JuLI™ Stage活細胞成像分析系統(tǒng)在免疫細胞殺傷評價中的應用
瀏覽次數(shù):656 發(fā)布日期:2024-8-22
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免疫細胞殺傷是指免疫系統(tǒng)中的特定細胞通過一系列機制識別和殺死異常細胞(如癌細胞、病毒感染細胞等)的過程。這一過程是機體免疫系統(tǒng)防御和清除外來病原體及異常細胞的重要手段。
一、參與免疫細胞殺傷的主要細胞種類
- 自然殺傷細胞(NK細胞):NK細胞無需預先致敏就能直接殺傷腫瘤細胞和病毒感染細胞,是先天免疫系統(tǒng)的重要組成部分。其中NK細胞通過釋放細胞毒性顆粒(如穿孔素和顆粒酶)和產(chǎn)生細胞因子(如干擾素-γ)來發(fā)揮其免疫調節(jié)作用。這些毒性顆粒能夠穿透靶細胞的細胞膜,導致靶細胞凋亡或壞死。
- 殺傷性T細胞(CTL細胞):CTL細胞負責特異性地識別和殺死被病原體感染的細胞或癌細胞,是適應性免疫系統(tǒng)的重要組成部分。CTL同樣可以分泌穿孔素破壞靶細胞膜,從而對靶細胞進行裂解性殺傷;CTL還會通過表面配體FasL與靶細胞表面的Fas結合,或者通過釋放粒酶B至靶細胞來誘導靶細胞的凋亡。
- 單核細胞和巨噬細胞:它們通過吞噬作用清除體內的病原體、衰老細胞和凋亡細胞等。此外,巨噬細胞還具有識別和殺傷腫瘤細胞的能力。
- 其他免疫細胞:除了上述細胞外,還有其他一些免疫細胞也參與免疫細胞殺傷過程,如中性粒細胞、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞等。這些細胞在免疫應答中發(fā)揮著不同的作用,共同維護機體的免疫平衡和穩(wěn)定。
參與免疫細胞殺傷的主要細胞種類包括NK細胞、CTL細胞、單核細胞和巨噬細胞以及中性粒細胞等。這些細胞在免疫應答中相互協(xié)作,共同抵御病原體的入侵并清除體內的異常細胞。
二、免疫細胞殺傷過程
免疫細胞有效殺死癌細胞,需要開展一系列步驟,這里我們以T細胞殺死癌細胞為例,把這一系列步驟稱為癌癥免疫周期[1]。
圖1 癌癥免疫周期示意圖
①在腫瘤發(fā)生過程中產(chǎn)生的新抗原釋放出來并被樹突狀細胞(DC)發(fā)現(xiàn)并進行處理。
②DC將監(jiān)測到的MHCI和MHCII分子上的抗原呈遞給T細胞。
③上一步驟結果會啟動和激活針對癌癥特異性抗原的效應T細胞反應。
④和⑤激活的效應T細胞轉移至腫瘤位置。
⑥效應T細胞識別腫瘤細胞。
⑦T細胞發(fā)揮免疫作用殺死腫瘤細胞。
三、免疫殺傷實驗挑戰(zhàn) & JuLI™ Stage的應用
免疫細胞殺傷實驗是評估免疫細胞(如細胞毒性T細胞、自然殺傷細胞等)對靶細胞(如腫瘤細胞、病毒感染細胞等)殺傷能力的重要手段。然而,這類實驗在實施過程中面臨多個難點,比如靶細胞的選擇問題、效應細胞的提取過程、免疫細胞-靶細胞共培養(yǎng)條件的控制、殺傷結果的量化和分析等等。
JuLI™ Stage活細胞成像分析系統(tǒng)能夠實時、無侵入地觀察免疫細胞(如自然殺傷細胞NK、細胞毒性T細胞CTL等)對靶細胞的殺傷過程。通過JuLI™ Stage,研究人員可以量化免疫細胞的殺傷效果。例如,在NK細胞殺傷實驗中,可以利用JuLI™ Stage延時成像功能,實時記錄靶細胞在受到免疫細胞NK細胞攻擊后的形態(tài)變化、數(shù)量減少等情況,通過自帶的STAT分析軟件,可以量化靶細胞的數(shù)量及熒光強度變化結果。這種方法比傳統(tǒng)的顯微鏡觀察更為直觀、準確,大大提高了實驗成功率!
圖2 JuLI™ Stage置于培養(yǎng)箱示意圖
圖3 JuLI™ Stage配備的3個軟件及對應軟件下的具體功能(拍攝/編輯/分析軟件)
圖4 熒光細胞計數(shù)結果展示
四、JuLI™ Stage文獻案例
來自浙江科技大學生命科學院的研究人員在《Immunobiology》期刊發(fā)表名為“PiggyBac-engineered T cells expressing a glypican-3-specific chimeric antigen receptor show potent activities against hepatocellular carcinoma”的文章。在這篇文章中,老師T細胞和癌細胞共培養(yǎng),使用JuLI™ Stage對其進行監(jiān)測,間隔8分鐘拍攝一輪,共拍攝24h。結果表示GPC3CAR-T 細胞只對 SK-HEP-1-GPC3+ 細胞產(chǎn)生細胞毒性,導致粘附的腫瘤細胞縮小和上浮。而改造的 T 細胞對 GPC3 陰性的 SK-HEP-1 細胞沒有影響,腫瘤細胞仍增殖良好,與 MOCK-T 細胞組相似。
圖5 T細胞-癌細胞共培養(yǎng)實時監(jiān)測
參考文獻:
[1]Chen DS, Mellman I. Oncology meets immunology: the cancer-immunity cycle. Immunity. 2013 Jul 25;39(1):1-10.
[2]Wang P, Qin W, Liu T, Jiang D, Cui L, Liu X, Fang Y, Tang X, Jin H, Qian Q. PiggyBac-engineered T cells expressing a glypican-3-specific chimeric antigen receptor show potent activities against hepatocellular carcinoma. Immunobiology. 2020 Jan;225(1):151850.