CD4+CD25+FOXP3+ regulatorowe limfocyty T (Treg) tłumią inne komórki odpornościowe i są krytycznymi mediatorami tolerancji obwodowej, zapobiegając autoimmunizacji i nadmiernemu zapaleniu1. Znaczenie limfocytów Treg ilustruje zespół sprzężony z chromosomem X choroby człowieka immunodysregulacji, poliendokrynopatii, enteropatii sprzężonej z chromosomem X (IPEX), w którym utrata limfocytów Treg z powodu mutacji w "głównym" skrzynce widłowej P3 czynnika transkrypcyjnego Treg (FOXP3) prowadzi do ciężkiej ogólnoustrojowej choroby autoimmunologicznej, śmiertelnej we wczesnym wieku. Jednak limfocyty Treg działają jak miecz obosieczny w układzie odpornościowym, ponieważ mogą również hamować odporność przeciwnowotworową w niektórych ustawieniach2. Terapeutyczna manipulacja liczbą i funkcją limfocytów Treg jest zatem przedmiotem licznych badań klinicznych. W przypadku nowotworów wyczerpanie limfocytów Treg może być pożądane, a pewne sukcesy metod klinicznych zachęcają do dalszych badań3. W chorobach autoimmunologicznych i zapalnych, oprócz terapeutycznych efektów Treg w kilku mysich modelach choroby, niedawne pierwsze badania na ludziach dotyczące adoptywnego transferu Treg w celu zapobiegania chorobie przeszczep przeciwko gospodarzowi (GvHD)4-7 i oceny bezpieczeństwa w leczeniu cukrzycy typu 18 wykazały bardzo obiecujące wyniki.
Naturalnie występujące Tregi (nTregs) składają się z tTreg pochodzących z grasicy i pTregów indukowanych obwodowo, z niezbędnymi podstawowymi funkcjami w utrzymaniu zdrowia 9-11. Jednak liczba nTreg jest ograniczona, co zachęca do komplementarnego podejścia polegającego na indukowaniu Treg (iTreg) in vitro z naiwnych prekursorów limfocytów T12. Nadal stabilność iTreg, prawdopodobnie z powodu braku demetylacji w tak zwanym regionie demetylowanym specyficznym dla Treg (TSDR) w locus13 genu FOXP3, pozostaje problemem, a kilka badań wskazuje, że Treg indukowane in vivo są bardziej stabilne14.
Do tej pory, FOXP3 pozostaje najlepszym markerem białkowym dla Treg, ale nie jest to absolutnie specyficzne, ponieważ ludzkie konwencjonalne limfocyty T CD4+CD25- przejściowo wyrażają pośrednie poziomy FOXP3 po aktywacji15,16. Chociaż poczyniono znaczne postępy w wyjaśnianiu regulacji ekspresji FOXP3, wiele pozostaje do odkrycia w zakresie indukcji, stabilności i funkcji FOXP3, szczególnie w komórkach ludzkich. Pomimo różnic w stosunku do nTreg, indukowane in vitro limfocyty T FOXP3 + CD4 + mogą być wykorzystywane jako system modelowy do badania mechanizmów molekularnych indukcji FOXP3 oraz jako punkt wyjścia do opracowania w przyszłości protokołów, które pozwalają na generowanie iTreg, które są bardziej podobne do Treg generowanych in vivo, co może mieć zastosowanie w strategiach transferu adoptywnego w przyszłości.
Nie ma 'złotego standardu' protokołu do indukowania ludzkich iTreg, a obecne protokoły zostały opracowane na podstawie naśladowania warunków indukujących Treg in vivo: sygnalizacja interleukiny 2 (IL-2) i transformującego czynnika wzrostu β (TGF-β) są kluczowe dla indukcji FOXP3 in vivo17, a kwas all-trans retinowy (ATRA) — który jest produkowany in vivo przez komórki dendrytyczne związane z jelitami — jest często stosowany w celu zwiększenia indukcji FOXP3 in vitro 18-21. Opracowaliśmy dodatkowe protokoły indukowania limfocytów Treg u ludzi przy użyciu maślanu22, krótkołańcuchowego kwasu tłuszczowego pochodzącego z mikrobioty jelitowej, który, jak wykazano niedawno, zwiększa indukcję mysiego Treg23,24. Niedawno ustaliliśmy również nowy protokół generowania iTreg o doskonałej funkcji supresyjnej in vitro przy użyciu kombinacji TGF-β, ATRA i rapamycyny22, przy czym ta ostatnia jest klinicznie zatwierdzonym celem inhibitora rapamycyny (mTOR) u ssaków, o którym wiadomo, że sprzyja utrzymaniu FOXP3 podczas ekspansji ludzkiego Treg25,26.
Ta metoda opisuje powtarzalne generowanie in vitro ludzkich iTreg CD4+FOXP3+ przy użyciu zestawu różnych warunków, a następnie ich fenotypowanie za pomocą cytometrii przepływowej i ilościowej reakcji łańcuchowej polimerazy z odwrotną transkrypcją (qRT-PCR) w celu ujawnienia specyficznych dla protokołu wzorców ekspresji FOXP3 i innych cząsteczek sygnatury Treg, takich jak CD25, CTLA-4, EOS, a także represjonowanie ekspresji IFN-γ i SATB1 22. Wygenerowane populacje komórek można wykorzystać do testów funkcjonalnych dotyczących aktywności supresyjnej lub do badań molekularnych, zarówno dotyczących ogólnych regulatorów FOXP3, jak i do badania efektów specyficznych dla niektórych związków, takich jak maślan lub rapamycyna. Pogłębienie wiedzy na temat mechanizmów molekularnych kierujących różnicowaniem limfocytów Treg jest bardzo istotne dla przyszłych podejść terapeutycznych w chorobach autoimmunologicznych lub nowotworach, które mają być ukierunkowane na cząsteczki zaangażowane w wytwarzanie i funkcję limfocytów Treg.