我们在这里提出了一种从诱导多能干细胞 (iPSC) 中开发功能性抗原 (Ag) 特异性调节性 T 细胞 (Tregs) 的方法,用于小鼠模型中自身免疫性关节炎的免疫治疗。
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我们在这里提出了一种从诱导多能干细胞 (iPSC) 中开发功能性抗原 (Ag) 特异性调节性 T 细胞 (Tregs) 的方法,用于小鼠模型中自身免疫性关节炎的免疫治疗。
自身免疫疾病的出现是由于免疫自身耐受丧失。调节性T细胞(Treg细胞)是免疫自身耐受的重要介质。调节性T细胞代表约5 -在小鼠和人类成熟的CD4 + T细胞亚群的10%,与约1 -这些Treg细胞在外周血中循环的2%。诱导多能干细胞(iPS细胞)可以分化成官能的Treg,其具有用于自身免疫性疾病的基于细胞的疗法的电位。这里,我们目前开发iPS细胞从抗原(银)特异性调节性T细胞( 即 iPSC的调节性T细胞)的方法。该方法是基于结合转录因子FoxP3的和Ag特异性T细胞受体(TCR)插入的iPSC,然后分化上表达的Notch OP9基质细胞配体三角状(DL)1和DL4。 下列体外分化,所述iPSC的的Treg表达CD4,CD8,CD3,CD25,FoxP3的,和Ag-特异性TCR并能够对于Ag刺激作出响应。该方法已成功地应用于自身免疫性关节炎的基于细胞的疗法在小鼠模型。这些特定的Ag-iPSC的调节性T细胞的过继转移到银 - 诱导的关节炎(AIA)的-bearing小鼠具有降低关节发炎和肿胀,并防止骨损失的能力。
自身免疫性关节炎是一种全身性疾病,其特征是滑膜组织增生和关节软骨、骨骼和韧带进行性破坏1。自身免疫性关节炎中 Tregs 的产生或功能缺陷会导致慢性炎症和组织损伤,因为 Tregs 在防止自身反应性免疫细胞的发展中起着至关重要的作用。
Tregs 的纵是开发以 Ag 依赖性方式抑制炎症的疗法的理想策略。对于基于 Treg 的免疫疗法,转移的 Treg 的特异性对于治疗持续的自身免疫很重要2。为了表现出抑制活性,Tregs 需要迁移并保留在受影响区域,这可以由 TCR 对该位置 Ag 的特异性来指导3。尽管多克隆 Treg 可能包含一小部分细胞群,其中包含来自其 TCR 的这种 Ag 特异性,但这些 Ag 特异性 Treg 的数量通常很低。因此,使用多克隆 Treg 对抗自身免疫性疾病的基于细胞的疗法需要大量 Treg 的过继转移4,5。由于多能干细胞 (PSC) 具有发育成任何类型细胞的能力,因此 Ag 特异性 PSC-Treg 可能被证明是基于 Treg 的免疫疗法的良好候选者。先前的研究表明 PSC 衍生的 T 细胞(包括 Tregs6-8)的成功开发。
在这里,我们描述了一种开发 Ag 特异性 iPSC-Tregs 的方案。我们进一步描述了使用这种 Tregs 在小鼠模型中基于细胞的自身免疫性关节炎疗法。该方法基于使用 Ag 特异性 TCR 和转录因子 FoxP3 对小鼠 iPSC 进行基因修饰。然后在细胞因子 mFlt3L 和 mIL-7 存在下,工程化的 iPSC 在表达 Notch 配体 DL1、DL4 和 MHC-II (I-Ab) 分子的 OP9 基质细胞上分化成 Ag 特异性 Treg。当用 Ag 刺激时,这些 Ag 特异性 iPSC-Treg 可以产生抑制性细胞因子,例如 TGF-β 和 IL-10,并且这种 Treg 的过继转移具有抑制小鼠模型中 AIA 发展的能力。所描述的方案可用于开发干细胞衍生的 Ag 特异性 Tregs,用于潜在的治疗干预。
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所有的动物实验是由医学动物保健委员会的宾夕法尼亚州立大学学院(IACUC协议#45470)批准,并遵守协会的实验动物的评估和认可的准则进行。
1.干细胞培养
2. 在特定的Ag-iPSC的调节性T细胞的体外分化
3. 在体外 Treg细胞的分化和成熟的评价
4. 在体内成熟和抑制自身免疫性关节炎
5.在与高分辨率微型计算机断层扫描(微CT)系统的膝盖骨损失的测量
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如这里所示,在第28天,抗原 - 特异性的Treg基本上表达CD3和抗原特异性T细胞受体,两个T细胞标记。该CD3 +TCRVβ5+人口表示CD4。大多数CD3 +TCRVβ5+ CD4 +细胞也表达CD25,CD127,和CTLA-4,这是在天然存在的Ť 暂存器 (nTregs)和在表达FoxP3的异位性T细胞在升高的水平一般表示的。在源自iPSC的细胞中的FoxP3表达与所述Notch配体体外刺激持续即使经过长期的,通过用流式细胞仪(图1)分析细胞内染色所检测。此外,该抗原特异性iPSC的调节性T细胞产生的抑制细胞因子,例如TGF-β和IL-10的, 在体外用抗原脉冲的脾细胞(图2)的刺激时,指示所述iPSC的调节性T细胞具有潜在的抑制活性。荧光显微镜透露更多的FoxP3 +细胞存在于OVA处理的...
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在这个协议中,一个关键的步骤是TCR / FoxP3基因转导的iPSC的体外分化。 在体外 Notch信号传导诱导发展朝向T细胞谱系。分化的iPSC成CD4 + FOXP3 + Treg细胞,我们使用了OP9-DL1 / DL4 / IA 的B细胞,其中高表达MHC II类分子(ⅠAB)的分子。大部分的iPSC的分化成CD4 +细胞。然而,表面TCR表达后,许多分化的前T细胞失去分化并最终死亡的能力。其结果是,在源自iPSC的官能的Treg细胞数四周体外分化后显着减少。为了避免这种情况,加入IL-2,可以提高在这些时间点的细胞存活。一种替代方法,以驱动特定的Ag-预调节性T细胞的成熟和存活被转移已在体外分化为一周到小鼠预先的Treg。这些预调节性T细胞可以共存ntinue分化和体内成熟另三个星期。使用这种方法,可以从iPS细胞,这是nTregs状,并有抑制在小鼠模型的自身免疫性关节炎的能力可以产生功能性抗原特异性的Treg的人口。
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作者没有什么可透露的。
该项目资助,一部分,根据卫生(R01AI121180,R21AI109239和K18CA151798),美国糖尿病协会全国学院助学金(1-16 IBS-281),和健康的宾夕法尼亚部门(烟草和解基金) JS
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| C57BL/6j 小鼠 | Jackson Laboratory | 664 | |
| B6.129S7 Rag1tm1Mom/J | Jackson Laboratory | 2216 | |
| 抗CD3(2C11)抗体 | BD Pharmingen | 553058 | |
| 抗CD28(37.51)抗体 | BD Pharmingen | 553295 | |
| 抗CD4(GK1.5)抗体 | Biolegend | 100417 | |
| 抗CD8(53–6.7) 抗体 | Biolegend | 100714 | |
| 抗 CD25 (3C7) 抗体 | Biolegend | 101912 | |
| 抗 TCR-&β;(H57597) 抗体 | Biolegend | 109220 | |
| 抗 IL10 | Biolegend | 505010 | |
| 抗 TGF&β; | Biolegend | 141402 | |
| DMEM | Invitrogen | ABCD1234 | |
| α-MEM | Invitrogen | A10490-01 | |
| FBS | Hyclone | SH3007.01 | |
| Brefeldin A | Sigma | B7651 | |
| Polybrene | Sigma | 107689 | |
| Genejammer | 集成科学 | 204130 | |
| ACK 裂解缓冲液 | Lonza | 10-548E | |
| mFlt-3L | peprotech | 250-31L | |
| mIL-7 | peprotech | 217-17 | |
| 明胶 | Sigma | G9391 | |
| 多聚甲醛 | Sigma | P6148-500G | 注意:过敏、致癌、毒性 |
| 透化缓冲液 | Biolegend | ||
| 421002 mBSA | Sigma | A7906 | |
| 卵子白蛋白 | Avantor | 0440-01 | |
| CFA | Difco | 2017014 | |
| Tailveiner 限制 | Braintree scientific | RTV 150-STD |
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