方法論記事

実験的自己免疫性脳脊髄炎における自己抗原の免疫原性増強における 抗酸菌パラ結核の アジュバント活性

DOI：

10.3791/65422

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2023年5月12日

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1Department of Neurology, Juntendo University, 2Biomedical Research Core Facilities, Juntendo University, 3Neurodegenerative Disorders Collaborative laboratory, RIKEN Center for Brain Science

この記事について

サマリー

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ここでは、加熱死菌菌アビウム亜種パラ結核を含む不完全フロイントアジュバントに懸濁した免疫原性エピトープミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク質(MOG)35-55を使用して、C57BL/6マウスで実験的自己免疫性脳脊髄炎を積極的に誘導するための代替プロトコルを提示します。

要約

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ミエリン希突起膠細胞糖タンパク質(MOG)によって誘発される実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)は、不活化 結核菌を含む完全フロイントアジュバント(CFA)で乳化したMOGペプチドによる免疫を必要とします。マイコバクテリウムの抗原成分は樹状細胞を活性化してT細胞を刺激し、トール様受容体 を介して Th1応答を促進するサイトカインを産生します。したがって、抗原チャレンジ中に存在するマイコバクテリアの量と種は、EAEの発生に直接関係しています。このメソッド論文は、加熱死菌ア ビウム 亜種 パラ結核 株K-10を含む改変不完全フロイントアジュバントを使用してC57BL/6マウスにEAEを誘導するための代替プロトコルを提示します。

マイコバクテリウム・アビウム複合体のメンバーであるM.パラ結核は、反芻動物のヨーネ病の原因物質であり、多発性硬化症を含むいくつかのヒトT細胞媒介性疾患の危険因子として同定されています。全体として、抗酸菌パラ結核を免疫したマウスは、結核菌H37Ra株を含むCFAを同じ用量の4 mg / mLで免疫したマウスよりも発症が早く、疾患の重症度が高かった。マイコバクテリウム・アビウム亜種パラ結核(MAP)株K-10の抗原決定基は、Tリンパ球(CD4+ CD27+)、樹状細胞(CD11c+ I-A/I-E+)、および単球(CD11b+ CD115+)の数が有意に多いことを特徴とする、エフェクター期に強力なTh1細胞応答を誘導することができました)CFAで免疫したマウスと比較した脾臓における。さらに、MOGペプチドに対する増殖性T細胞応答は、M.パラ結核免疫マウスで最も高かったようです。製剤中のパラ結核菌を含むアジュバント中で乳化された脳炎原(例えば、MOG35-55)の使用は、EAEの誘導段階でミエリンエピトープ特異的CD4+ T細胞をプライミングするための樹状細胞を活性化するための代替的かつ検証された方法であり得る。

概要

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実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)は、ヒト脱髄障害の研究のための一般的なモデルです1。EAEにはいくつかのモデルがある:強力なアジュバントと組み合わせた異なるミエリンペプチドを用いた能動免疫、ミエリン特異的CD4+リンパ球のin vitro導入による受動免疫、および自発的EAE2のトランスジェニックモデル。これらの各モデルには、発症期、エフェクター期、慢性期など、EAEのさまざまな側面を研究できる特定の機能があります。EAEのミエリン希突起膠細胞糖タンパク質(MOG)モデルは、単核炎症浸潤、末梢白質における脱髄、および疾患ピーク1後の回復の低下を特徴とするため、慢性神経炎症および脱髄の免疫媒介メカニズムを研究するための優れたモデルです。

MOG-EAEは、完全フロイントアジュバント(CFA)中のペプチドMOG35-55 で感受性マウスを免疫し、続いて百日咳毒素を腹腔内注射することによって誘導されます。これにより、血液脳関門の透過性が高まり、末梢で活性化されたミエリン特異的T細胞が中枢神経系(CNS)に到達し、そこで再活性化されます3。CFAは、抗原提示細胞による抗原の取り込みと、体液性および細胞を介した応答に関連するサイトカインの発現を増強することにより、EAEの誘導に重要な役割を果たします4。このメカニズムは、主に油中に乳化された 結核 菌の死滅の存在によるものであり、その成分は免疫系に強い刺激を与える5。実際、EAEの誘導は、抗原チャレンジ6中に存在するマイコバクテリウムの量に直接関係しています。

不完全なフロイントアジュバント7へのマイコバクテリウム・ブチリカムなどの他の死滅抗酸菌の添加、およびアジュバントの組み合わせ8の効果は、EAEの臨床経過を調節し、その結果、結果の再現性に影響を与える可能性があります。反芻動物のヨーネ病の病因物質であるマイコバクテリウム・アビウム亜種パラ結核(MAP)は、その抗原成分が多発性硬化症および視神経脊髄炎スペクトラム障害の患者において強力な体液性および細胞性応答を誘発することができるため、ヒトCNS9の炎症性疾患と関連している9。したがって、このプロトコルでは、CFAの結核菌をパラ結核菌に置き換えることにより、MOG-EAEを誘導するための代替的で再現性のある方法を示します。

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プロトコル

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すべてのマウス実験は、順天堂大学医学部の施設動物管理使用委員会(承認番号290238)によって承認され、国立衛生研究所の動物実験ガイドラインに従って実施されました。

1.実験に関する一般的なコメント

  1. 動物施設の個々のケージにマウスを、23°C±2°C、湿度50%±10%の制御された病原体のない条件下で、餌と水への 自由摂取 を伴う12時間の明暗サイクルで飼育します。
  2. 抗原およびCFAを含まないリン酸緩衝生理食塩水(PBS)をマウスに注射し、それぞれ陰性対照および陽性対照として使用する。

2. マイコバクテリア抗原の調製

  1. 10%OADC(オレイン酸、アルブミン、デキストロース、カタラーゼ)、0.005%Tween 80、および2 mg / LのマイコバクチンJが豊富なミドルブルック液体培地7H9で、37°CのT25組織培養フラスコで2週間、M .パラ結核K-10 株を増殖させます。 目視検査でコロニーの成長を定期的に評価します。
    注意: パラ結核菌 は、バイオセーフティレベル2(BSL-2)施設で取り扱ってください。
  2. 濃縮培養器500 mL三角フラスコを、1.7 × 105 コロニー形成単位(CFU)/mLの懸濁液とともに、最終容量200 mL(ステップ2.1と同じ培地)で1週間振とう培養器で増殖させます。
    注:汚染生物が結果に影響を与える可能性があるため、細菌をミドルブルック7H10固体培地に接種して、コロニーの形態を決定し、 パラ結核菌の従来のポリメラーゼ連鎖反応(PCR)検出キットで純度を確認する必要があります。
  3. 細菌懸濁液を70°Cで5〜10分間不活化し、3,000 × g で10分間遠心分離します。秤量したペレットをPBSで2回洗浄し、超音波処理により破砕し、-20°Cで保存した。
  4. ペレットを滅菌容器に移し、ドライアイスまたは液体窒素で凍結します。すぐに凍結乾燥チャンバーに移します。
  5. 凍結乾燥(真空下で-50°Cで4時間)機械のマニュアルに従った M.パラ結核 。
  6. 凍結乾燥が終了したら、凍結乾燥機からステンレス鋼容器を取り出し、バイオクリーニングベンチに移します。ステンレス容器の内壁に付着した乾燥したMAPの塊をステンレスヘラで取り除き、できるだけ細かく粉砕します。
  7. 電子天秤を使用して粉砕細胞を計量し、10 mg/mLの濃度の無菌10 mLバイアルに手動で入れます。
    注:細胞密度は、サンプル1リットルあたりの乾燥重量のグラム数として定量化しました。3週間後、1 mg(湿重量)の細菌細胞ペレットには、約2.5 × 108 CFU が含まれています。.

3. MOG 35-55 エマルジョンの調製

  1. 乾燥した パラ結核菌 (10 mg)のバイアル1本の内容物を乳鉢と乳棒で微粉末に粉砕し、不完全なフロイントアジュバントに10 mLを加えて10 mg/mLのストック溶液を得ます。-4°Cで保存してください。
  2. 免疫化の前に、ストック溶液を最終濃度4 mg/mLに希釈してください。
  3. ペプチドMOG35-55 をddH2Oで最終濃度2 mg/mLに希釈し、-20°Cで保存します。
  4. ホモジナイザーを使用して、MOG35-55 溶液(2 mg/mL)をステップ3.2の等量のアジュバント(4 mg/mL)と5 mLチューブ内で濃厚なエマルジョンが形成されるまで混合します。10秒の混合ごとに、溶液を氷の上に20秒間置き、チューブを回転させてすべての溶液を回収します。
  5. エマルジョンを1 mLシリンジに移し、すべての空気を取り除き、27 Gの針を追加します。これでエマルジョンは注射の準備が整いました。
    手記。調製中にMOG35-55 の粘性エマルジョンのいくらかの損失が起こるので、必要な量の1.5倍を調製することが最善である。

4.動物の予防接種

  1. 動物へのストレスを最小限に抑えるために、イソフルランを吸入して動物に麻酔をかけます。
  2. エマルジョン(200μL/マウスのMOG35-55)を腰部に皮下注射します。
  3. 百日咳毒素(200 ng /マウスを含む100 μL)の用量を、免疫後0日目と2日目に腹腔内投与します。.
    注意:百日咳毒素は免疫系に複数の抑制効果があります。摂取や目や皮膚との接触を避けてください。

5.臨床評価

  1. マウスの体重と臨床徴候を毎日監視します。.次のスコアリングシステムを使用します:0 =臨床徴候なし。1 =弛緩した尾。2 =右反射の障害および後肢の衰弱。3 =後肢の完全な麻痺;4 =前肢の部分的な麻痺を伴う後肢の完全な麻痺;5 =瀕死の状態。
    注:臨床徴候の最初の観察時に、動物は水と食物へのアクセスの増加を提供されます。げっ歯類のチャウチャウを柔らかくして湿らせてから、フードホッパーからケージの床に置きます。脱水動物の場合、皮下液補給が投与されるか、またはげっ歯類の固形飼料スラリーが経口経管栄養を介して与えられる。マウスがこの種の援助を3日以上必要とする場合、安楽死が行われます。
  2. 動物の痛みや苦痛を回避または最小限に抑えるには、次の人間のエンドポイントを使用します:体重減少が20%を超える、臨床スコア≥4.0、スコア3での右反射の欠如、および動物が24時間飼料または水にアクセスできない場合。
    注:マウスは、ペントバルビタール(≥150 mg / kg)の腹腔内注射によるEAE誘導後30日目に安楽死させました。

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結果

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C57BL/6マウスの群(合計n = 15/群)を、パラ結核菌を含むエマルジョン中のMOG35-55で、またはCFAとの一般的な方法で免疫した。マウスのすべてのグループは、14〜17日で観察された障害の単一のピークを特徴とする急性単相性疾患を示し、その後10日間にわたって症状が部分的に回復しました(図1A)。パラ結核菌を含むアジュバントで免疫したマウスは、性別に関係なく、CFAで免疫したマウスよりも免疫後8〜9日目に発症が早く、急性期に重症度が高かった(図1B)。群間で体重に有意差はなかった(図1C)。EAEマウス由来の脾臓細胞の細胞蛍光分析および3H-チミジン取り込みによって評価されたTリンパ球の増殖活性が、以前に発表されたように実施された11。EAEマウスのすべての...

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ディスカッション

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パラ結核菌10を含むアジュバントで乳化したペプチドMOG35-55を使用して、C57BL / 6Jマウスで重度のEAEを積極的に誘導するための堅牢な代替プロトコルを実証しました。この方法によるEAEの誘導は、CFAとの共通プロトコールによって誘発されたものよりも重篤な疾患をもたらした。この違いは、抗酸菌11の細胞壁における脂質成分の違いに起因する可能性がある。実際、他の抗酸菌とは異なり、パラ結核菌は、グリコペプチド脂質の代わりに細胞壁表面にリポペンタペプチド抗原を産生します11。このリポペンタペプチドは、他の密接に関連する種と交差反応せず、自己免疫疾患患者における強い特異的体液性応答の標的であることが示されています12。マイコバクテリアは、免疫応答において異なる役割を果たす病原体関連分子パターンを有する9.例えば、パラ結核菌に...

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開示事項

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著者は、開示すべき利益相反はありません。

謝辞

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本研究は、日本学術振興会の助成を受けています(助成番号。特開23K14675)。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
抗マウスCD115抗体Biolegend、米国細胞蛍光測定用135505 1:1,000
抗マウスCD11b抗体Biolegend、米国101215蛍光測定用 1:1,000
抗マウスCD11c抗体Biolegend、米国117313蛍光測定用1:1,000
抗マウスCD16/32  抗体Biolegend、米国101302細胞蛍光測定 1:1,000
抗マウス CD4  抗体Biolegend, 米国116004 細胞蛍光測定用 1:1,000
抗マウス CD8a  抗体Biolegend, 米国100753細胞蛍光測定 1:1,000
抗マウス I-A/I-E 抗体Biolegend, 米国107635細胞蛍光測定 1:1,000
抗マウス Ly-6C  抗体Biolegend, 米国細胞蛍光測定用128023 1:1,000
BBL Middlebrook OADC EnrichmentThermo Fisher Scientific, USABD 211886for isolation and cultivation of mycobacteria
C57BL/6J miceCharles River Laboratory, Japan3 weeks old, オスとメス
FBS 10279-106Gibco Life Techologies, USA42F9155K細胞培養用, 37°C;C
凍結乾燥機Eyela、東京、日本FDU-1200細菌凍結乾燥
不完全eフロイントのための使用前アジュバントDifco Laboratories, MD, USA263810for use in adjuvant
Middlebrook 7H9 BrothDifco Laboratories, MD, USA90003-876help in the growth of
Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis K-10ATCC, USABAA-968bacteria from usine origin
Mycobacterium tuberculosis H37 Ra, DesiccatedBD Biosciences, USA743-26880-EAアジュバント
マイコバクチンJ連合研究所、ミズーリ州、米国成長促進剤
ミエリンオリゴデンドロサイト糖脂質(MOG)35-55AnaSpec、米国AS-60130-10脳炎ペプチド
オボアルブミン(257-264)シグマアルドリッチ、米国S7951-1MG陰性対照抗原 増殖アッセイ
日咳毒素溶液フイルム和光、大阪日本168-22471グラム陰性菌 Bordetella pertussiから、血液脳関門透過性を増加
ポリトロンホモジナイザー PT 3100をアジュバントとキネマティカ
RPMI 1640 L-グルタミンGibco Life Techologies, USA11875093細胞培養
用 チミジン、[メチル-3H]、2% エタノール、1 mCiPerkinElmer, Waltham, MA, USANET027W001MC増殖アッセイ用, 使用 (1 μCi/well)
Zombie NIR Fixable Viability KitBiolegend, USA423105 細胞蛍光測定, 細胞生存率
細胞細胞百富士させる 抗原混合するための

参考文献

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  14. Cossu, D., Yokoyama, K., Sakanishi, T., Sechi, L. A., Hattori, N. Bacillus Calmette-Guerin Tokyo-172 vaccine provides age-related neuroprotection in actively induced and spontaneous experimental autoimmune encephalomyelitis models. Clinical and Experimental Immunology. 6, (2023).

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