Zeitschrift für klinische und zelluläre Immunologie
Offener Zugang

Abstrakt

Dynamische Aktivierung von T-Zellen und Funktionsanalyse im Nanoliter-Tröpfchen-Microarray

Saheli Sarkar, Vinny Motwani, Pooja Sabhachandani, Noa Cohen und Tania Konry

Ziel: Die Charakterisierung der Heterogenität von Immunreaktionen erfordert die Bewertung dynamischer Einzelzellreaktionen sowie der Interaktionen zwischen den verschiedenen Immunzell-Subtypen. Die Reifung und Aktivierung von Effektorzellen wird durch zellkontaktabhängige und durch lösliche Faktoren vermittelte parakrine Signale reguliert. Derzeit stehen nur wenige Methoden zur Verfügung, die eine dynamische Untersuchung beider Prozesse gleichzeitig ermöglichen, ohne nicht anhaftende Zellen physisch einzuschränken und Übersprechen von benachbarten Zellpaaren zu vermeiden. Wir beschreiben hier eine mikrofluidische Tröpfchen-Mikroarray-Plattform, die eine schnelle Funktionsanalyse von Einzelzellreaktionen und die gemeinsame Verkapselung heterotypischer Zellpaare ermöglicht und uns so die Bewertung des dynamischen Aktivierungszustands primärer T-Zellen ermöglicht.
Methoden: Die mikrofluidische Tröpfchenplattform ermöglicht die Erzeugung und das Andocken monodisperser Tröpfchen mit einem Nanolitervolumen (0,523 nL) und ermöglicht die Überwachung von tausend Tröpfchen pro Experiment. Einzelne menschliche T-Zellen wurden in Tröpfchen verkapselt und auf dem Chip mit dem Calciumionophor Ionomycin stimuliert. T-Zellen wurden außerdem gemeinsam mit dendritischen Zellen eingekapselt, die durch Ovalbuminpeptid aktiviert wurden, gefolgt von einer dynamischen Überwachung des Kalziumsignals.
Ergebnisse: Ionomycin-stimulierte Zellen zeigten Schwankungen in der Kalziumsignalisierung im Vergleich zur Kontrollgruppe. Beide Zellpopulationen zeigten eine ausgeprägte Heterogenität in den Reaktionen. Eine Kalziumsignalisierung wurde in T-Zellen unmittelbar nach dem Kontakt mit DCs beobachtet, was auf ein frühes Aktivierungssignal hindeutet. T-Zellen zeigten außerdem einen nicht kontaktvermittelten Anstieg des Kalziumspiegels, obwohl diese Reaktion im Vergleich zu kontaktvermittelten Signalen verzögert war.
Schlussfolgerungen: Unsere Ergebnisse legen nahe, dass diese auf Nanoliter-Tröpfchen-Arrays basierende mikrofluidische Plattform eine vielversprechende Technik zur Bewertung der Heterogenität in verschiedenen Arten von zellulären Reaktionen, zur Erkennung früher/verzögerter Signalereignisse und zur Phänotypisierung lebender Immunzellen ist