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Research Article
Hung D. Nguyen*1, Phung Thanh Huong*2, Krystal Hossack1, Sanjeev Gurshaney1, Kevin Ezhakunnel1, Thien-Huong Huynh1, Anamaria Morales Alvarez1, Nhat-Tu Le3, Hung N. Luu4,5
1Cancer Division, Burnett School of Biomedical Sciences,University of Central Florida, 2Department of Biochemistry,Hanoi University of Pharmacy, 3Center for Cardiovascular Regeneration, Department of Cardiovascular Sciences,Houston Methodist Research Institute, 4Department of Epidemiology,University of Pittsburgh Graduate School of Public Health, 5Division of Cancer Control and Population Sciences,University of Pittsburgh Medical Center, Hillman Cancer Center
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
La malattia da innesto contro ospite è una complicazione importante dopo il trapianto di midollo osseo allogenico. Le cellule dendritiche svolgono un ruolo critico nella patogenesi della malattia da trapianto contro ospite. L'articolo attuale descrive una nuova piattaforma di trapianto di midollo osseo per studiare il ruolo delle cellule dendritiche nello sviluppo della malattia da trapianto contro ospite e l'effetto innesto contro leucemia.
Il trapianto di midollo osseo allogenico (BMT) è una terapia efficace per le neoplasie ematologiche dovute all'effetto innesto-contro leucemia (GVL) per sradicare i tumori. Tuttavia, la sua applicazione è limitata dallo sviluppo della malattia innesto-contro-ospite (GVHD), una complicazione importante di BMT. Il GVHD viene evocato quando le cellule T negli innesti del donatore riconosconoalloantigeno espresso dalle cellule riceventi e montano attacchi immunologici indesiderati contro i tessuti sani riceventi. Così, le terapie tradizionali sono progettate per sopprimere l'allocazione delle cellule T del donatore. Tuttavia, questi approcci compromettono sostanzialmente l'effetto GVL in modo che la sopravvivenza del destinatario non sia migliorata. Comprendere gli effetti degli approcci terapeutici su BMT, GVL e GVHD, è quindi essenziale. A causa delle capacità di presentazione dell'antigene e di citochina per stimolare le cellule T del donatore, le cellule dendritiche dei donatori (DC) svolgono un ruolo significativo nell'induzione del GVHD. Pertanto, l'indirizzamento dei controller di dominio destinatario diventa un potenziale approccio per il controllo di GVHD. Questo lavoro fornisce una descrizione di una nuova piattaforma BMT per studiare come i DC host regolano le risposte GVH e GVL dopo il trapianto. È inoltre stato presentato un modello BMT efficace per studiare la biologia del GVHD e della GVL dopo il trapianto.
Il trapianto di cellule staminali ematopoietiche allogeneiche (BMT) è una terapia efficace per il trattamento di neoplasie ematologiche1,2 attraverso l'effetto GVL (innesto-contro-leucemia)3. Tuttavia, i linfociti del donatore montano sempre attacchi immunologici indesiderati contro i tessuti ricitati, un processo chiamato malattia innesto-contro-ospite (GVHD)4.
I modelli Murine di GVHD sono uno strumento efficace per studiare la biologia del GVHD e la risposta GVL5. I topi sono un modello animale di ricerca conveniente. Sono piccoli ed efficacemente dosati con molecole e biologici nelle prime fasi dello sviluppo6. I topi sono animali di ricerca ideali per gli studi di manipolazione genetica perché sono geneticamente ben definiti, il che è ideale per studiare percorsi e meccanismi biologici6. Diversi modelli di GVHD non corrispondenti del complesso di istocompatibilità maggiore del mouse (MHC) di GVHD sono stati ben definiti, ad esempio C57BL/6 (H2b) a BALB/c (H2d) e FVB (H2q) : C57BL/6 (H2b)5,7. Questi sono modelli particolarmente preziosi per determinare il ruolo dei singoli tipi di cellule, geni e fattori che influenzano il GVHD. Il trapianto da donatori genitori C57/BL/6 (H2b)a destinatari con mutazioni in MHC I (B6.C-H2bm1) e/o MHC II (B6.C-H2bm12) ha rivelato che un disallineamento sia nella classe MHC I che nella classe II è un requisito importante per lo sviluppo di GVHD acuto. Ciò suggerisce che sia le celluleCD4 e CD8 sono necessarie per lo sviluppo della malattia7,8. GVHD è anche coinvolto in una cascata infiammatoria conosciuta come la 'tempesta di citochine pro-infiammatorie'9. Il metodo di condizionamento più comune nei modelli murini è l'irradiazione totale del corpo (TBI) da raggi X o 137C. Questo porta all'ablazione del midollo osseo del ricevente, permettendo così l'innesto delle cellule staminali del donatore e impedendo il rigetto dell'innesto. Questo viene fatto limitando la proliferazione delle cellule T del ricevente in risposta alle cellule donatrici. Inoltre, le disparità genetiche svolgono un ruolo importante nell'induzione delle malattie, che dipende anche da una mancata corrispondenza di MHC minori10. Pertanto, la dose di irradiazione mieloablativa varia in diversi ceppi di topo (ad es., BALB/c-C57BL/6).
L'attivazione di cellule T donatori da cellule di presentazione dell'antigene host (APC) è essenziale per lo sviluppo di GVHD. Tra gli APC, le cellule dendritiche (DC) sono le più potenti. Sono ereditariamente in grado di indurre GVHD a causa del loro superiore assorbimento di antigeni, espressione di molecole co-stimolanti a cellule T e produzione di citochine pro-infiammatorie che polarizzano le cellule T in sottoinsiemi patogeni. I controller di dominio destinatari sono fondamentali per facilitare l'innesco delle cellule T e l'induzione del GVHD dopo il trapianto11,12. Di conseguenza, DC sono diventati obiettivi interessanti nel trattamento di GVHD12.
La TBI è necessaria per migliorare l'innesto delle cellule del donatore. A causa dell'effetto TBI, i controller di dominio destinatari vengono attivati e sopravvivono per un breve periodo dopo il trapianto12. Nonostante i grandi progressi nell'uso della bioluminescenza o della fluorescenza, stabilire un modello efficace per studiare il ruolo dei controller di dominio destinatari nel GVHD è ancora impegnativo.
Poiché le cellule T donatrici sono la forza motrice per l'attività GVL, strategie di trattamento che utilizzano farmaci immunosoppressivi come gli steroidi per sopprimere l'allreattività delle cellule T spesso causano ricaduta tumorale o infezione13. Pertanto, il targeting dei controller di dominio dei destinatari può fornire un approccio alternativo per trattare il GVHD preservando l'effetto GVL ed evitando l'infezione.
In breve, lo studio attuale fornisce una piattaforma per capire come i diversi tipi di segnalazione nei controller di dominio dei destinatari regolano lo sviluppo di GVHD e l'effetto GVL dopo BMT.
Le procedure sperimentali sono state approvate dal Institutional Animal Care and Use Committee dell'Università della Florida centrale.
1. Induzione GVHD
NOTA: Il trapianto di cellule ossee allogeniche (BM) (passaggio 1.2) viene eseguito entro 24 ore dopo l'irradiazione. Tutte le procedure descritte di seguito vengono eseguite in un ambiente sterile. Eseguire la procedura in una cappa di coltura tissutale e utilizzare reagenti filtrati.
2. Modello di cotrapianto
3. Modelli GVHD/GVL di BMT
Il principale modello B6 (H2k b)-BALB/C (H2kd) corrispondeva strettamente allo sviluppo del GVHD dopo il trapianto (Figura 2).b Tutti e sei i segni clinici GVHD stabiliti in precedenza da Cooke et al.16 si sono verificati nei destinatari trapiantati con cellule T WT-B6, ma non nei destinatari trapiantati con BM da solo (passaggio 1.5), che rappresentavano il gruppo GVHD-negativo. Ci sono due fasi nello sviluppo GVHD in questo modello. In primo luogo, il picco di gravità è di circa 11 giorni dopo il trapianto, seguito da una riduzione dei punteggi clinici e recupero del peso corporeo fino a 16 giorni. In questa fase, diversi meccanismi come l'infiammazione indotta dall'irradiazione e la sindrome da innesto guidano la patogenicità della malattia e la MGHD. I destinatari soccombono uniformemente al GVHD circa 30-40 giorni dopo il trapianto.
Almeno l'85% del BM differenziato in controller di dominio(Figura 3A). È interessante notare che il trapianto con fB-/- DC ha migliorato la sopravvivenza del destinatario e il punteggio clinico GVHD (Figura 3B,C). Dato che i CONTROLLER di dominio FB-/- hanno meno capacità di presentazione dell'antigene dimostrato da una minore espressione MHCII e da una ridotta espressione del recettore co-stimolante17, il protocollo di co-trapianto può essere sufficiente per esaminare vari segnali o bersagli nei controller di dominio destinatari nello sviluppo del GVHD dopo BMT.
La purezza delle cellule T era del 90% dopo l'arricchimento (Figura 4A). Linfoma a cellule A20 B trasdotta da Luciferasi consente di monitorare la crescita del tumore negli animali vivi (Figura 4B). In questo modello, se i destinatari sono morti senza alcun segnale e un alto punteggio clinico GVHD, si è concluso che sono morti di GVHD. Tutti i destinatari WT BALB/c che hanno ricevuto BM da solo più A20 sono morti di ricaduta tumorale (Figura 3B). Al contrario, se l'animale è morto di maggiore densità del segnale, si è concluso che sono morti di ricaduta del tumore. Come dimostrato nella figura 3B, i destinatari wT BALB/c trapiantati con BM e cellule T da donatore ACC1fl/fl B6 (celluleT) sono decircolati di GVHD. Se gli animali sono morti con segnali di malattia, si è concluso che sono morti di GVHD e ricaduta tumorale. Gli animali che hanno ricevuto cellule BM e T dal donatore ACC1fl/fl x CD4 cre B6 (ACC1-/- T-cells) sono morti sia per La MG che per la ricaduta tumorale (Figura 3B). Gli animali possono essere rimessi nella gabbia per essere immagine in un momento successivo o eutanasia per l'imaging ex vivo. Utilizzando il software, la massa tumorale nell'animale può anche essere analizzata singolarmente (Figura 3B).

Figura 1: Rappresentazione schematica della procedura BMT. (A) Schema per il modello B6-BALB/c BMT non corrispondente all'MHC. (B) Schema per il modello di co-trapianto DC FVB-B6. (C) Schema per il modello B6-BALB/c GVHD/GVL. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: Modello GVHD B6-BALB/c non corrispondente mHC principale. I topi BALB/c sono stati irradiati letali e trapiantati con 5 x 106 BM da soli o con 0,75 x 106 t-cellule. (A) Dati di sopravvivenza,(B)perdita di peso corporea e (C)dati clinici del punteggio clinico dei destinatari della sola BM o con cellule T. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: modello Di Co-trapianto DC HCT. BM è stato isolato dai topi WT e fB-/- B6 e differenziato in DC mediante coltura con GM-CSF. (A) La purezza dei controller di dominio è stata esaminata dalla citometria di flusso colorando con CD11c e MHCII. I riceventi B6 irradiati in modo lettale sono stati trapiantati con BM (3 x 106/mouse) più cellule T purificate (1 x 106/mouse) dai donatori FVB. I destinatari hanno anche ricevuto 2 x 106 cellule WT o fB--- B6 BM-DC il giorno del trapianto. Vengono mostrati la sopravvivenza (B) e il punteggio clinico (C). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4: Modello B6-BALB/c GVHD/GVL non corrispondente di Major-MHC. I destinatari di WT BALB/c sono stati trapiantati con TCD-BM (5 x 106/mouse) da solo o con celluleT ACC1 oT-cellule (1 x 106/mouse) isolate dai topi donatori di sfondo B6. Inoltre, i destinatari hanno ricevuto 2 x 103 A20-luc al momento del trapianto. La purezza delle cellule T è stata esaminata dalla citometria di flusso attraverso la colorazione con anticorpi di flusso vivo/morto, CD3, CD4 e CD8 (A). I destinatari sono stati monitorati per la crescita del tumore determinata dalla risonanza elettronica di tutto il corpo (BLI) (B). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Gli autori non hanno conflitti di interesse.
La malattia da innesto contro ospite è una complicazione importante dopo il trapianto di midollo osseo allogenico. Le cellule dendritiche svolgono un ruolo critico nella patogenesi della malattia da trapianto contro ospite. L'articolo attuale descrive una nuova piattaforma di trapianto di midollo osseo per studiare il ruolo delle cellule dendritiche nello sviluppo della malattia da trapianto contro ospite e l'effetto innesto contro leucemia.
Questo studio è supportato dalla sovvenzione per la start-up dell'Università della Florida College of Medicine (a HN), dalla sovvenzione start-up Hillman Cancer Center dell'Università di Pittsburgh Medical Center (a HL), dal NIH Grant #1P20CA210300-01 degli Stati Uniti e dal Ministero vietnamita di Health Grant #4694/QD-BYT (a PTH). Ringraziamo il Dr. Xue-zhong Yu presso la Medical University of South Carolina per aver fornito materiali per lo studio.
| 0,5 M EDTA pH 8,0 100ML | Fisher Scientific | BP2482100 | tampone MACS |
| 10X PBS | Fisher Scientific | BP3994 | tampone MACS |
| A20 linfoma a cellule B | Università della Florida centrale | Esperimento GVL | interno |
| ACC1 fl/fl | Jackson Lab | 30954 | Esperimento GVL |
| ACC1 fl/fl CD4cre | Università della Florida centrale | Esperimento GVL | |
| Microsfere anti-biotina | Miltenyi Biotec | 130-090-485 | Arricchimento di cellule T |
| Anti-umano/topo CD45R (B220) | Thermo Fisher Scientific | 13-0452-85 | Arricchimento di cellule T |
| Anti-topo B220 FITC | Thermo Fisher Scientific | 10452-85 | Analisi di citometria a flusso |
| Anti-topo CD11c- AF700 | Thermo Fisher Scientific | 117319 | Analisi della citometria a flusso |
| Anti-Mouse CD25 PE | Thermo Fisher Scientific | 12-0251-82 | Colorazione a flusso |
| Anti-Mouse CD4 Biotina | Thermo Fisher Scientific | 13-0041-86 | Arricchimento di cellule T |
| Anti-Mouse CD4 eFluor® 450 (Pacific Blue® di ricambio) | Thermo Fisher Scientific | 48-0042-82 | Colorazione a flusso |
| Anti-mouse CD45.1 PE | Thermo Fisher Scientific | 12-0900-83 | Analisi di citometria a flusso |
| Anti-topo CD8a APC | Thermo Fisher Scientific | 17-0081-83 | Analisi di citometria a flusso |
| Anti-topo H-2Kb PerCP-Fluor 710 | Thermo Fisher Scientific | 46-5958-82 | Analisi di citometria a flusso |
| Anti-topo MHC Classe II anticorpo APC | Thermo Fisher Scientific | 17-5320-82 | Analisi di citometria a flusso |
| Anti-Mouse TER-119 Biotina | Thermo Fisher Scientific | 13-5921-85 | Arricchimento di cellule T |
| Anti-Thy1.2 | Bio Excel | BE0066 | BM generazione |
| B6 fB-/- topi | Università della Florida centrale | Destinatari | |
| interni B6. Ly5.1 (CD45.1+) | topi Charles River | 564 | Donatori |
| BALB/c topi | Charles River | 028 | Riceventi di trapianto |
| C57BL/6 topi | Charles River | 027 | Donatori/riceventi |
| CD11b | Thermo Fisher Scientific | 13-0112-85 | Arricchimento di cellule T |
| CD25-biotina | Thermo Fisher Scientific | 13-0251-82 | Arricchimento delle cellule T |
| CD45R | Thermo Fisher Scientific | 13-0452-82 | Arricchimento di cellule T |
| CD49b Anticorpo monoclonale (DX5)-biotina | Thermo Fisher Scientific | 13-5971-82 | Arricchimento di cellule |
| T Filtro cellulare 40 uM | Thermo Fisher Scientific | 22363547 | Preparazione cellulare |
| Filtro cellulare 70 | uM Thermo Fisher Scientific | 22363548 | Preparazione cellulare |
| D-luciferina | Goldbio | LUCK-1G | Imaging di animali vivi |
| Siero fetale bovino (FBS) | Atlanta Bilogicals R& Sistema D | D17051 | Provette |
| citometria a flusso | per colture cellulariFisher Scientific | 352008 | Analisi per citometria a flusso |
| FVB/NCrl | Charles River | 207 | Donatori |
| Lipopolisaccaride (LPS) | Millipore Sigma | L4391-1MG | Colonna LS matura DC |
| Mitenyi Biotec | 130-042-401 | Preparazione cellulare | |
| MidiMACS | Miltenyi Biotec | 130-042-302 | Arricchimento di cellule T |
| Incubatore New Brunswick Galaxy 170R | Eppendorf | Galaxy 170 R | Coltura cellulare |
| Penicilina+streptomicinaPenicillina/Streptomicina (10.000 unità di penicillina / 10.000 mg/ml di streptococco) | GIBCO | 15140 | Media |
| RPMI 1640 | Thermo Fisher Scienctific | 11875-093 | Media |
| TER119 | Thermo Fisher Scientifico | 13-5921-82 | Arricchimento delle cellule T |
| Xenogeno IVIS-200 | Perkin Elmer | Xenogeno IVIS-200 | Imaging di animali vivi |
| X-RAD 320 Irradiatore biologico Raggi | X di precisione X-RAD | 320 | Irradiazione corporea totale |