本文介绍了一种通过过继性细胞转移(ACT)将干细胞来源的病毒抗原(Ag)特异性T淋巴细胞移植到小鼠体内,从而有效抑制乙型肝炎病毒(HBV)复制的实验方案。该方法可进一步优化,用于HBV感染的潜在ACT免疫治疗研究。
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本文介绍了一种通过过继性细胞转移(ACT)将干细胞来源的病毒抗原(Ag)特异性T淋巴细胞移植到小鼠体内,从而有效抑制乙型肝炎病毒(HBV)复制的实验方案。该方法可进一步优化,用于HBV感染的潜在ACT免疫治疗研究。
乙型肝炎病毒(HBV)感染是一个全球性的健康问题。全球有超过3.5亿人受其影响,HBV感染仍是肝癌的首要病因,这在发展中国家尤为令人关注。免疫系统未能对HBV产生有效的免疫应答,会导致慢性感染。尽管已有HBV疫苗并正在开发新型抗病毒药物,清除病毒储存细胞仍是当前重要的健康课题。本文介绍一种由诱导性多能干细胞(iPSCs)衍生的病毒抗原(Ag)特异性CD8+细胞毒性T淋巴细胞(CTLs)(即iPSC-CTLs)的生成方法,这类细胞具有抑制HBV复制的能力。通过将HBV表达质粒pAAV/HBV1.2经水动力注射导入小鼠肝脏,可有效诱导HBV复制。随后过继转移HBV表面抗原特异性的鼠源iPSC-CTLs,可显著抑制肝脏和血液中的HBV复制,并阻止肝细胞中HBV表面抗原的表达。该方法展示了经水动力注射后小鼠体内HBV的复制情况,以及干细胞来源的病毒抗原特异性CTLs对HBV复制的抑制作用。本实验方案为HBV免疫治疗提供了一种有效的研究方法。
急性感染后,适应性免疫系统(即体液免疫和细胞免疫)可控制大部分与乙型肝炎病毒(HBV)相关的急性肝炎。然而,在HBV流行地区,仍有部分人群无法清除病毒,进而转变为慢性感染者。全球超过25%的慢性患者(>2.5亿人)会发展为进行性肝病,最终导致肝硬化和/或肝细胞癌(HCC)1。因此,彻底清除持续感染的细胞仍然是一个重大的公共卫生问题,尽管目前已存在有效的疫苗2,且多种抗病毒药物正在研发中。HBV感染的标准治疗包括干扰素-α(IFN-α)、核苷类似物和核苷酸类似物。这些药物具有直接抗病毒活性以及免疫调节能力。然而,在接受治疗的患者中,仅有约20%出现HBe抗原(Ag)+向抗-HBe抗体(Ab)的血清学转换,并伴随血清HBV脱氧核糖核酸 (DNA)的消失;而通过HBsAg清除所证实的完全免疫学控制率则不超过5%3。此外,治疗应答通常难以持久。使用重组HBsAg进行的预防性疫苗接种在防止感染方面高度有效,但以HBsAg为基础的治疗性疫苗却未能奏效。显然,T细胞介导的免疫应答在控制HBV感染及肝脏损伤中起着关键作用;但在慢性肝炎患者中,HBV特异性T细胞常被清除、功能失调或进入耗竭状态4,5,6。因此,在持续HBV感染个体中,迄今为止所有试图通过抗病毒治疗、免疫调节细胞因子或治愈性免疫接种来恢复HBV特异性免疫(即基于T细胞的免疫)的努力均未取得成功。
乙型肝炎病毒(HBV)抗原特异性T细胞的过继性细胞转移(ACT)是一种有效的治疗方法,旨在最终清除残留的HBV感染肝细胞7,8。将HBV特异性细胞毒性T淋巴细胞(CTL)过继转移至HBV感染的小鼠体内,可引起短暂且轻微的肝炎,并显著降低肝细胞中HBV核糖核酸(RNA)转录水平。在这些研究中,CTL并未抑制HBV基因的转录,而是促进了HBV转录产物的降解9。HBV特异性CTL在预防病毒感染及介导HBV清除过程中发挥重要作用10,11。对于基于ACT的治疗策略,体外扩增具有高反应活性、适用于体内重定植的HBV特异性T细胞被认为是理想方法12,13,14;然而,目前的技术手段在从患者体内生成、分离和培养足量且具备理想功能特性的HBV特异性T细胞方面仍存在局限性,限制了其在潜在治疗中的应用。
尽管临床试验通过工程化T细胞针对乙型肝炎病毒(HBV)感染的肝细胞,展示了细胞治疗在安全性、可行性及前瞻性治疗活性方面的潜力,但仍存在担忧,即由于T细胞受体(TCR)错配导致的交叉反应15,16、非特异性TCR对非靶抗原的识别17,以及嵌合抗原受体(CAR)对健康组织的靶向但非靶向毒性18,19,可能引发不良免疫反应。目前,经基因修饰的T细胞通常为中晚期效应T细胞,在体内仅能短期存留。迄今为止,多能干细胞(PSCs)是唯一可用于生成大量初始型单一抗原特异性T细胞的来源20,21,22,23。诱导性多能干细胞(iPSCs)可通过将多个转录因子基因导入患者体细胞而简便地获得,因而具有与胚胎干细胞(ESCs)相似的特性24。由于其高度可塑性及无限自我更新能力,除组织替代外,基于iPSC的治疗策略在再生医学领域具有广泛的应用前景。此外,iPSC相关策略有望显著改进现有的细胞治疗方案。
本方法的总体目标是从诱导多能干细胞(iPSCs)中大量生成乙型肝炎病毒(HBV)特异性的细胞毒性T淋巴细胞(即iPSC-CTLs),用于基于过继性细胞转移(ACT)的免疫治疗。相较于其他技术,该方法的优势在于HBV特异性的iPSC-CTLs具有单一类型的T细胞受体(TCR)和初始T细胞表型,从而在ACT后能够促进更多记忆T细胞的形成。研究表明,将HBV特异性的iPSC-CTLs进行ACT可增强功能性CD8+ T细胞向肝脏的迁移,并减少给药小鼠肝脏和血液中的HBV复制。该方法揭示了病毒抗原特异性的iPSC-CTLs在HBV免疫治疗中的潜在应用价值,并可进一步拓展用于生成其他病毒抗原特异性的iPSC-T细胞,以实现针对不同病毒的免疫治疗。
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所有动物实验均经德克萨斯农工大学机构动物护理和使用委员会批准&M大学动物护理委员会(IACUC;#2018-0006)批准,并遵循实验室动物护理评估与认证协会的指南进行。实验使用6至9周龄的小鼠。
1. 由iPSCs生成病毒抗原特异性CD8+ T细胞(iPSC-CD8+ T细胞)
2. 通过水动力法递送HBV质粒诱导HBV复制
注意:pAAV/HBV1.2 载体的构建如先前所述9。HBV 1.2 完整 DNA 已插入至 pAAV 载体中。
3. 利用病毒抗原特异性iPSC-CD8+ T细胞的过继性细胞治疗抑制HBV复制
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如图所示,HBV 病毒抗原特异性的 iPSC-CD8+ T细胞通过体外培养系统生成。在将这些病毒抗原特异性的iPSC-CD8进行过继性细胞转移(ACT)后+ T细胞在小鼠模型中显著抑制HBV复制补充文件 1)。小鼠iPSC通过MIDR逆转录病毒载体转导,该载体编码人-鼠嵌合HBV TCR基因(HBs183-191特异性,s183),然后在存在重组Flt3L(rFlt3L)和重组IL-7(rIL-7)的条件下,将基因转导的iPSCs与表达Notch配体(DL1和DL4)分子的OP9-DL1/DL4细胞共培养。体外共培养第28天时,iPSC来源的细胞显著表达CD3和抗原特异性TCR(T细胞标志物)。通过流式细胞术分析CD3+CD8+ 群体结果显示,HBV TCR 转导显著增加了病毒s183特异性CD8+ T细胞(图1).
在体外共培养的第28天,分离CD4
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本方案介绍了一种生成病毒抗原特异性诱导多能干细胞来源的细胞毒性T淋巴细胞(iPSC-CTL)的方法,用于在小鼠模型中通过过继性细胞治疗(ACT)抑制乙型肝炎病毒(HBV)的复制。在慢性HBV感染过程中,病毒基因组会形成一种稳定的迷你染色体,即共价闭合环状DNA(cccDNA),可在肝细胞的整个生命周期中持续存在。靶向清除这种病毒迷你染色体可能实现慢性HBV感染的治愈。目前的抗病毒治疗主要靶向病毒逆转录酶,但极少能够有效建立针对cccDNA驱动的HBV复制的免疫控制。HBV特异性的CD8+ CTL能够介导感染肝细胞的杀伤,并加速cccDNA的清除。然而,在慢性HBV感染患者中,HBV特异性CTL常被清除、功能失调或陷入耗竭状态。使用HBV特异性CTL进行过继性细胞治疗是治疗慢性HBV感染的一种理想策略28,29。初始T细胞或中央记忆T细胞来源的T淋巴细胞(即具有高度反应性的免疫细胞)是ACT疗法的理想效应细胞,因其具有强大的增殖能力、相较于终末分化细胞更低的凋亡倾向,以及对稳态细胞因子优异的响应能力。...
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作者无任何利益冲突需要披露。
作者感谢多伦多综合医院研究所的 Adam J Gehring 博士提供针对 HBs183-91 (s183) (FLLTRILTI) 的 HLA-A2 限制性人-鼠嵌合 T 细胞受体(TCR)基因,以及感谢中国台湾大学的 Pei-Jer Chen 博士提供 pAAV/HBV 1.2 载体。本研究由美国国立卫生研究院资助,资助项目编号为 R01AI121180、R01CA221867 和 R21AI109239,授予 J. S.。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| HHD 小鼠 | 法国巴黎巴斯德研究所 | H-2 I 类基因敲除、HLA-A2.1 转基因(HHD)小鼠 | |
| iPS-MEF-Ng-20D-17 | 理化学研究所细胞库 | APS0001 | |
| SNL76/7 | 美国典型培养物保藏中心(ATCC) | SCRC-1049 | |
| OP9 | 美国典型培养物保藏中心(ATCC) | CRL-2749 | |
| pAAV/HBV1.2 质粒 | 陈培哲博士(中国台湾大学医院,中国台湾) | HBV DNA 构建体 | |
| HBs183-91(s183) (FLLTRILTI) 特异性 TCR 基因 | Adam J Gehring 博士(加拿大多伦多综合医院研究所,多伦多) | FLLTRILTI 特异性、A2 限制性人-鼠嵌合 TCR 基因(Vα34 和 Vβ28) | |
| OVA257–264 特异性 TCR 基因 | Dario A. Vignali 博士(美国宾夕法尼亚州匹兹堡大学) | SIINFEKL 特异性、H-2Kb 限制性 TCR 基因 | |
| 抗 CD3(17A2)抗体 | Biolegend | 100236 | |
| 抗 CD44(IM7)抗体 | BD Pharmingen | 103012 | |
| 抗 CD4(GK1.5)抗体 | Biolegend | 100408 | |
| 抗 CD8(53-6.7)抗体 | Biolegend | 100732 | |
| 抗 IFN-γ(XMG1.2)抗体 | Biolegend | 505810 | |
| 抗 TNF-α(MP6-XT22)抗体 | Biolegend | 506306 | |
| α-MEM | Invitrogen | A10490-01 | |
| 抗 HBs 抗体 | Thermo Fisher | MA5-13059 | |
| ACK 裂解缓冲液 | Lonza | 10-548E | |
| 布雷菲德菌素 A | Sigma | B7651 | |
| DMEM | Invitrogen | ABCD1234 | |
| FBS | Hyclone | SH3007.01 | |
| FACSAria Fusion 细胞分选仪 | BD | 656700 | |
| 明胶 | MilliporeSigma | G9391 | |
| GeneJammer | Agilent | 204130 | |
| HLA-A201-HBs183-91-PE 五聚体 | Proimmune | F027-4A - 27 | |
| HRP 标记抗小鼠二抗 | Invitrogen | A27025 | |
| mFlt-3L | Peprotech | 250-31L | |
| mIL-7 | Peprotech | 217-17 | |
| 核酸酶 S7 | Roche | 10107921001 | |
| 多聚甲醛 | MilliporeSigma | P6148-500G | 注意:致敏性、致癌性、有毒 |
| 破膜缓冲液 | Biolegend | 421002 | |
| 聚凝胺 | MilliporeSigma | 107689 | |
| 含 DAPI 的 ProLong™ Gold 抗荧光淬灭封片剂 | Invitrogen | P36931 | |
| QIAamp MinElute 病毒旋转柱试剂盒 | Qiagen | 57704 |
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