Rozwój RZS jest ściśle związany z nieprawidłowym naciekaniem komórek odpornościowych w tkance maziowej, gdzie rozregulowana aktywacja tych komórek odpornościowych prowadzi do uwalniania różnych cytokin prozapalnych, które dodatkowo przyczyniają się do uszkodzenia struktur maziowych i stawowych18,19. Kilka modeli zwierzęcych RA zostało szeroko ocenionych, w tym model CIA, model K/BxN i myszy SKG 13,20,21. Chociaż modele te z powodzeniem replikują mechanizmy immunologiczne i objawy kliniczne RZS, wszystkie mają istotne ograniczenia. Na przykład model CIA u myszy C57BL/6 ma niższy wskaźnik sukcesu, dłuższy okres początkowy i jest pod znacznym wpływem warunków środowiskowych i eksperymentalnych, co czyni go mniej praktycznym w niektórych warunkach eksperymentalnych. Myszy SKG reprezentują mysi model RZS oparty na mutacji genu ZAP-70, która powoduje nagłą anomalię w sygnalizacji receptora komórek T (TCR) i indukuje autoimmunologiczne zapalenie stawów22. Model ten jest jednak kosztowny, a warunki indukcji łatwo wpływają na odtwarzalność wyników eksperymentalnych. K/BxN jest dziedzicznym modelem zapalenia stawów wywołanym przez kooperacyjną aktywność komórek T i B, wykazującym wyraźną odpowiedź immunologiczną23. Jednak skonstruowanie tego modelu jest kosztowne, a jego specyficzność jest ograniczona, co prowadzi do ograniczonej odpowiedzi immunologicznej, która nie może w pełni uchwycić wieloaspektowego procesu patologicznego ludzkiego RZS. Dlatego tak ważne jest opracowanie modelu zwierzęcego, który będzie w stanie odtworzyć kluczowe cechy patologiczne RZS, spełni różne wymagania doświadczalne i zapewni wysoką odtwarzalność.
W tym badaniu przedstawiamy metodę ustalania modelu RA poprzez adoptywny transfer adaptacyjnych limfocytów T CD4 + od myszy SKG. Konstrukcja tego modelu opiera się na selekcji limfocytów T CD4 + od myszy SKG z tłem C57 / BL6 i indukcji mannanu, procesu, który zapewnia sukces modelu. Powszechnie wiadomo, że myszy SKG na tle BALB / c są nosicielami spontanicznej mutacji genu ZAP70 (W163C), która powoduje nieprawidłową selekcję sygnalizacji TCR, prowadząc do wysoce samoreaktywnych limfocytów T24. Powoduje to nadmierną aktywację limfocytów T oraz początek zapalenia błony maziowej i zniszczenia stawów, naśladując w ten sposób kluczowe procesy patologiczne RZS, takie jak naprawa błony maziowej i aktywacja komórek odpornościowych25,26. Cechy kliniczne myszy SKG są bardzo podobne do objawów u pacjentów z RZS.
Aby wprowadzić tę mutację do tła C57BL/6, zastosowaliśmy technologię CRISPR/Cas9, aby z powodzeniem wygenerować model myszy SKG z tłem C57BL/6 z mutacją ZAP70 (W163C). CRISPR/Cas9 oferuje wysoką precyzję i wydajność, umożliwiając celowe wprowadzenie pożądanej mutacji przy zachowaniu niskiego wskaźnika insercji poza celem lub niepożądanych modyfikacji genetycznych związanych z tradycyjnymi metodami indukcji losowej, zapewniając w ten sposób stabilność i unikalność modelu27,28. Co ważniejsze, technika ta znacznie skraca również czas potrzebny na budowę modelu, zwiększając zarówno sterowność, jak i wydajność opracowywania modelu. Korzystając z tego modelu, możemy precyzyjnie odtworzyć zapalenie błony maziowej za pośrednictwem limfocytów T i wspólne niszczenie RZS na tle C57BL / 6. W porównaniu z tłem BALB/C u tradycyjnych myszy SKG, myszy modelowe na tle C57BL / 6 mają szersze zastosowanie w badaniach immunologicznych i mogą być łatwiej łączone z innymi modelami transgenicznymi (np. Rag1-/- lub IL17-/-). To sprawia, że nadają się do badania roli mutacji ZAP70 w RZS i innych chorobach autoimmunologicznych, takich jak toczeń rumieniowaty układowy czy stwardnienie rozsiane.
Opierając się na kluczowej roli29,30 limfocytów T CD4+ w aktywacji RZS, wybraliśmy je jako kluczowe mediatory. Limfocyty T są głównymi czynnikami napędzającymi odpowiedź immunologiczną w RZS i mogą bezpośrednio indukować uszkodzenie błony maziowej poprzez aktywację podzbiorów efektorów Th1 / Th1731, w zależności od czynników zapalnych, takich jak IL-6, IL-17 i TNF-α 32,33. Jako kluczowe mediatory regulacji immunologicznej, limfocyty T CD4 + wydzielają cytokiny prozapalne, wyzwalając i utrzymując kaskadę zapalną, która prowadzi do proliferacji błony maziowej i uszkodzenia stawów, bezpośrednio sprzyjając w ten sposób patologicznemu postępowi RZS. Odgrywają one zasadniczą rolę we wspomaganiu limfocytów B w wytwarzaniu specyficznych przeciwciał (np. ACPA)34. Tymczasem typową cechą histopatologiczną błony maziowej RZS jest agregacja limfocytów T CD4+. Niektóre geny głównego kompleksu zgodności tkankowej (MHC) klasy II, zwłaszcza "wspólne epitopy" związane z izotypem ludzkiego antygenu leukocytarnego DR (HLA-DR), są uważane za ściśle związane z patogenezą RA35. Co więcej, strategia blokowania kostymulacji limfocytów T cytotoksycznym antygenem 4 (CTLA4)-Ig związanym z limfocytami T wykazała znaczącą skuteczność kliniczną w RZS36. Dodatkowo, indukcja mannan służy jako silny aktywator modelu, promując aktywację wrodzonych składników odpornościowych, takich jak komórki dendrytyczne i makrofagi37. Ten krok dodatkowo ułatwia aktywację limfocytów T CD4 + i odpowiedź immunologiczną, znacznie zwiększając atak układu odpornościowego na własne tkanki, symulując w ten sposób patologiczne cechy dysregulacji immunologicznej i uszkodzenia błony maziowej w RZS.
Po zakończeniu indukcji modelu przeprowadziliśmy systematyczną weryfikację grupy modelowej przy użyciu wielu parametrów, w tym klinicznej oceny obrzęku stawów, walidacji patologicznej (obserwowanie patologii tkanki maziowej i cech destrukcji stawów) oraz walidacji immunologicznej (ekspresja komórek Th1/2/17 i Treg w surowicy i śledzionie). Wyniki pokazały, że nasz model z powodzeniem replikował zapalenie błony maziowej za pośrednictwem limfocytów T i niszczenie stawów w RZS, indukując charakterystyczną aktywację immunologiczną i patologiczne zmiany błony maziowej zgodne z głównymi mechanizmami patofizjologicznymi RZS, ze 100% częstością występowania. Warto zauważyć, że w naszym modelu kliniczny wynik obrzęku stawów myszy osiąga szczyt po 1 tygodniu, wykazuje wyraźne zmniejszenie w drugim tygodniu, a następnie stopniowo ponownie rośnie w późniejszych stadiach, co nie jest całkowicie zgodne z typowym przebiegiem choroby obserwowanym w konwencjonalnych modelach zwierzęcych zapalenia stawów38. Może to być spowodowane tym, że po 1 tygodniu od indukcji układ odpornościowy u myszy modelowych znajduje się w intensywnie aktywowanej fazie początkowej przez wstrzyknięcie mannanu, co powoduje szczyt zapalenia stawów. W drugim tygodniu mechanizmy regulacji immunologicznej i samoregeneracji prowadzą do tymczasowego złagodzenia objawów klinicznych. W miarę postępu choroby tolerancja immunologiczna stopniowo zanika, a odpowiedź immunologiczna ponownie się nasila, co objawia się stopniowym pogarszaniem się stanu w późniejszych stadiach.
Chociaż ten model jest stosunkowo prosty w porównaniu z innymi modelami, nadal istnieje kilka kluczowych punktów, które należy poruszyć podczas procesu modelowania. Po pierwsze, aktywność i czystość limfocytów T CD4 + od myszy SKG stanowi podstawę sukcesu modelu. Czystość komórek powinna przekraczać 90%, aby zapewnić spójność i wiarygodność wyników eksperymentalnych. Po drugie, szybkość wstrzykiwania do żyły przyśrodkowej kantalowej powinna być dokładnie kontrolowana, aby uniknąć pęknięcia żyły w wyniku zbyt szybkiego wstrzyknięcia lub wycieku komórek w wyniku zbyt wolnego wstrzyknięcia. Ponadto kluczowe znaczenie ma dobór dawki komórek. Zbyt niska dawka może prowadzić do niewydolności modelu, podczas gdy zbyt wysoka dawka może wywołać nieswoiste reakcje zapalne. Dlatego podczas procesu modelowania ogólny stan myszy powinien być ściśle monitorowany, a wszelkie nietypowe objawy powinny być rejestrowane niezwłocznie, aby zapewnić płynny postęp eksperymentu i naukową wiarygodność danych.
W porównaniu z konwencjonalnymi modelami, model ten ma krótszy okres rozwoju, osiąga wyższy wskaźnik częstości występowania u myszy C57BL/6 i pozostaje stosunkowo opłacalny i łatwy w obsłudze. Przyjęcie transferu autoreaktywnych limfocytów T CD4 + dokładnie odtwarza odpowiedzi immunologiczne za pośrednictwem limfocytów T i wychwytuje kluczowe patologiczne cechy RZS, takie jak obrzęk i uszkodzenie stawów. Co więcej, jego objawy kliniczne są zgodne z objawami ludzkiego RZS, oferując bardziej autentyczne odzwierciedlenie klinicznych i patologicznych procesów RZS. Co więcej, połączenie infuzji z żyły kantalnej przyśrodkowej i indukcji mannanu dodatkowo poprawia sterowalność i stabilność eksperymentalną modelu, czyniąc go wysoce powtarzalnym i oferującym doskonałą kontrolę eksperymentalną. Oczywiście ten model ma jeszcze pewne ograniczenia. Koncentruje się głównie na odpowiedziach immunologicznych napędzanych przez limfocyty T; symulacja kolaboracyjnych ról odpowiedzi przeciwciał za pośrednictwem limfocytów B i innych komórek odpornościowych (takich jak komórki NK i komórki Treg) jest niewystarczająca, co utrudnia pełne przedstawienie wielokomórkowych mechanizmów patologicznych RZS. Niemniej jednak ten mysi model RZS pozostaje stabilnym i niezawodnym modelem zwierzęcym, zapewniając naukowcom lepszą platformę do symulacji odpowiedzi immunologicznych za pośrednictwem limfocytów T i głównych patologicznych cech RZS. Model ten pozwala naukowcom zagłębić się w mechanizmy immunologiczne i patologiczny postęp RZS, dostarczając ważnych dowodów eksperymentalnych i narzędzi do opracowywania nowych terapii, w szczególności w zrozumieniu dysregulacji immunologicznej sterowanej przez limfocyty T i identyfikacji celów terapeutycznych.