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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
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
移植片対宿主病は、同種骨髄移植後の主要な合併症である。樹状細胞は、移植片対宿主病の病因において重要な役割を果たす。現在の記事では、移植片対宿主病の発症における樹状細胞の役割と移植片対白血病効果を調査するための新しい骨髄移植プラットフォームについて説明しています。
同種骨髄移植(BMT)は、腫瘍を根絶するための移植片対白血病(GVL)効果による血球悪性腫瘍に対する効果的な治療法です。しかし、その適用は、移植片対宿主病(GVHD)、BMTの主要な合併症の開発によって制限される。GVHDは、ドナー移植片のT細胞がレシピエント細胞によって発現する認識allo抗原を誘発し、レシピエントの健康組織に対して望ましくない免疫学的攻撃を仕掛ける。したがって、従来の治療法は、ドナーT細胞のアロロ活性を抑制するように設計されている。しかし、これらのアプローチは、実質的に、レシピエントの生存が改善されないようにGVL効果を損なう。したがって、BMT、GVL、およびGVHDに対する治療アプローチの効果を理解することが不可欠です。ドナーT細胞を刺激する抗原提示およびサイトカイン分泌能力のために、レシピエント樹状細胞(DC)はGVHDの誘導において重要な役割を果たす。したがって、受信者 DC をターゲットにすることは、GVHD を制御するための潜在的なアプローチになります。この研究は、ホストDCが移植後のGVHおよびGVL応答をどのように調節するかを調査するための新しいBMTプラットフォームの説明を提供する。また、移植後のGVHDおよびGVLの生物学を研究するための効果的なBMTモデルも提示される。
同種造血幹細胞移植(BMT)は、移植片対白血病(GVL)効果3を介して血球悪性腫瘍11、22を治療するための有効な治療法である。しかし、ドナーリンパ球は常にレシピエント組織に対して望ましくない免疫学的攻撃を仕掛け、移植片対宿主病(GVHD)4と呼ばれるプロセスである。4
GVHDのマウスモデルはGVHDの生物学とGVL応答5を研究するための効果的なツールです。マウスは費用対効果の高い研究動物モデルです。彼らは小さく、効率的に開発の初期段階で分子や生物学的製剤を使用しています 6.マウスは遺伝的に適切に定義されているため、遺伝子操作研究に理想的な研究動物であり、生物学的経路およびメカニズム6を研究するのに理想的である。GVHDのいくつかのマウス主要組織適合性複合体 (MHC) MHC 不一致モデルは、C57BL/6 (H2b)から BALB/c (H2d)および FVB (H2q)→C57BL/6 (H2b)5,,7など、十分に確立されている。これらは、GVHDに影響を与える個々の細胞タイプ、遺伝子、および因子の役割を決定するための特に貴重なモデルです。C57/BL/6(H2b)から、MHC I(B6.C-H2bm1)および/またはMHC II(B6.C-H2bm12)の突然変異を有するレシピエントへの親ドナーからの移植は、MHCクラスIおよびクラスIIの両方の不一致が急性GVHDの発症にとって重要な要件であることを明らかにした。これは、疾患の発症77,88にCD4+およびCD8+T細胞の両方が必要であることを示唆している。GVHDは「炎症性サイトカイン嵐」9として知られている炎症性カスケードにも関与しています。マウスモデルにおける最も一般的なコンディショニング法は、X線または137Csによる全身照射(TBI)である。これはレシピエントの骨髄切除につながり、ドナー幹細胞の生着を可能にし、移植片の拒絶反応を防ぐ。これは、ドナー細胞に応答してレシピエントT細胞の増殖を制限することによって行われる。さらに、遺伝的格差は疾患誘導において重要な役割を果たすが、これはマイナーなMHCミスマッチ10にも依存する。したがって、骨髄性照射線量は、異なるマウス株(例えば、BALB/c→C57BL/6)で変化する。
抗原提示細胞(APC)によるドナーT細胞の活性化は、GVHDの開発に不可欠である。APCの中でも樹状細胞(DC)が最も強力です。彼らは、優れた抗原取り込み、T細胞共刺激分子の発現、およびT細胞を病原性サブセットに偏光する炎症促進サイトカインの産生により、GVHDを誘導することができる継承可能である。レシピエントDCは、移植後のT細胞プライミングおよびGVHD誘導を促進するために重要である11,,12.従って、DCはGVHD12の治療において興味深いターゲットとなっている。
TBIはドナー細胞の生着を増強するために必要とされる。TBI効果により、レシピエントDCは活性化され、移植後短時間生存する12.生物発光や蛍光の使用が大きく進歩しているにもかかわらず、GVHDにおけるレシピエントDCの役割を研究するための効果的なモデルの確立は依然として困難です。
ドナーT細胞はGVL活性の原動力であるため、ステロイドなどの免疫抑制薬を用いた治療戦略は、しばしば腫瘍再発または感染13を引き起こす。したがって、ターゲットの受信者のDCは、GVL効果を維持し、感染を避けながら、GVHDを治療するための代替アプローチを提供することができます。
簡単に言えば、現在の研究は、受信側DCの異なるタイプのシグナリングが、BMT後のGVHD開発とGVL効果をどのように調節するかを理解するためのプラットフォームを提供する。
実験手順は、セントラルフロリダ大学の施設動物のケアと使用委員会によって承認されました.
1. GVHD誘導
注:同種骨髄(BM)細胞移植(ステップ1.2)は、照射後24時間以内に行われる。以下に説明するすべての手順は、無菌環境で行われます。組織培養フードで手順を実行し、濾過試薬を使用します。
2. 共同移植モデル
3. BMTのGVHD/GVLモデル
主要なMHC不一致B6(H2kbb)-BALB/C(H2kd)モデルは、移植後のGVHDの発達に密接に対応した(図2)。Cookeららによって以前に確立された6つのGVHD臨床徴候はすべて、WT-B6 T細胞を移植したレシピでは起こったが、Bm単独で移植されたレシピエント(ステップ1.5)では起こらなかった、GVHD陰性基を表す。GVHD の開発には、このモデルの 2 つのフェーズがあります。まず、重症度のピークは移植後約11日、続いて臨床スコアおよび体重回復の16日までの減少である。この段階では、照射誘発性炎症および生着症候群などのいくつかのメカニズムが病原性およびGVHDを駆動する。レシピエントは移植後約30〜40日でGVHDに均一に屈する。
BMの少なくとも85%がDCに分化した(図3A)。興味深いことに、fB-/- DCによる移植は、レシピエントの生存率とGVHD臨床スコアを改善した(図3B,C)。fB-/- DCは、MHCII発現の低下と共刺激受容体発現17の低下によって実証される抗原提示能力が低い場合、BMT後のGVHD開発におけるレシピエントDCにおける種々のシグナル伝達または標的を調べるには、共移植プロトコルで十分であり得る。
T細胞純度は濃縮後90%であった(図4A)。ルシファーゼ導入A20B細胞リンパ腫は、生きている動物の腫瘍増殖をモニタリングすることを可能にする(図4B)。このモデルでは、レシピエントがシグナルと高いGVHD臨床スコアなしで死亡した場合、それらはGVHDで死亡したと結論付けられた。BMとA20を単独で受けたWT BALB/cの全ての受信者が腫瘍再発で死亡した(図3B)。対照的に、動物がより高いシグナル密度で死亡した場合、それらは腫瘍再発で死亡したと結論づけられた。図3Bに示すように、ACC1 fl/fl B6ドナー(ACC1+/+T細胞)からBMおよびT細胞を移植したWTBALB/cレシピエントはGVHDで死亡した。+/+動物が病気のシグナルで死亡した場合、GVHDおよび腫瘍再発で死亡したと結論づけられた。ACC1fl/fl x CD4 cre B6ドナー(ACC1-/-T細胞)-/-からBMおよびT細胞を受け取った動物は、GVHDおよび腫瘍再発の両方で死亡した(図3B)。動物は、後の時点で画像化されるケージに戻すか、または、ex vivoイメージングのために安楽死させることができる。ソフトウェアを用いて、動物中の腫瘍質量も個別に分析することができる(図3B)。

図1:BMT手順の概略図。(A) MHC 不一致 B6→BALB/c BMT モデルのスキーム。(B) DC共同移植用のスキーム FVB→B6 モデル(C) B6→BALB/c GVHD/GVL モデルのスキーム。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

図2:MHCのミスマッチB6→BALB/c GVHDモデルBALB/cマウスを致死的に照射し、5 x 106 BM単独で、または0.75 x 106 T細胞で移植した。(A)生存データ、(B)体重減少、および(C)BM単独またはT細胞を有する受給者の臨床スコアデータ。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

図3:HCTモデルを共同移植するDC.BMはWTおよびfB-/- B6マウスから単離され、GM-CSFで培養することによってDCに分化された。(A)CD11cとMHCIIで染色することにより、流量サイトメトリーによりDCの純度を調べた。致死的に照射されたB6レシピエントは、FVBドナーからBM(3 x 106/マウス)および精製T細胞(1 x 106/mouse)を移植した。レシピエントはまた、移植の日に2 x 106 WTまたはfB-/- B6 BM-DcC細胞を受け取った。生存率(B)と臨床スコア(C)が示されている。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

図 4: メジャー-MHC の不一致 B6→BALB/c GVHD/GVL モデルWT BALB/cレシピエントは、TCD-BM(5 x 106/マウス)単独で、またはACC1+/+ T細胞またはACC1+/+T細胞(1 x 106/マウス)をB6バックグラウンドドナーマウスから単離して移植した。6さらに、レシピエントは移植時に2×103 A20-lucを受けた。T細胞純度は、生きた/死黄、CD3、CD4、およびCD8フロー抗体による染色を通じてフローサイトメトリーにより調べた(A)。レシピエントは、全身生物発光イメージング(B)によって決定された腫瘍増殖を監視した。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
著者には利益相反はありません。
移植片対宿主病は、同種骨髄移植後の主要な合併症である。樹状細胞は、移植片対宿主病の病因において重要な役割を果たす。現在の記事では、移植片対宿主病の発症における樹状細胞の役割と移植片対白血病効果を調査するための新しい骨髄移植プラットフォームについて説明しています。
この研究は、セントラルフロリダ大学医学部のスタートアップ助成金(HN)、ピッツバーグ大学医療センターヒルマンがんセンターのスタートアップ助成金(HL)、米国NIHグラント#1P20CA210300-01、ベトナム保健省の助成#4694/QD-BYT(PTH)によってサポートされています。研究のための資料を提供してくれたサウスカロライナ医科大学の徐中宇博士に感謝します。
| 0.5 M EDTA pH 8.0 100ML | Fisher Scientific | BP2482100 | MACS バッファー |
| 10X PBS Fisher | Scientific | BP3994 | MACS バッファー |
| A20 B 細胞リンパ腫 | セントラルフロリダ大学 | 社内 | GVL 実験 |
| ACC1 fl/fl | Jackson Lab | 30954 | GVL 実験 |
| ACC1 fl/fl CD4cre | セントラルフロリダ大学 | GVL実験 | |
| 抗ビオチンマイクロビーズ | Miltenyi Biotec | 130-090-485 | T細胞濃縮 |
| 抗ヒト/マウスCD45R (B220) | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 13-0452-85 | T細胞濃縮 |
| 抗マウス B220 FITC | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 10452-85 | フローサイトメトリー解析 |
| 抗マウスCD11c- AF700 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 117319 | フローサイトメトリー解析 |
| 抗マウスCD25 PE | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 12-0251-82 | 流動染色 |
| 抗マウスCD4 ビオチン | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 13-0041-86 | T細胞濃縮 |
| 抗マウスCD4 eFluor® 450 (Pacific Blue® replacement) | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 48-0042-82 | 流動染色 |
| 抗マウスCD45.1 PE | サーモフィッシャーサイエンティフィ | ック12-0900-83 | フローサイトメトリー解析 |
| 抗マウスCD8a APC | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 17-0081-83 | フローサイトメトリー解析 |
| 抗マウスH-2Kb PerCP-Fluor 710 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 46-5958-82 | フローサイトメトリー解析 |
| アンチマウスMHCクラスII抗体 APC | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 17-5320-82 | フローサイトメトリー解析 |
| 抗マウス TER-119 ビオチン | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 13-5921-85 | T細胞濃縮 |
| 抗Thy1.2 | バイオエクセル | BE0066 | BM世代 |
| B6 fB-/- マウス | セントラルフロリダ大学 | 社内 | 受信者 |
| B6.Ly5.1 (CD45.1+) マウス | Charles River | 564 | ドナー |
| BALB/c マウス | Charles River | 028 | 移植レシピエント |
| C57BL/6 マウス | Charles River | 027 | ドナー/レシピエント |
| CD11b | Thermo Fisher Scientific | 13-0112-85 | T-cell enrichment |
| CD25-biotin | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 13-0251-82 | T細胞の濃縮 |
| CD45R | Thermo Fisher Scientific | 13-0452-82 | T-cell enrichment |
| CD49b モノクローナル抗体 (DX5)-biotin | Thermo Fisher Scientific | 13-5971-82 | T-cell enrichment |
| Cell strainer 40 uM | Thermo Fisher Scientific | 22363547 | Cell preparation |
| strainer 70 uM | Thermo Fisher Scientific | 22363548 | Cell preparation |
| D-ルシフェリン | Goldbio | LUCK-1G | 生きた動物イメージング |
| ウシ胎児血清 (FBS) | Atlanta Bilogicals R&Dシステム | D17051 | 細胞培養 |
| フローサイトメトリーチューブ | フィッシャーサイエンティフィック | 352008 | フローサイトメトリー分析 |
| FVB/NCrl | チャールズリバー | 207 | ドナー |
| リポポリサカライド (LPS) | ミリポア シグマ | L4391-1MG | DC成熟 |
| LSカラム | Mitenyi Biotec | 130-042-401 | 細胞調製 |
| MidiMACS | Miltenyi Biotec | 130-042-302 | T細胞濃縮 |
| ニューブランズウィックギャラクシー 170R インキュベーター | エッペンドルフ | ギャラクシー 170 R | 細胞培養 |
| ペニシリン+ストレプトマイシンペニシリン/ストレプトマイシン (10,000 ユニット ペニシリン / 10,000 mg/ml 連鎖球菌) | GIBCO | 15140 | メディア |
| RPMI 1640 | サーモフィッシャー サイエンクティフィック | 11875-093 | メディア |
| TER119 | サーモフィッシャーScientific | 13-5921-82 | T細胞濃縮 |
| Xenogen IVIS-200 | Perkin Elmer | Xenogen IVIS-200 | 生きた動物イメージング |
| X-RAD 320 生物学的照射器 | 精密X線 | X-RAD 320 | 全身照射 |