En réalisant un dosage ELISPOT de l'IFN-γ avec une lignée de cellules T CD8 établie à partir du sujet 1, on a déterminé que la région HPV 16 E6 46-70 contenait un épitope pour les cellules T1 (Fig. 2), et les cellules T spécifiques de cet épitope ont été sélectionnées en fonction de leur sécrétion d'IFN-γ avant le début de ce protocole (Fig. 1).
1. Dilution limitante de lymphocytes T spécifiques d'épitope
- Préparez le mélange de cellules nourricières en combinant des cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC) allogéniques irradiées (4 000 rad) à 5 x 105 cellules/ml, des lignées cellulaires lymphoblastoïdes (LCL) allogéniques irradiées (5 000 rad) à 5 x 104 cellules/ml et de la phytohémagglutinine (PHA) à 0,1 μg/ml dans un milieu Yssel complet contenant 1 % de sérum humain poolé. Manipulez les cellules en conditions stériles tout au long du protocole.
- Effectuez une dilution en série des lymphocytes T spécifiques de l'épitope isolés (Fig. 3) à l’aide du mélange de cellules nourricières jusqu’à une concentration de 0,5 cellule/100 μl ou 5 cellules/1 ml. Utilisez environ 3 x 103 lymphocytes T spécifiques de l'épitope.
- Répartissez 100 μl/puits de lymphocytes T spécifiques de l'épitope dilués dans un total de 30 à 60 plaques de 96 puits à fond rond à l’aide d’une pipette multicanal.
- Incubez les plaques dans une étuve à 37 °C, 5 % CO2.
- Au jour 5, ajoutez 100 μl de milieu Yssel complet contenant 20 u/ml d’interleukine-2 humaine recombinante (rhIL-2).
- Identifiez visuellement les clones de lymphocytes T en prolifération dans les plaques de 96 puits à fond rond en fonction de la taille importante de leurs culots au fond des puits.
- Aux jours 11 à 14, préparez un nouveau mélange de cellules nourricières en combinant des PBMC allogéniques irradiées (4 000 rad) à 1 x 106 cellules/ml, des LCL allogéniques irradiées (5 000 rad) à 1 x 105 cellules/ml et de la PHA à 0,1 μg/ml dans un milieu Yssel complet. Répartissez ce nouveau mélange de cellules nourricières dans une plaque de 24 puits à raison de 1 ml/puits.
- Aspirez individuellement les clones de lymphocytes T de chaque puits à l’aide d’une micropipette pouvant contenir environ 200 μl de volume.
- Distribuez individuellement les clones de lymphocytes T dans la plaque de 24 puits contenant le nouveau mélange de cellules nourricières. Répétez jusqu’à ce que tous les clones de lymphocytes T aient été transférés.
2. Identification de clones de lymphocytes T spécifiques d'épitopes à l'aide d'un dosage ELISPOT à haut débit (adapté d'une méthode décrite par Larsson et al.5)
- Recouvrir 2 plaques stériles pour ELISPOT (Multiscreen-HA ; Millipore, Bedford, MA) avec 50 μl/puits d'anticorps monoclonal primaire anti-IFN-γ (clone D1K, Mabtech, Stockholm, Suède) dilué à 5 μg/ml dans du tampon phosphate salin stérile de qualité pour culture cellulaire (PBS) pendant au moins 1 heure à 4 °C.
- Laver les puits avec 150 à 200 μl/puits de PBS en versant et en éliminant. Répéter trois fois supplémentaires.
- Bloquer la liaison non spécifique en ajoutant 50 μl/puits de sérum humain poolé dilué à 5 % dans le RPMI 1640 pendant au moins 1 heure à 37 °C, 5 % CO2. Éliminer les grosses bulles en les perçant avec une aiguille stérile.
- Ensemencer 1 x 105 LCL autologues2 dans 50 μl de RPMI 1640 contenant 5 % de sérum humain par puits.
- Mélanger les cellules dans chaque puits de la plaque 24 puits contenant les clones de lymphocytes T à l’aide d’une pipette de 1 ml. Transférer 100 μl par puits dans un tube Eppendorf stérile. Ajouter 500 μl de RPMI 1640 avec 5 % de sérum humain poolé à chaque tube Eppendorf, puis centrifuger dans une microcentrifugeuse à 3 000 tr/min pendant 5 min.
- Éliminer le surnageant des tubes Eppendorf, ajouter 110 μl de RPMI 1640 avec 5 % de sérum humain par tube, puis resuspendre les cellules à l’aide d’un vortex.
- Ensemencer 50 μl de milieu contenant un clone spécifique de lymphocytes T, indépendamment du nombre de cellules, dans des puits identiquement positionnés des 2 plaques, pour un criblage rapide. Répéter pour tous les clones de lymphocytes T. En supprimant les étapes de comptage cellulaire, un grand nombre de clones de lymphocytes T peut être testé simultanément.
- Combiner le milieu restant provenant de plusieurs tubes Eppendorf, puis ensemencer 50 μl dans les puits suivants identiquement positionnés, qui serviront de puits de contrôle positif auxquels sera ajouté le PHA.
- Ajouter 50 μl de RPMI 1640 avec 5 % de sérum humain poolé à chaque puits qui servira de puits de contrôle négatif, ne contenant pas de clones de lymphocytes T.
- Ajouter les peptides contenus dans la région positive (Tableau 1) à raison de 50 μl/puits pour une concentration finale de 10 μM/peptide. Les stocks de peptides sont dissous à 5 mM chacun dans 5 % à 15 % de diméthylsulfoxyde dans du PBS, selon la solubilité des peptides. Chaque puits contiendra un volume total de 200 μl (50 μl de solution de blocage, 50 μl de LCL, 50 μl de clones de lymphocytes T et 50 μl de peptides).
- Ajouter 50 μl de PHA (concentration finale de 10 μg/ml) aux puits de contrôle positif.
- Ajouter 50 μl de RPMI 1640 avec 5 % de sérum humain poolé aux puits de contrôle négatif.
- Incuber toute la nuit à 37 °C, 5 % CO2.
- Laver les puits avec 150 à 200 μl/puits de PBS contenant 0,05 % de Tween-20 en versant et en éliminant. Répéter trois fois supplémentaires.
- Ajouter 50 μl de PBS contenant 1 μg/ml d’anticorps monoclonal anti-IFN-γ marqué à la biotine (clone 7B-6, Mabtech), puis incuber à 37 °C, 5 % CO2 pendant 2 heures. Éliminer les grosses bulles en les perçant avec une aiguille.
- Vingt minutes avant la fin de l’incubation de 2 heures, préparer le réactif d’avidine liant la biotine conjuguée à la peroxydase de raifort H (kit Vectastain Elite ABC ; Vector Laboratories, Inc., Burlingame, CA) en ajoutant 2 gouttes de solution A et 2 gouttes de solution B à 5 ml de PBS contenant 0,1 % de Tween-20.
- Laver les puits avec 150 à 200 μl/puits de PBS contenant 0,1 % de Tween-20 en versant et en éliminant. Répéter trois fois supplémentaires.
- Ensemencer 50 μl/puits de peroxydase de raifort biotinylée H, puis incuber à 37 °C, 5 % CO2 pendant 1 heure. Éliminer les grosses bulles en les perçant avec une aiguille.
- Laver les puits avec 150 à 200 μl/puits de PBS contenant 0,1 % de Tween-20 en versant et en éliminant. Répéter trois fois supplémentaires.
- Ensemencer 50 μl/puits d’un réactif colorant appelé diaminobenzidine (DAB) stable, à température ambiante pendant 5 minutes. Éliminer les grosses bulles en les perçant avec une aiguille.
- Laver les puits avec 150 à 200 μl/puits d’eau déionisée en versant et en éliminant. Répéter deux fois supplémentaires.
- Laisser la plaque sécher complètement.
- Compter les taches à l’aide d’un microscope stéréoscopique ou d’un lecteur automatisé d’ELISPOT (AID ELISPOT Classic Reader ; Autoimmun Diagnostika GmbH, Strassberg, Allemagne).
3. Confirmation de la nature spécifique de l'épitope des clones de lymphocytes T à l'aide d'un test ELISPOT (Figure 4)
- Sélectionnez des clones de lymphocytes T en bonne croissance. Réalisez un dosage ELISPOT comme décrit ci-dessus, sauf que 1 x 105 LCL autologues et 1 x 103 cellules par clone de lymphocytes T seront mis en culture par puits, en présence de chacun des trois peptides contenus dans la région (Tableau 1) à 10 μM. Mettez en place le dosage en double ou en triple exemplaire.
4. Déterminer si l'épitope est traité de manière endogène (Fig. 5)
- Sélectionner des clones de lymphocytes T en bonne croissance. Réaliser un dosage ELISPOT comme décrit précédemment, sauf que 1 x 105 LCL autologues infectées par un virus vaccinal recombinant exprimant E6 et E7 du VPH 16 6 (avant le dosage) ou non (souche sauvage, souche WR) (multiplicité d'infection de 5 pendant 1 heure) ainsi que 1 x 103 cellules par clone de lymphocytes T par puits seront ensemencées.
5. Caractérisation de la séquence minimale et optimale de l'épitope T (Fig. 6a, 6b et 6c)
- Sélectionner des clones de lymphocytes T en bonne croissance. Réaliser un test ELISPOT comme décrit ci-dessus, sauf que 1 x 105 LCL autologues et 1 x 103 cellules de clone de lymphocytes T par puits seront mis en culture avec l'un des peptides recouvrants de 9 acides aminés couvrant la région (Tableau 1) à 10 μM (Fig. 6a).
- Réaliser un test ELISPOT comme décrit ci-dessus, sauf que 1 x 105 LCL autologues et 1 x 103 cellules de clone de lymphocytes T par puits seront mis en culture avec l'un des peptides de longueurs variables (Tableau 1) à 10 μM (Fig. 6b).
- Réaliser un test ELISPOT comme décrit ci-dessus, sauf que 1 x 105 LCL autologues et 1 x 103 cellules de clone de lymphocytes T par puits seront mis en culture avec quelques peptides les plus susceptibles de contenir la séquence minimale et optimale d'acides aminés. Ces peptides seront testés à des concentrations allant de 10-5 M à 10-10 M (Fig. 6c).
6. Identification de l'élément de restriction à l'aide du test ELISPOT (Figure 7)
- Sélectionnez des clones de lymphocytes T en bonne croissance. Réalisez un test ELISPOT comme décrit ci-dessus, sauf que 1 x 103 cellules par puits du clone de lymphocytes T seront ensemencées avec le peptide minimal et optimal à 10 μM. Cent mille LCL allogéniques par puits partageant une ou deux molécules HLA de classe I avec le sujet étudié seront également ensemencés.
7. Étude de la réactivité croisée des clones de lymphocytes T spécifiques d'épitopes avec des séquences d'acides aminés homologues provenant d'autres types de VPH à haut risque (Fig. 8)
- Sélectionnez des clones de lymphocytes T en bonne croissance. Réalisez un dosage ELISPOT comme décrit ci-dessus, sauf que 1 x 103 cellules par puits de clone de lymphocytes T seront ensemencées avec des peptides (10 μM) contenant des séquences d'acides aminés homologues provenant d'autres types de VPH à haut risque (Tableau 2). Cent mille LCL autologues par puits ainsi que des LCL allogéniques exprimant les molécules de classe I HLA restrictives seront également ensemencés dans des puits respectifs.
8. Résultats représentatifs
Le sujet 1 présenté ici était une femme afro-américaine âgée de 22 ans, ayant récemment reçu un diagnostic de lésion intraépithéliale squameuse de haut grade par biopsie. Elle s'est présentée pour un traitement par conisation électrique au jour de la collecte des lymphocytes T1. Le test ELISPOT de sa lignée de lymphocytes T CD8 a montré que la région HPV 16 E6 46-70 (chaque région étant testée avec trois peptides recouvrants de 15 acides aminés) contenait un épitope T-cellulaire (Fig. 2). Le nombre de lymphocytes T spécifiques de l'épitope sélectionnés sur la base de la sécrétion d'IFN-γ était de 1,2 × 105. Après avoir effectué une dilution limitante (Fig. 3) sur un cinquième des cellules sélectionnées, 262 clones de lymphocytes T ont été récoltés. Les cellules sélectionnées restantes n'ont pas été utilisées, car la première tentative de clonage des lymphocytes T a été couronnée de succès. Le test ELISPOT à haut débit réalisé sur 94 de ces clones a identifié 62 clones positifs au criblage, facilement visibles macroscopiquement sur la plaque ELISPOT. Les clones restants n'ont pas été testés, puisque le premier test ELISPOT avait déjà identifié des clones de lymphocytes T spécifiques du peptide. Huit clones positifs au criblage et présentant une bonne croissance ont été retestés individuellement avec les trois peptides de 15 acides aminés couvrant la région (Fig. 4). Tous les clones de lymphocytes T ont réagi positivement aux peptides HPV 16 E6 51-65, 6 des 8 clones ont réagi positivement au peptide E6 46-60, et aucun clone n'a réagi au peptide E6 56-70. Des tests réalisés avec des LCL autologues infectés par un virus vaccinia recombinant exprimant la protéine E6 ou E7 du HPV 16 ont démontré que les clones de lymphocytes T reconnaissent un épitope E6 endogènement traité (Fig. 5). Des tests avec une série de peptides recouvrants de 9 acides aminés couvrant la région HPV 16 46-65 (Tableau 1) ont montré la meilleure réponse avec le peptide E6 53-61 (Fig. 6a). Les deux peptides de 10 acides aminés contenant le peptide E6 53-61, les deux peptides de 8 acides aminés inclus dans le peptide E6 53-61, ainsi qu’un peptide de 11 acides aminés contenant les deux peptides de 10 acides aminés ont été testés, et le peptide E6 52-61 (10-mer) s'est révélé être la séquence minimale et optimale de façon la plus constante (Fig. 6b). Toutefois, le peptide E6 53-61 (9-mer) a induit une réponse tout aussi forte avec le clone de lymphocytes T n°79. Ce clone a été testé avec ces deux peptides sur une gamme plus large de concentrations, et le peptide E6 52-61 (10-mer) a conservé la positivité bien plus efficacement que le peptide E6 53-61 (9-mer) à des concentrations plus faibles de peptide (Fig. 6c). Le peptide plus long E6 52-62 (11-mer) n’a pas été testé, car l’objectif était de définir la séquence la plus courte induisant une réponse robuste. Le peptide E6 52-61 (10-mer) a été identifié comme contenant la séquence minimale et optimale.
La molécule HLA de classe I restreinte de l'épitope T CD8 peut être analysée à l'aide d'un test ELISPOT utilisant des LCL allogéniques exprimant une ou deux molécules HLA de classe I communes avec le sujet. Toutefois, les résultats ont été non concluants pour le sujet 1 en raison d'un fort bruit de fond observé dans le test ELISPOT. La molécule HLA de classe I restreinte pour le sujet 1 a ensuite été identifiée comme étant B58 à l'aide d'un test de libération de chrome (données non montrées). Fig. 7 présente un exemple provenant d'un autre sujet [sujet A, chez qui on a observé la détection de la séquence minimale et optimale E6 75-83 (KFYSKISEY), comme décrit par Wang et al.]7. Une forte positivité est observée avec un LCL exprimant les molécules B62 et Cw3, tandis qu'une positivité de fond est observée avec un LCL exprimant Cw3. Un test de libération de chrome a confirmé que la molécule B62 était l'élément restreint pour le sujet A7.
Certaines régions du génome du VPH sont fortement conservées, et des séquences homologues aux régions E6 52-61 du VPH 16 étaient présentes dans 13 autres types de VPH à haut risque (Tableau 2). Une forte reconnaissance croisée (>50 % des unités formant des taches pour le peptide E6 52-61 du VPH 16) a été démontrée pour 8 des 13 types de VPH à haut risque (Fig. 8).

Figure 1. Schéma général décrivant la série d'expériences permettant de caractériser de nouveaux épitopes T. Cet article décrit le protocole à partir de la troisième case en partant du haut.

Figure 2. Un test ELISPOT réalisé afin d'identifier la (ou les) région(s) contenant l'épitope pour les lymphocytes T. Cent mille lymphocytes T CD8 stimulés in vitro par puits ont été mis en culture avec trois peptides recouvrants de 15 acides aminés (10 μM chacun), couvrant chaque région des protéines E6 et E7 du VPH 16. Cet exemple provenant du sujet 1 a montré la présence d'un épitope pour les lymphocytes T dans la région E6 46-70. Les barres représentent les erreurs standards des moyennes.

Figure 3. Schéma illustrant la dilution de cellules T spécifiques d'un épitope à l'aide d'un mélange de cellules nourricières jusqu'à une concentration de 0,5 cellule par puits.

Figure 4. Un test ELISPOT réalisé afin d'identifier les sous-régions contenant l'épitope pour les lymphocytes T en testant individuellement les trois peptides de 15 acides aminés. Cet exemple provenant du Sujet 1 a montré la présence de l'épitope dans les sous-régions E6 46-60 et E6 51-65. Les barres représentent les erreurs standards des moyennes.

Figure 5. Un test ELISPOT réalisé afin d'examiner si l'épitope des lymphocytes T est présenté de manière endogène. Cet exemple provenant du sujet 1 a révélé que les clones de lymphocytes T reconnaissaient un épitope E6 traité de manière endogène. Les barres représentent les erreurs standards des moyennes.

Figure 6. Des dosages ELISPOT réalisés pour caractériser la séquence peptidique minimale et optimale de l'épitope T-cellulaire. Les mêmes clones ont été utilisés chaque fois que possible. (a) Un dosage ELISPOT réalisé à l'aide de peptides recouvrants de 9 acides aminés. Cet exemple provenant du sujet 1 a révélé que l'épitope se situe dans la sous-région E6 53-61. (b) Un dosage ELISPOT réalisé afin d'identifier la séquence peptidique minimale et optimale, en utilisant des peptides de longueurs variables. Cet exemple a montré que la séquence peptidique la plus courte et optimale était le plus souvent le peptide E6 52-61, suivi par le peptide E6 53-61. (c) Un dosage ELISPOT réalisé pour confirmer quel peptide contient la séquence minimale et optimale. Le peptide E6 52-61 a conservé une réponse positive à des concentrations plus faibles et a été déterminé comme étant la séquence minimale et optimale. Les barres représentent les erreurs standards de la moyenne.

Figure 7. Un test ELISPOT réalisé afin d'identifier la molécule HLA de classe I restrictrice. Cet exemple appuie l'hypothèse selon laquelle la molécule B62 est l'élément de restriction pour le clone de lymphocytes T CD8 du sujet A reconnaissant l'épitope HPV 16 E6 75-837. Ceci a été confirmé par un test de libération de chrome. Les barres représentent les erreurs standards des moyennes.

Figure 8. Un test ELISPOT réalisé pour évaluer la réactivité croisée des clones de lymphocytes T spécifiques de la séquence 52-61 du VPH 16 envers des séquences similaires provenant d'autres types de VPH à haut risque (Tableau 2). Cet exemple provenant du Sujet 1 a montré une réactivité croisée importante (>50 % de positivité par rapport au VPH 16 52-61) pour 8 des 13 autres types de VPH à haut risque examinés. Les barres représentent les erreurs standards des moyennes.
| Type de VPH | Résidus AA* | Séquence^ |
| 16 | E6 46-60 (15) | RREVYDFAFRDLCIV |
| 16 | E6 51-65 (15) | DFAFRDLCIVYRDGN |
| 16 | E6 56-70 (15) | DLCIVYRDGNPYAVC |
| 16 | E6 52-62 (11) | FAFRDLCIVYR |
| 16 | E6 52-61 (10) | FAFRDLCIVY |
| 16 | E6 53-62 (10) | AFRDLCIVYR |
| 16 | E6 46-54 (9) | RREVYDFAF |
| 16 | E6 47-55 (9) | REVYDFAFR |
| 16 | E6 48-56 (9) | EVYDFAFRD |
| 16 | E6 49-57 (9) | VYDFAFRDL |
| 16 | E6 50-58 (9) | YDFAFRDLC |
| 16 | E6 51-59 (9) | DFAFRDLCI |
| 16 | E6 52-60 (9) | FAFRDLCIV |
| 16 | E6 53-61 (9) | AFRDLCIVY |
| 16 | E6 54-62 (9) | FRDLCIVYR |
| 16 | E6 55-63 (9) | RDLCIVYRD |
| 16 | E6 56-64 (9) | DLCIVYRDG |
| 16 | E6 57-65 (9) | LCIVYRDGN |
| 16 | E6 53-60 (8) | AFRDLCIV |
| 16 | E6 54-61 (8) | FRDLCIVY |
* Le nombre d'acides aminés est indiqué entre parenthèses.
Tableau 1. Séquences en acides aminés des peptides E6 du VPH 16 utilisés pour définir la séquence peptidique antigénique minimale et optimale.
| Type de VPH | Résidus A A* | Séquence^ |
| 16 | E6 52-61(10) | FAFRDLCIVY |
| 18 | E6 47-56 (10) | FAFKDLFVVY |
| 31 | E6 45-54 (10) | FAFTDLTIVY |
| 33 | E6 45-54 (10) | FAFADLTVVY |
| 35 | E6 45-54 (10) | FACYDLCIVY |
| 39 | E6 47-56 (10) | FAFSDLYVVY |
| 45 | E6 47-56 (10) | FAFSDLYVVY |
| 51 | E6 45-54 (10) | VAFTEIKIVY |
| 52 | E6 45-54 (10) | FLFTDLRIVY |
| 56 | E6 48-57 (10) | FACTELKLVY |
| 58 | E6 45-54 (10) | FVFADLRIVY |
| 59 | E6 47-56 (10) | FAFNDLFIVY |
| 68 | E6 47-56 (10) | FAFGDLNVVY |
| 73 | E6 45-54 (10) | FAFSDLCIVY |
* Le nombre d'acides aminés est indiqué entre parenthèses.
^ Les résidus d'acides aminés différents de ceux de l'épitope E6 du VPH-16 52-61 sont indiqués en caractères gras.
Tableau 2. Séquences d'acides aminés des peptides, issus de types de VPH à haut risque, homologues des épitopes T CD8 du VPH 16 E6 52-61, testés pour évaluer la reconnaissance croisée.