Abstract T cell entry into inflamed tissue requires firm adhesion, cell spreading, and migration along and through the endothelial wall. These events require the T cell integrins LFA-1 and VLA-4 and their endothelial ligands ICAM-1 and VCAM-1, respectively. T cells migrate against the direction of shear flow on ICAM-1 and with the direction of shear flow on VCAM-1, suggesting that these two ligands trigger distinct cellular responses. However, the contribution of specific signaling events downstream of LFA-1 and VLA-4 has not been explored. Using primary mouse T cells, we found that engagement of LFA-1, but not VLA-4, induces cell shape changes associated with rapid 2D migration. Moreover, LFA-1 ligation results in activation of the PI3K and ERK pathways, and phosphorylation of multiple kinases and adaptor proteins, while VLA-4 ligation triggers only a subset of these signaling events. Importantly, T cells lacking Crk adaptor proteins, key LFA-1 signaling intermediates, or the ubiquitin ligase cCbl, failed to migrate against the direction of shear flow on ICAM-1. These studies identify novel signaling differences downstream of LFA-1 and VLA-4 that drive T cell migratory behavior. Summary Statement Inflammatory responses require leukocyte migration along the vascular wall. We show that signaling from β2, but not β1, integrins induces cytoskeletal changes needed for upstream migration under shear flow.

Glioblastoma (GBM) is the most common primary adult malignant brain tumor. Recurrence is driven invading tumor cells that escape surgical resection and demonstrate resistance to standard-of-care chemotherapy and radiotherapy. A large body of research has been conducted on tumor cell motility. However, typical in vitro models make use of polystyrene culture dishes, which exhibit significantly different physical parameters than brain tissue. Here we report on the use of human organotypic brain slices as an ex vivo approach for the dynamic study of GBM cell motility. Temporal lobectomy tissue from epilepsy patients was obtained and cut into 350μm thick slices. After the tissue slices had a week's incubation for recovery, fluorescently labeled tumor cells were seeded. We then tracked individual tumor cells using time-lapse fluorescent confocal microscopy. Quantification of motility characteristics, including mean squared displacement, total path length, and consistency, allowed for comparison of different conditions, including knockdown of cell surface proteins integrin αv (ITGAV) and CD44. Human organotypics demonstrated minimal variability across specimen in terms of motility parameters, including total path length, averaged instantaneous velocity, and consistency. Knockdown of the traditional motility protein ITGAV showed little effect on overall motility while knockdown of CD44 resulted in a significant reduction in both averaged instantaneous velocity and total path length. When the same parameters were examined using Matrigel, ITGAV and CD44 both showed decreased motility, highlighting the impact of the physical environment on cell behavior. Finally, cell motility in mouse organotypic slices was decreased when compared to human organotypic slices. Here we demonstrate the use of human organotypic brain slices in the study of GBM cell invasion. This model system offers a physiologically-relevant environment in which to examine the dynamic process of cell motility.