la formation d’aérosols.
      REMARQUE : Tous les centrifugations ultérieures sont effectuées à 700 x g pendant 5 min à 4 °C.
    7. Perméabiliser les cellules en les remettant en suspension dans 200 μL de 1x tampon de perméabilisation (tampon Perm) dilué dans de l’eau ultrapure. Centrifugez et agissez la plaque. Laver les cellules avec 200 μL de tampon Perm. Centrifugez et agissez la plaque.
      REMARQUE : L’incubation dans le tampon de Perm n’est pas nécessaire.
    8. Titrage du panel d’anticorps intracellulaires
      1. Faites un mélange maître de tous les anticorps intracellulaires à une concentration de 10 μg/mL à l’aide du tampon Perm. Visez un volume final de 150 μL. Faites des dilutions en série de 1:2 à l’aide du tampon Perm pour obtenir les concentrations suivantes : 10, 5, 2,5, 1,25 et 0,625 μg/mL.
      2. Filtrer les cocktails d’anticorps à travers une unité de filtration centrifuge (pores de 0,1 μm) à 10 600 x g pendant 3 min avant la coloration.
      3. Remettre les cellules en suspension dans 50 μL du cocktail d’anticorps intracellulaires au titre respectif. Remettez en suspension le puits non taché dans le tampon permanent. Incuber à 4 °C pendant 45 min.
        REMARQUE : Si un panneau intracellulaire ne doit pas être titré, remettre les puits en suspension dans 50 μL du tampon Perm.
      4. Laver les cellules avec 150 μL de tampon Perm. Centrifugez et agissez la plaque.
      5. Laver les cellules avec 200 μL de tampon Perm. Centrifugez et agissez la plaque.
      6. Lavez les cellules deux fois avec 200 μL de CyFACS. Centrifugez et agissez la plaque.
    9. Coloration de l’intercalateur d’ADN
      REMARQUE : L’intercalateur se lie à l’acide nucléique cellulaire et est utilisé pour identifier les cellules nucléées en cytométrie de masse.
      1. Remettre en suspension les cellules dans 200 μL d’intercalateur dilué 1:10 000 dans du CyPBS et 2 % de PFA. Incuber la plaque pendant une nuit à 4 °C.
      2. Conservez les plaques, si nécessaire, à 4 °C recouvertes d’un film de paraffine jusqu’à une semaine.
        REMARQUE : Effectuez toutes les étapes de centrifugation suivantes à 700 x g pendant 5 min à 4 °C.
      3. Avant d’analyser les échantillons sur CyTOF, retirez le film de paraffine de la plaque et centrifugez-le à 700 x g pendant 5 min à 4 °C. Retournez l’assiette. Lavez les cellules une fois avec 200 μL de CyFACS. Centrifugez et agissez la plaque.
      4. Laver les cellules trois fois avec 200 μL d’eau ultrapure. Centrifugez et agissez la plaque. Remettez les cellules en suspension dans 200 μL d’eau ultrapure. Immédiatement avant de prélever l’échantillon, ajuster la concentration à environ 6 x 105 cellules/mL dans des billes de normalisation diluées à une concentration de 1 fois dans de l’eau ultrapure.
    10. Exécutez les échantillons sur CyTOF.
    11. Analysez les données et choisissez les titres appropriés pour chaque anticorps en sélectionnant le titre d’anticorps le plus bas, ce qui se traduit par l’intensité du signal la plus élevée et la meilleure séparation entre les populations positives et négatives sur la base d’une évaluation visuelle.
      REMARQUE : Les titrages pour les panneaux NK et ligand sont illustrés respectivement à la figure 1 et à la figure 2 . Si une distinction claire entre les populations positives et négatives n’est pas identifiée, les titres peuvent être évalués sur plusieurs types de cellules ou sur des lignées cellulaires, afin de permettre l’identification des populations cellulaires positives et négatives.
    12. Stockage du panneau d’anticorps
      1. Combinez les anticorps titrés dans un mélange maître et filtrez à travers une unité de filtre à seringue stérile de 0,1 μm. Des mélanges maîtres séparés doivent être réalisés pour le panneau de surface NK, le panneau intracellulaire NK et le panneau de ligand.
      2. Pour l’entreposage à long terme des panneaux, suivez l’une des deux options acceptables :
      3. Envoyez le master mix à une société tierce pour la lyophilisation. Cette méthode est utilisée pour le panneau NK. Les anticorps non conjugués en interne ne peuvent pas être lyophilisés, en raison de la présence d’un stabilisateur d’anticorps, qui interfère avec le processus de lyophilisation. Ces anticorps sont ajoutés au panel le jour de la coloration.
      4. À l’aide d’une pipette à répéteur, faites des aliquotes de 50 μL de chaque mélange maître et conservez-les à -80 °C.

2. Protocole de coloration

  1. Décongeler les cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC) comme décrit aux étapes 1.2.1 et 1.2.2. Mettez de côté au moins 1 million de PBMC pour la coloration du panneau de ligand dans un tube à centrifuger de 15 ml. Gardez ces PBMC sur la glace pendant l’isolement des cellules NK.
  2. Isolement des cellules NK
    REMARQUE : Les étapes d’isolement de cellule NK suivantes sont une version modifiée du protocole d’un fournisseur spécifique. Cependant, tout kit ou protocole qui effectue une sélection négative magnétique des cellules NK serait une alternative appropriée. De plus, cette étape est facultative car ce protocole est également adapté au phénotypage des cellules NK à partir de PBMC entiers.
    1. Faites tourner les PBMC restants à 450 x g pendant 5 min. Mettre en suspension la pastille de cellule dans 40 μL de tampon MACS (PBS, 0,5 % BSA, 2 mM EDTA) par 10à 7 cellules au total.
    2. Ajouter 10 μL de cocktail biotine-anticorps de cellules NK pour 10à 7 cellules au total. Bien mélanger et incuber 5 min sur glace.
    3. Ajouter 30 μL de tampon MACS pour 107 cellules au total et 20 μL de cocktail MicroBead de cellules NK pour 107 cellules au total. Bien mélanger et incuber 10 min sur glace.
    4. Préparez les colonnes d’élution en les rinçant avec 500 μL de tampon MACS. Ajouter 2 mL de RPMI complet froid dans des tubes de prélèvement de 15 mL.
    5. Ajoutez un tampon MACS aux tubes contenant des cellules pour porter le volume à 500 μL. Pipetez tout le volume de 500 μL sur la colonne d’élution préparée. Rincez le tube avec 500 μL supplémentaires de tampon MACS et transférez-le dans la colonne.
    6. Une fois le débit arrêté, rincez deux fois la colonne d’élution avec un tampon MACS de 500 μL. Une fois le flux arrêté, comptez les cellules NK.
  3. Plaques et cellules de lavage.
    1. La centrifugeuse a isolé les cellules NK et les PBMC à 300 x g à température ambiante pendant 10 min. Remettre en suspension les cellules à une concentration de 5 millions de cellules/mL dans le CyPBS (1x PBS sans contaminants de métaux lourds dans l’eau ultrapure). Cellules en U à 96 puits.
      REMARQUE : Chaque aliquote du panneau de cellules NK peut colorer jusqu’à 3 millions de cellules. Si six échantillons individuels de cellules NK sont codés à barres et regroupés avant la coloration, le nombre total combiné de cellules NK ne doit pas dépasser 3 millions. Le panel de ligands peut colorer jusqu’à 6 millions de PBMC par échantillon. Si six échantillons individuels sont codés à barres et regroupés avant la coloration, le nombre total combiné de PBMC ne devrait pas dépasser 6 millions.
    2. Plaque de centrifugation à 600 x g à température ambiante pendant 3 min. Agissez la plaque pour retirer le surnageant.
      REMARQUE : Effectuez tous les essorages ultérieurs de la centrifugeuse à 600 x g pendant 3 min jusqu’à l’étape 2.7.
    3. Remettre les cellules en suspension dans 200 μL de CyPBS. Centrifugez et agissez la plaque.
  4. Effectuez la coloration de viabilité au cisplatine comme décrit à l’étape 1.2.4.
  5. Coloration par code-barres
    REMARQUE : Ces panneaux sont utilisés conjointement avec une méthode modifiée de codage à barres à base de palladium sur des cellules vivantes non fixées afin de minimiser les effets de lot et de maximiser la récupération des cellules15. Cependant, cette étape est facultative car le code-barres n’est pas nécessaire pour obtenir des données de qualité.
    1. Remettre chaque puits en suspension dans 50 μL de code-barres prémélangé respectif et incuber à 4 °C pendant 30 min. Laver les cellules avec 150 μL de CyFACS. Centrifugez et agissez la plaque.
    2. Lavez les cellules deux fois avec 200 μL de CyFACS. Centrifugez et agissez la plaque. Remettre tous les puits en suspension dans 30 μL de CyFACS. Combinez jusqu’à six puits de cellules colorées avec des codes-barres uniques en un seul puits et effectuez la centrifugation et le basculement de la plaque.
  6. Coloration de surface
    1. Dissoudre la lyosphère de surface du panneau NK dans 50 μL de CyFACS avec des anticorps de surface supplémentaires ajoutés (anti-CD16, anti-HLA-DR, anti-LILRB1). Décongeler le panneau de ligand stocké à -80 °C et faire tourner le tube à l’aide d’une mini-centrifugeuse. Ajout de marqueurs de surface de ligand supplémentaires (anti-CD16, anti-CD19).
      REMARQUE : Tout cocktail d’anticorps qui n’a pas été préalablement filtré (c’est-à-dire avant la lyophilisation ou la congélation) doit être filtré à travers une unité de filtre centrifuge (pores de 0,1 μm) à 10 600 x g pendant 3 minutes avant la coloration.
    2. Remettez chaque puits en suspension dans 50 μL du panneau respectif. Incuber à 4 °C pendant 30 min. Laver les cellules avec 150 μL de CyFACS. Centrifugez et agissez la plaque. Laver à nouveau les cellules avec 200 μL de CyFACS. Centrifugez et agissez la plaque.
  7. Fixez les cellules comme décrit à l’étape 1.2.6.
    REMARQUE : Effectuez tous les essorages ultérieurs de la centrifugeuse à 700 x g pendant 5 min à 4 °C.
  8. Perméabiliser les cellules comme décrit à l’étape 1.2.7.
  9. Coloration intracellulaire
    1. Dissoudre la lyosphère intracellulaire du panneau NK dans 50 μL de tampon Perm. Préparez un cocktail d’anticorps intracellulaires pour les échantillons de PBMC si vous le souhaitez.
      REMARQUE : Tout cocktail d’anticorps qui n’a pas été préalablement filtré (c’est-à-dire avant la lyophilisation ou la congélation) doit être filtré à travers une unité de filtre centrifuge (pores de 0,1 μm) à 10 600 x g pendant 3 minutes avant la coloration.
    2. Remettre les puits en suspension dans 50 μL des panneaux intracellulaires respectifs. Si un panneau intracellulaire n’est pas utilisé en conjonction avec le panneau de surface du ligand, remettre en suspension les puits PBMC dans 50 μL du tampon Perm. Incuber à 4 °C pendant 45 min.
    3. Laver les cellules avec 150 μL de tampon Perm. Centrifugeuse et plaque de projection. Laver les cellules avec 200 μL de tampon Perm. Centrifugez et agissez la plaque.
    4. Lavez les cellules deux fois avec 200 μL de CyFACS. Centrifugez et agissez la plaque.
  10. Coloration de l’intercalateur d’ADN. Effectuez la coloration de l’intercalateur d’ADN comme décrit à l’étape 1.2.9.1. Incuber la plaque pendant une nuit à 4 °C.
    REMARQUE : L’intercalateur se lie à l’acide nucléique cellulaire et est utilisé pour identifier les cellules nucléées en cytométrie de masse. Les plaques peuvent être conservées recouvertes d’un film de paraffine jusqu’à une semaine à 4 °C.
  11. Avant d’analyser les échantillons sur CyTOF, laver les cellules comme décrit aux étapes 1.2.9.3 et 1.2.9.4.
  12. Exécutez des échantillons sur CyTOF.

Résultats

Les anticorps ont été conjugués à des isotopes métalliques à l’aide de trousses d’étiquetage disponibles dans le commerce, conformément aux instructions du fabricant. Les clones d’anticorps ont été validés par cytométrie en flux et cytométrie de masse avant d’être utilisés dans ce panel. Une première liste de clones a été sélectionnée en fonction de l’examen de la littérature et de la disponibilité des anticorps. Les niveau...

Discussion

Nous décrivons ici la conception et l’application de deux panels CyTOF complémentaires visant à profiler le répertoire récepteur-ligand des cellules NK. Ce protocole comprend plusieurs étapes essentielles à l’obtention de données de qualité. CyTOF utilise des ions de métaux lourds, plutôt que des fluorochromes, comme sondes de marquage pour les anticorps19. Cette technologie est donc soumise à des signaux potentiellement contaminants provenant des ...

Déclarations de divulgation

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

Les auteurs tiennent à remercier tous les membres actuels et anciens du Blish Laboratory qui ont contribué à ce panel. Merci au Groupe d’essais cliniques sur le sida et à l’équipe ACTG A5321, ainsi qu’à la Dre Sandra López-Vergès et à Davis Beltrán de l’Institut Gorgas Memorial d’études sur la santé pour la conservation des échantillons. Enfin, merci à Michael Leipold, Holden Maecker et au Centre de surveillance immunitaire humaine de Stanford pour l’utilisation de leurs machines Helios. Ce travail a été soutenu par NIH U19AI057229, NIH R21 AI135287, NIH R21 AI130532, NIH DP1 DA046089 et Burroughs Wellcome Fund Investigators in the Pathogenesis of Infectious Diseases #1016687 to CB, NIH Ruth L. Kirschstein Institutional National Research Service Award T32 AI007502, TL1 TR001084 et NIH/NIAID K08 AI138640 à EV, National Science Foundation Graduate Research Fellowship DGE-1656518 to JM et NIH training grant T32-AI-007290 (PI Olivia Martinez). L’étude de l’ACTG a reçu une subvention de AI-68634 (Centre de gestion des statistiques et des données), UM1-A1-26617, AI-131798 et AI-68636 (ACTG). CB est chercheur à la faculté Tashia et John Morgridge en médecine translationnelle pédiatrique de l’Institut de recherche sur la santé maternelle et infantile de Stanford et chercheur au Chan Zuckerberg Biohub.

matériels

NameCompanyCatalog NumberComments
89YSigma-Aldrich204919
102-Palladium nitrateTrace Sciences InternationalSpecial Order
104-Palladium nitrateTrace Sciences InternationalSpecial Order
106-Palladium nitrateTrace Sciences InternationalSpecial Order
108-Palladium nitrateTrace Sciences InternationalSpecial Order
115InTrace Sciences InternationalSpecial Order
141PrFluidigm201141A
142NdFluidigm201142A
143NdFluidigm201143A
144NdFluidigm201144A
145NdFluidigm201145A
146NdFluidigm201146A
147SmFluidigm201147A
148NdFluidigm201148A
149SmFluidigm201149A
150NdFluidigm201150A
151EuFluidigm201151A
152SmFluidigm201152A
153EuFluidigm201153A
154SmFluidigm201154A
155GdFluidigm201155A
156GdFluidigm201156A
157GdTrace Sciences InternationalN/A
158GdFluidigm201158A
159TbFluidigm201159A
160GdFluidigm201160A
161DyFluidigm201161A
162DyFluidigm201162A
163DyFluidigm201163A
164DyFluidigm201164A
165HoFluidigm201165A
166ErFluidigm201166A
167ErFluidigm201167A
168ErFluidigm201168A
169TmFluidigm201169A
170ErFluidigm201170A
171YbFluidigm201171A
172YbFluidigm201172A
173YbFluidigm201173A
174YbFluidigm201174A
175LuFluidigm201175A
176YbFluidigm201176A
209Bi anti-CD16Fluidigm3209002BClone 3G8. Used at a 1:50 dilution. 
697 cellsCreative BioarrayCSC-C0217
Amicon Ultra Centrifugal Filter Units 0.5 with Ultracel-30 Membrane, 30 kDaMilliporeUFC503096
Anhydrous acetonitrileFisher ScientificBP1165-50
anti-2B4Biolegend329502Clone C1.7.
anti-B7-H6R&D SystemsMAB7144Clone 875001.
anti-CCR2Biolegend357202Clone K036C2.
anti-CD2Biolegend300202Clone RPA-2.10.
anti-CD3Biolegend300402Clone UCHT1.
anti-CD4Biolegend317402Clone OKT4.
anti-CD4Biolegend344602Clone SK3.
anti-CD7Biolegend343102Clone CD7-6B7.
anti-CD8Biolegend344702Clone SK1.
anti-CD11bBiolegend301302Clone ICRF44.
anti-CD14Biolegend301802Clone M5E2.
anti-CD19Biolegend302202Clone HIB19.
anti-CD33Biolegend303402Clone WM53.
anti-CD38Biolegend303502Clone HIT2.
anti-CD48Biolegend336702Clone BJ40.
anti-CD56BD Pharmingen559043Clone NCAM16.2.
anti-CD57Biolegend322302Clone HCD57.
anti-CD62LBiolegend304802Clone DREG-56.
anti-CD69Biolegend310902Clone FN50.
anti-CD94Biolegend305502Clone DX22.
anti-CD95Biolegend305602Clone DX2.
anti-CD155Biolegend337602Clone SKII.4.
anti-CXCR6Biolegend356002Clone K041E5.
anti-DNAM-1BD Biosciences559787Clone DX11.
anti-DR4Biolegend307202Clone DJR1.
anti-DR5Biolegend307302Clone DJR2-2.
anti-FAS-LBiolegend306402Clone NOK-1.
anti-FcRgMillipore06-727Polyclonal antibody.
anti-HLA-C,EMilliporeMABF233Clone DT9.
anti-HLA-Bw4Miltenyi BiotecSpecial OrderClone REA274.
anti-HLA-Bw6Miltenyi Biotec130-124-530Clone REA143.
anti-HLA-DRBiolegend307602Clone L243.
anti-HLA-EBiolegend342602Clone 3D12.
anti-ICAM-1Biolegend353102Clone HA58.
anti-Ki-67Biolegend350502Clone Ki-67.
anti-KIR2DL1/KIR2DS5R&D SystemsMAB1844Clone 143211.
anti-KIR2DL3R&D SystemsMAB2014Clone 180701.
anti-KIR2DL5Miltenyi Biotec130-096-200Clone UP-R1.
anti-KIR2DS4R&D SystemsMAB1847Clone 179315.
anti-KIR3DL1BD Biosciences555964Clone DX-9.
anti-LFA-3Biolegend330902Clone TS2/9.
anti-LILRB1R&D Systems292319Clone MAB20172.
anti-LLT-1R&D SystemsAF3480Clone 402659.
anti-MICAR&D SystemsMAB1300-100Clone 159227.
anti-MICBR&D SystemsMAB1599-100Clone 236511.
anti-Nectin-1Biolegend340402Clone R1.302.
anti-Nectin-2Biolegend337402Clone TX31.
anti-NKG2AR&D SystemsMAB1059Clone 131411.
anti-NKG2CR&D SystemsMAB1381Clone 134522.
anti-NKG2DBiolegend320802Clone 1D11.
anti-NKp30Biolegend325202Clone P30-15.
anti-NKp44Biolegend325102Clone P44-8.
anti-NKp46Biolegend331902Clone 9E2.
anti-NTB-ABiolegend317202Clone NT-7.
anti-Pan HLA class IBiolegend311402Clone W6/32.
anti-PD1Biolegend329902Clone EH12.2H7.
anti-PerforinAbcamab47225Clone B-D48.
anti-Siglec-7Biolegend347702Clone S7.7.
anti-SykBiolegend644302Clone 4D10.2.
anti-TACTILEBiolegend338402Clone NK92.39.
anti-TIGITR&D SystemsMAB7898Clone 741182.
anti-ULBP-1R&D SystemsMAB1380-100Clone 170818.
anti-ULBP-2, 5, 6R&D SystemsMAB1298-100Clone 165903.
Antibody StabilizerCandor Bioscience131 050
Benzonase NucleaseMillipore70664
Bond-Breaker TCEP SolutionThermo Fisher Scientific77720
Bovine Serum Albumin solutionSigma-AldrichA9576
Calcium chloride dihydrate (CaCl2+2H2O)Sigma-Aldrich223506-25G
Cis-Platinum(II)diamine dichloride (cisplatin)Enzo Life SciencesALX-400-040-M250A 100 mM stock solution was prepared in DMSO and divided into 25 µL aliquots. Used at a 25 µM dilution for live/dead stain. Signal appears in 194Pt and 195Pt channels.
DMSOSigma-AldrichD2650
eBioscience Permeabilization BufferThermo Fisher Scientific00-8333-56
EDTA (0.5 M)HoeferGR123-100A double-concentrated HEPES buffer with EDTA was made according to the following recipe: 1.3 g NaCl (Thermo Fisher Scientific), 27 mg CaCl2+2H2O (Sigma-Aldrich), 23 mg MgCl2 (Sigma-Aldrich), 83.6 mg KH2PO4 (Thermo Fisher Scientific), 4 mL of 1M HEPES (Thermo Fisher Scientific), 2 mL of 0.5M EDTA (Hoefer, Holliston, MA, USA), and 100mL H2O. The pH of this double-concentrated HEPES buffer was adjusted to a pH of 7.3 using 1M HCl and 1M NaOH.
EQ Four Element Calibration BeadsFluidigm201078
Fetal Bovine SerumThermo Fisher ScientificN/A
Helios mass cytometerFluidigmN/A
HEPES (1M)Thermo Fisher Scientific15630080
HyClone Antibiotic/Antimycotic Solution (Pen/Strep/Fungiezone) solutionFisher ScientificSV3007901
Iridium - 191Ir/193Ir intercalatorDVS Sciences (Fluidigm)201192BUsed at a 1:10000 dilution.
Isothiocyanobenzyl-EDTA (ITCB-EDTA)Dojindo Molecular Technologies, Inc.M030-10Diluted to 1.25 mg/mL in anhydrous acetonitrile.
K562 cellsAmerican Type Culture Collection (ATCC)ATCC CCL-243
L-Glutamine (200 mM)Thermo Fisher ScientificSH30034
Magnesium chloride (MgCl2)Sigma-Aldrich208337-100G
Maxpar X8 Antibody Labeling KitsFluidigmN/ANo catalog number as kits come with metals. 
Millex-VV Syringe Filter Unit, 0.1 µmMilliporeSLVV033RS
Milli-Q Advantage A10 Water Purification SystemMilliporeZ00Q0V0WW
MS ColumnsMiltenyi Biotec
NALM6 cellsAmerican Type Culture Collection (ATCC)ATCC CRL-3273
Nanosep Centrifugal Devices with Omega Membrane 3KPall CorporationOD003C35
NK Cell Isolation Kit, humanMiltenyi Biotec130-092-657
Paraformaldehyde (16%)Electron Microscopy Sciences15710
PBSThermo Fisher Scientific10010023
Potassium Phosphate Monobasic (KH2PO4)Fisher ScientificMP021954531
Qdot 655 anti-CD19Thermo Fisher ScientificQ10179Clone SJ25-C1. Used at a 1:50 dilution. Signal appears in 112Cd-114Cd channels. 
Qdot 655 anti-HLA-DRThermo Fisher ScientificQ22158Clone Tü36. Used at a 1:200 dilution.
Rockland PBSRockland Immunochemicals, Inc.MB-008 Used to make CyPBS (10X Rockland PBS diluted to 1X in Milli-Q water) and CyFACS buffers (10X Rockland PBS diluted to 1X in Milli-Q water with 0.1% BSA and 0.05% sodium azide). Buffers were sterile-filtered through a 0.22 µM filter and sotred at 4°C in Stericup bottles. 
RPMI 1640Thermo Fisher Scientific21870092
Sodium azide (NaN3)Sigma-AldrichS2002
Sodium chloride (NaCl)Fisher ScientificS271-500
Stericup Quick Release-GP Sterile Vacuum Filtration SystemMillipore SigmaS2GPU10RE
Tuning solutionFluidigm201072
Washing solution Fluidigm201070

Références

  1. Shimasaki, N., Jain, A., Campana, D. NK cells for cancer immunotherapy. Nature Reviews. Drug Discovery. 19 (3), 200-218 (2020).
  2. Vivier, E., Tomasello, E., Baratin, M., Walzer, T., Ugolini, S. Functions of natural killer cells. Nature Immunology. 9 (5), 503-510 (2008).
  3. Eller, M. A., Currier, J. R. OMIP-007: phenotypic analysis of human natural killer cells. Cytometry. Part A: The Journal of the International Society for Analytical Cytology. 81 (6), 447-449 (2012).
  4. Mahnke, Y. D., Beddall, M. H., Roederer, M. OMIP-029: Human NK-cell phenotypization. Cytometry. Part A: The Journal of the International Society for Analytical Cytology. 87 (11), 986-988 (2015).
  5. Hammer, Q., Romagnani, C. OMIP-039: Detection and analysis of human adaptive NKG2C + natural killer cells : Detection of Human Adaptive NKG2C + NK Cells. Cytometry. 91 (10), 997-1000 (2017).
  6. Liechti, T., Roederer, M. OMIP-058: 30-Parameter flow cytometry panel to characterize iNKT, NK, unconventional and conventional T cells. Cytometry. 95 (9), 946-951 (2019).
  7. Béziat, V., et al. NK cell responses to cytomegalovirus infection lead to stable imprints in the human KIR repertoire and involve activating KIRs. Blood. 121 (14), 2678-2688 (2013).
  8. Pfefferle, A., et al. Intra-lineage plasticity and functional reprogramming maintain natural killer cell repertoire diversity. Cell Reports. 29 (8), 2284-2294 (2019).
  9. Barcenilla, H., Åkerman, L., Pihl, M., Ludvigsson, J., Casas, R. Mass cytometry identifies distinct subsets of regulatory T cells and Natural killer cells associated with high risk for Type 1 diabetes. Frontiers in Immunology. 10, 982 (2019).
  10. Kurioka, A., et al. CD161 defines a functionally distinct subset of pro-inflammatory Natural killer cells. Frontiers in Immunology. 9, 486 (2018).
  11. Romee, R., et al. Cytokine-induced memory-like natural killer cells exhibit enhanced responses against myeloid leukemia. Science Translational Medicine. 8 (357), (2016).
  12. Shinko, D., et al. Mass cytometry reveals a sustained reduction in CD16+ Natural killer cells following chemotherapy in colorectal cancer patients. Frontiers in Immunology. 10, 2584 (2019).
  13. Pohlmeyer, C. W., et al. Identification of NK cell subpopulations that differentiate HIV-infected subject cohorts with diverse levels of virus control. Journal of Virology. 93 (7), 01790 (2019).
  14. Palgen, J. -. L., et al. NK cell immune responses differ after prime and boost vaccination. Journal of Leukocyte Biology. 105 (5), 1055-1073 (2019).
  15. Mei, H. E., Leipold, M. D., Schulz, A. R. Barcoding of live human peripheral blood mononuclear cells for multiplexed mass cytometry. The Journal of Immunology. 194 (4), 2022-2031 (2015).
  16. Takahashi, C., et al. Mass cytometry panel optimization through the designed distribution of signal interference. Cytometry. Part A: The Journal of the International Society for Analytical Cytology. 91 (1), 39-47 (2017).
  17. Baumgart, S., Peddinghaus, A., Schulte-Wrede, U., Mei, H. E., Grützkau, A. OMIP-034: Comprehensive immune phenotyping of human peripheral leukocytes by mass cytometry for monitoring immunomodulatory therapies. Cytometry. Part A: The Journal of the International Society for Analytical Cytology. 91 (1), 34-38 (2017).
  18. Leipold, M. D. Another step on the path to mass cytometry standardization. Cytometry. Part A: The Journal of the International Society for Analytical Cytology. 87 (5), 380-382 (2015).
  19. Bendall, S. C., et al. Single-cell mass cytometry of differential immune and drug responses across a human hematopoietic continuum. Science. 332 (6030), 687-696 (2011).
  20. Leipold, M. D., Newell, E. W., Maecker, H. T. Multiparameter phenotyping of human PBMCs using mass cytometry. Methods in Molecular Biology. 1343, 81-95 (2015).
  21. Fienberg, H. G., Simonds, E. F., Fantl, W. J., Nolan, G. P., Bodenmiller, B. A platinum-based covalent viability reagent for single-cell mass cytometry. Cytometry. Part A: The Journal of the International Society for Analytical Cytology. 81 (6), 467-475 (2012).
  22. Zivanovic, N., Jacobs, A., Bodenmiller, B. A practical guide to multiplexed mass cytometry. Current Topics in Microbiology and Immunology. 377, 95-109 (2014).
  23. Béziat, V., Hilton, H. G., Norman, P. J., Traherne, J. A. Deciphering the killer-cell immunoglobulin-like receptor system at super-resolution for natural killer and T-cell biology. Immunology. 150 (3), 248-264 (2017).
  24. Wilk, A. J., et al. Charge-altering releasable transporters enable specific phenotypic manipulation of resting primary natural killer cells. BioRxiv. , 970491 (2020).
  25. Vendrame, E., et al. TIGIT is upregulated by HIV-1 infection and marks a highly functional adaptive and mature subset of natural killer cells. AIDS. 34 (6), 801-813 (2020).
  26. Zhao, N. Q., et al. Natural killer cell phenotype is altered in HIV-exposed seronegative women. PloS One. 15 (9), 0238347 (2020).
  27. McKechnie, J. L., et al. HLA upregulation during dengue virus infection suppresses the natural killer cell response. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 9, 268 (2019).
  28. McKechnie, J. L., et al. Mass cytometry analysis of the NK cell receptor-ligand repertoire reveals unique differences between dengue-infected children and adults. ImmunoHorizons. 4 (10), 634-647 (2020).
  29. Ranganath, T., et al. Characterization of the impact of daclizumab beta on circulating natural killer cells by mass cytometry. Frontiers in immunology. 11, 714 (2020).
  30. Fernandez, I. Z., et al. A novel human IL2RB mutation results in T and NK cell--driven immune dysregulation. The Journal of Experimental Medicine. 216 (6), 1255-1267 (2019).
  31. Herndler-Brandstetter, D., et al. Humanized mouse model supports development, function, and tissue residency of human natural killer cells. Proceedings of the National Academy of Sciences. 114 (45), 9626-9634 (2017).
  32. Nikzad, R., et al. Human natural killer cells mediate adaptive immunity to viral antigens. Science Immunology. 4 (35), (2019).

Réimpressions et Autorisations

Demande d’autorisation pour utiliser le texte ou les figures de cet article JoVE

Demande d’autorisation

Explorer plus d’articles

Cellules tueuses naturellesr cepteurs des cellules NKr pertoire r cepteur ligandcytom trie de massepanels CyTOFph notypagesous ensembles de cellules immunitairesligandscodage barres du palladiuminfections viraleschantillons cliniquesvirus de la dengueVIHgrippe

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Confidentialité

Conditions d'utilisation

Politiques

Recherche

Enseignement

À PROPOS DE JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Tous droits réservés.