Allogeniczny przeszczep krwiotwórczych komórek macierzystych (HSCT) stał się rutynowym leczeniem dla pacjentów cierpiących na nowotwory hematologiczne, takie jak białaczka ze złym rokowaniem. Istotnym powikłaniem HSCT jest ostra choroba przeszczep przeciwko gospodarzowi (GVHD). Badanie z 2012 r. wykazało, że ostra GVHD rozwinęła się u 39% pacjentów z HSCT otrzymujących przeszczepy od dawców rodzeństwa i 59% pacjentów otrzymujących przeszczepy od dawców niespokrewnionych1. Ostra GVHD występuje, gdy limfocyty T pochodzące od dawcy atakują narządy biorcy. Jedyną skuteczną terapią GVHD jest leczenie lekami o wysokim stopniu immunosupresji2, które są wysoce toksyczne i zwiększają ryzyko infekcji i nawrotu nowotworu. Tak więc, pomimo poprawy, która została osiągnięta w zakresie przeżywalności ostrej GVHD w ostatnich latach3,4,5, nadal istnieje pilna potrzeba ulepszonych terapii GVHD o minimalnej toksyczności, które sprzyjają długotrwałej remisji.
Ogólnym celem poniższych metod jest wywołanie i ocena ksenogenicznego GVHD (xenoGVHD). Model xenoGVHD został opracowany jako narzędzie do indukowania ostrej GVHD za pomocą komórek ludzkich, a nie mysich, co pozwala na bardziej bezpośrednie przełożenie badań przedklinicznych GVHD na badania kliniczne6. Model ten polega na dożylnym wstrzyknięciu ludzkich komórek jednojądrzastych krwi obwodowej (PBMC) myszom NOD-SCID IL-2Rγnull (NSG), które są subletalnie napromieniowane. Wstrzyknięte ludzkie limfocyty T są aktywowane przez ludzkie komórki prezentujące antygen (APC) prezentujące mysi antygen, a aktywowane limfocyty T migrują do odległych tkanek, powodując ogólnoustrojowy stan zapalny i ostatecznie śmierć6,7,8,9,10. Patologia i progresja choroby w modelu xenoGVHD ściśle naśladują ostrą GVHD u ludzi. W szczególności patogenne ludzkie limfocyty T reagują na mysie białka głównego kompleksu zgodności tkankowej (MHC), co jest podobne do alloreaktywności limfocytów T w ludzkiej GVHD6,9. Podstawową przewagą modelu xenoGVHD nad mysim modelem niedopasowania MHC, innym powszechnie stosowanym modelem GVHD, jest to, że pozwala on na testowanie terapii na komórkach ludzkich, a nie mysich. Pozwala to na testowanie produktów, które mogą być bezpośrednio przetłumaczone na klinikę bez żadnych modyfikacji, ponieważ są one przeznaczone do celowania w komórki ludzkie. Ostatnio model ten został wykorzystany do przetestowania ludzkiego przeciwciała anty-IL-211, ludzkich limfocytów T regulatorowych grasicy (Tregs)12 i ludzkich mezenchymalnych komórek macierzystych13 jako potencjalnych metod leczenia ostrej GVHD. W szerszym kontekście model ten może być stosowany jako test supresji in vivo dla dowolnego leku lub typu komórki, który może hamować aktywność ludzkich limfocytów T. Na przykład Stockis i wsp.14 wykorzystali model xenoGVHD do zbadania wpływu blokowania integryny αVβ8 na aktywność supresyjną Treg in vivo. W związku z tym model xenoGVHD może dostarczyć informacji na temat mechanizmu każdej terapii ukierunkowanej na limfocyty T w warunkach in vivo.
Dodatkową metodą opisaną w tym protokole jest sposób wykrywania ludzkich limfocytów T w tkankach myszy za pomocą cyfrowej reakcji łańcuchowej polimerazy (dPCR). Celem tej metody jest zaoferowanie narzędzia do ilościowego określania migracji i proliferacji limfocytów T w tkankach docelowych, które mierzy skuteczność terapii immunosupresyjnych testowanych w tym modelu. dPCR to stosunkowo nowa metoda oznaczania ilościowego kwasów nukleinowych15. Krótko mówiąc, mieszanina reakcyjna PCR jest podzielona na partycje, które zawierają niewielką liczbę sekwencji docelowej lub w ogóle nie mają celu. Sekwencja docelowa jest następnie amplifikowana i wykrywana za pomocą barwników interkalacyjnych DNA lub fluorescencyjnych sond specyficznych dla celu. dPCR określa ilościowo liczbę kopii sekwencji docelowej na podstawie ułamka partycji dodatnich i statystyk Poissona15,16. Wykrywanie limfocytów T za pomocą dPCR wymaga znacznie mniej tkanki w porównaniu z innymi alternatywnymi metodami, w tym cytometrią przepływową i histologią, i może być wykonywane na zamrożonej lub utrwalonej tkance. dPCR nie wymaga standardowej krzywej do określenia liczby kopii, ani nie są wymagane kontrpróby techniczne. Zmniejsza to ilość odczynnika i matrycy DNA potrzebnej do dPCR w porównaniu z tradycyjnym ilościowym PCR (qPCR)16. Podział reakcji PCR na podreakcje w dPCR skutecznie koncentruje targets17. W związku z tym dPCR jest przede wszystkim narzędziem do wykrywania rzadkich celów w dużej ilości DNA niedocelowego. Na przykład dPCR jest używany do wykrywania skażenia bakteryjnego w milk18, identyfikacji rzadkich mutacji w genie receptora estrogenowego19 oraz wykrywania krążącego DNA guza we krwi pacjentów20. W tym protokole dPCR służy jako skuteczne narzędzie do wykrywania i ilościowego oznaczania ludzkich limfocytów T w tkankach myszy z xenoGVHD.