MHC de clase I (MHC-I) moléculas presentan péptidos cortos (8-10 aminoácidos) derivados de proteínas sintetizadas por cada célula. MHC-I las moléculas en las células sanas presentan autas péptidos derivados de proteínas endógenas. Infección viral conduce a la presentación de péptidos derivados de virus no-yo en MHC-I, pero las células infectadas aún presente no péptidos en presencia de grandes cantidades de péptido-MHC propio (pMHC). MHC-es reconocido por el receptor de célula T (TCR) y el correceptor CD8 de las células T. Afinidad de unión del TCR al péptido pMHC es altamente dependiente de la secuencia de péptidos presentados, considerando vinculante CD8 es independiente del péptido. Unión del TCR a pMHC mismo agonista complejo conduce a funciones de activación y efectora de la célula de T. No estimulante pMHC auto complejos no inducen las funciones de activación y efectora de la célula de T, pero pueden mejorar las respuestas de la célula de T a pMHC agonista, a través de un proceso denominado co-agonismo1,2,3. Agonismo de co se ha observado en ratones células de T de CD4 +4,5,6 , así como en ratón y humanos T CD8 + las células7,8,9,10, 11 , 12 , 13. bajo condiciones fisiológicas, las células T necesitan reconocer cantidades limitadas de agonista pMHC encendido antígeno que presenta las células (APCs) Co que presenta altos niveles de no estimulantes pMHC complejos, sugiriendo que co-agonismo contribuye a la óptima T respuestas de la célula in vivo. Celular total superficie MHC de clase los niveles son con frecuencia o durante infecciones virales14 y15de tumores. Esta estrategia de evasión inmune disminuye la presentación de pMHC agonista, pero también reduce la cantidad de agonista Co pMHC me disponibles para la mejora de la activación de células T. Por otra parte, los niveles de expresión superficial alta célula del MHC clase I molécula HLA-C ha demostrado correlacionar con mayor VIH control16, sugiriendo un papel crítico para el total de la clase MHC y expresión en la activación de células T. A pesar de la importancia fisiológica de co-agonismo, su mecanismo molecular aún incompleto se entiende. Esto es en gran parte debido a dificultades técnicas de controlar experimentalmente la cantidad de agonista co presentado pMHC manteniendo agonista pMHC constante.
Desarrollamos un experimental sistema investigar co-agonismo durante la activación de células T CD8 + humana expresando MHC humano clase I moléculas que presenta determinado péptido como polipeptídica única (única cadena MHC-I, figura 1A) en una celda xenogeneicos línea9,10. Cadena simple (sc) agonista pMHC se expresó bajo el control del promotor inducible por tetraciclina en la línea de celular de T-REx CHO derivado de hámster expresando represora tetraciclina; Esto permite muy baja expresión "agujereado" de sc agonista pMHC en la ausencia de tetraciclina y alta sc agonista pMHC expresión después de la adición de la tetraciclina (figura 1BC). Las células de T-REx CHO pMHC expresando agonista de sc fueron entonces supertransfected con no estimulantes agonistas Co sc pMHC-I bajo el control de un promotor constitutivo activo (figura 1BC). Uso de este sistema experimental nos permitió comparar CD8 + células de T respuestas a pMHC agonista en presencia o ausencia de niveles elevados de pMHC no estimulante. Críticamente, desde péptidos y MHC-I cadena pesada son covalente en la scMHC-formatear, esto permite la introducción de mutaciones en las moléculas de MHC que presentan péptidos determinados. Uso de scMHC-I tecnología así nos permitió modular específicamente propiedades TCR o CD8-Unión de agonista o agonista Co pMHC.
Co-agonismo en la activación de células T CD8 + se ha observado con MHC purificado-I complejos que presenta agonistas y agonistas Co péptidos en forma de heterodímeros11,17 o cuántica presentado en los puntos12,13. Primeros trabajos en co-agonismo en la activación de células T CD8 + en el contexto de reconocimiento de agonista pMHC en APC utilizan líneas de células deficientes en TAP2 como CPA. GRIFO se requiere para el transporte de péptidos del citoplasma el retículo endoplasmático, y deficiencia de TAP reduce severamente la piscina de los péptidos de-enlace de clase de MHC disponibles. En la ausencia de péptidos, el naciente complejo de MHC clase I cadena pesada y β2- microglobulina es inestable, resultando en MHC muy bajo-la expresión superficial de la célula. Inicialmente, comparación de las células T estimuladas con antígeno cargado TAP-suficiente - ratón deficiente RMA y líneas celulares de RMA-S, respectivamente, como APC, no reveló ninguna evidencia para co-agonismo en ratón de la activación de la célula de T18. Sin embargo, uso de este sistema experimental no permitían un control preciso sobre la cantidad de agonista pMHC presentado independientemente no estimulante pMHC del uno mismo. Por otra parte, estas dos variedades de células también pueden diferir en la expresión de otras moléculas que modulan la activación de células T, como ligandos a los receptores de la célula de T coestimuladoras o inhibitorios, o moléculas de adhesión.
Posteriormente, hemos desarrollado un protocolo para la carga de las células deficientes en TAP2 RMA-S con péptidos exógenos para permitir la presentación de una cantidad fija de agonista pMHC en la presencia o ausencia de pMHC no estimulante. Esto se logró a través de los siguientes: incubación de TAP2-deficiente RMA-S células a temperaturas más bajas (28 ° C, en lugar de los habituales 37 º C) para estabilizar el vacío MHC clase I cadena pesada/β2 microglobulina complejos19; incubación a 28 ° C con el péptido del agonista exógeno; incubación a 28 ° C en la presencia o ausencia de péptido no estimulantes exógeno; y la incubación a 37 ° C para reducir la expresión superficial de la célula de vacío MHC clase I complejos8,9. Uso de este montaje experimental reveló que la presencia de pMHC no estimulante mayor activación de timocitos de ratón, las células T CD8 + periféricas ingenuo y CTLs8. Mecánico, la presencia de pMHC no estimulantes puede inducir reclutamiento CD8 a la sinapsis inmune de la célula: APC T incluso en ausencia de agonistas pMHC, y pMHC no estimulantes puede mejorar la interacción del TCR con CD8 coreceptor7,8. Sin embargo, este sistema experimental no permite pruebas las contribuciones relativas de TCR y CD8 Unión de correceptores a pMHC agonistas y agonistas Co en la mediación de la mejora de la activación, como modificaciones alterando la Unión TCR o CD8 MHC de clase que me afecta a todas las moléculas de MHC, independientemente el péptido presentado. Por lo tanto utilizamos la clase de MHC sola tecnología de la cadena para superar este problema.
La clase de MHC de cadena única (sc) que formato se ha utilizado antes para mejorar presentación antigénica pMHC para estrategias terapéuticas y para responder preguntas fundamentales sobre los mecanismos de TCR y NK la activación del receptor de la célula y función20,21 . scMHC-consiste en péptidos, β2- microglobulina y MHC-I cadenas pesadas Unidas por dos enlazadores de serina/glicina-ricos flexibles (figura 1A), varias secuencias de vinculador diferentes han sido desarrollados y probados22. scMHC-puedo doblar independientemente de la llave de la complejo y acompañen las proteínas necesarias para pMHC convencional complejo Asamblea20. scMHC-me ha mostrado para doblar correctamente, como determinó la conformación-anticuerpo específico de tinción22 y resolviendo la estructura sc con Cristalografía de rayos x23. El scMHC básico-ha modificado el diseño para mejorar la Unión de baja afinidad péptidos24,25.
Este protocolo describe el uso de scMHC humano-I investigar co-agonismo en CTL humano clon de activación. El protocolo ha sido optimizado para clon humano CTL específico para un epitopo del virus de la Hepatitis B (VHB). HBV es un severo problema de salud en todo el mundo, ya que hay 350 millones las personas infectadas con HBV y la infección crónica de HBV pueden conducir al desarrollo de carcinoma hepatocelular (HCC). Células HCC resultando de la infección de HBV pueden presentar generalmente epítopos derivados de VHB y pueden ser reconocidas por las células de T humanas específicas. Remoción de HBV y el HCC se basa en la respuestas de células T humanas26, pero HCC pacientes a menudo sufren de agotamiento de la célula de T y la célula de T reducido respuestas27. Introducción de HBV específico TCR en las células de T del VHB ha sido probado como una estrategia potencial de inmunoterapia para eliminar de la infección de HBV crónica28. Sin embargo, se desconoce si este método será efectivo en un ajuste clínico, debido a los bajos niveles de superficie MHC-I en hepatocitos humanos29. Por lo tanto, comprender el mecanismo de coagonism puede proporcionar perspectivas alternativas para inmunoterapia de HBV, posiblemente mejorando la presentación de pMHC endógeno para inducir las respuestas de células T mediada por agonismo co. El protocolo abarca todas las medidas necesarias para la investigación en humano co-agonismo: transfección de las células de T-REx CHO con agonistas y agonistas Co sc pMHC, generación de líneas de celulares de T-REx CHO estables, cultura de HBV-específico humano CTL CD8 + T células y activación CTL experimentos de cuantificación de la producción de citoquinas y degranulación en respuesta a células T-REx CHO. Aunque nos centramos en el uso del MHC sc tecnología investigar co-agonismo durante la activación de células T HBV de clase I, debe ser observado que los métodos presentados fácilmente pueden ser adaptados para la investigación sobre otros aspectos de la activación de células T en sistemas de células de T humanas con pMHC conocido-me especificidad.
Este protocolo utiliza un humano CD8 + CTL línea específico para el péptido derivado de HBV E183-91 (FLLTRILTI: "E183")30 presentada en HLA-A2. las moléculas HLA SC que consta de una secuencia señal de humano β2-microglobulina, un péptido de unión de HLA-A2 de interés, un enlazador de glicina/serina, un humano β2-microglobulina, un enlazador de glicina/serina y una A2 cadena pesada puede ser comercialmente sintetizado (figura 1A ). Los plásmidos codificación scA2 construcciones con agonista E183 péptido, o péptidos de31 coagonist VIH GAG (SLYNTVATL) son de los autores a petición. La secuencia del péptido puede cambiarse mediante mutagénesis dirigida de sitio. Un vector inducible por tetraciclina pcDNA5/a se utiliza para expresar la cadena único agonista HLA-A2 con E183 péptido (sc E183-HLA-A2). En presencia del represor de la tetraciclina, la pcDNA5/a plásmido permite sólo muy baja, "leaky" expresión de la proteína de interés; alta expresión puede ser inducida por la adición de la tetraciclina (figura 1BC). Uso de un sistema de expresión inducible por tetraciclina permite control sobre la cantidad de células superficiales agonista pMHC expresión. Una expresión constitutiva plásmido pcDNA3.1 se utiliza para expresar coagonist scA2 con péptido de mordaza (GAG-HLA-A2 de la sc). La expresión regulada de tetraciclina línea de células CHO (T-REx) (línea de células de hámster, no MHC humano endógeno) fue utilizada para expresar construcciones sc-HLA-A2 agonistas y conjunta agonista. Este sistema experimental permite un control preciso sobre pMHC presentación (figura 1): no presentación pMHC (untransfected T-REx), una alta cantidad de presentación de pMHC Co agonista (sc constitutiva expresión de HLA-A2-GAG), una baja cantidad de agonista pMHC presentación (sc E183-HLA-A2 en la ausencia de la tetraciclina), una alta cantidad de presentación pMHC de agonista (sc E183-HLA-A2 en presencia de tetraciclina), una baja cantidad de agonista pMHC presentación y alta expresión de agonista Co pMHC (sc E183-HLA-A2 en el ausencia de tetraciclina y sc constitutiva expresión de HLA-A2-GAG). Uso de este sistema experimental permite un control preciso de cantidades superficie celular de agonista y pMHC coagonist.