MHC de classe I (MHC-eu) moléculas apresentam peptídeos curtos (8-10 aminoácidos), derivados de proteínas sintetizadas por cada célula. MHC-eu moléculas em células saudáveis apresentam auto peptídeos derivados de proteínas endógenas. Infecção viral leva à apresentação de peptídeos vírus derivados do não-auto na MHC-eu, mas células infectadas mesmo presente não-auto peptídeos na presença de grandes quantidades de peptídeo-MHC auto (pMHC). MHC-é reconhecido pelo receptor de células T (TCR) e o CD8 co do receptor de células T. Afinidade de ligação TCR para pMHC peptídeo é altamente dependente da sequência de peptídeos apresentados, considerando CD8 ligação é independente de peptídeo. Vinculação de TCR para agonista não-auto pMHC complexo leva para funções de ativação e efetoras células T. PMHC auto non-estimulatórios complexos não induzem funções de ativação e efetoras células T, mas podem melhorar respostas de célula T a agonista pMHC, através de um processo denominado co-genealogia1,2,3. Co-genealogia tem sido observado em rato T CD4 + células4,5,6 , bem como no mouse e humana T CD8 + células7,8,9,10, 11 , 12 , 13. sob condições fisiológicas, as células T precisam reconhecer quantidades limitadas de agonista pMHC em células (APCs) co apresentando níveis elevados de pMHC não-estimulatórios complexos, sugerindo que co-genealogia contribui para T ideal apresentadoras respostas de células in vivo. Classe de MHC superfície total de célula os níveis são frequentemente ativador durante infecções virais14 e em tumores15. Esta estratégia de evasão imune diminui a apresentação de agonista pMHC, mas também reduz a quantidade de co agonista pMHC eu disponível para aumento de ativação de células T. Além disso, os níveis de expressão de superfície celular alta do MHC classe I molécula HLA-C têm sido mostrados para correlacionar com melhorado HIV controle16, sugerindo um papel crucial para a classe de MHC total eu expressão na ativação de células T. Apesar da importância fisiológica de co-genealogia, seu mecanismo molecular é compreendido ainda incompleta. Isto é principalmente devido a desafios técnicos experimentalmente, controlando a quantidade de pMHC apresentado agonista co mantendo agonista pMHC constante.
Desenvolvemos um experimental sistema para investigar co-genealogia durante a ativação de células T CD8 + humana expressando humana MHC classe I moléculas apresentando predeterminados peptídeos como único polipeptídeo (única cadeia MHC-I, figura 1A) em uma célula xenogénica linha9,10. PMHC de agonista de cadeia única (sc) manifestou-se sob controle do promotor tetraciclina-inducible na linha hamster-derivado T-REx CHO células expressando repressor de tetraciclina; Isso permite que a baixíssima expressão "vazamento" de sc agonista pMHC na ausência de tetraciclina e expressão de pMHC de agonista alta sc após adição de tetraciclina (figura 1BC). As pilhas de T-REx CHO pMHC-expressando sc agonista foram então supertransfected com não-estimulatórios, agonista co sc pMHC-eu sob controle de um promotor constitutivamente ativo (figura 1BC). Utilização deste sistema experimental nos permitiu comparar CD8 + células T respostas ao agonista pMHC na presença ou ausência de níveis elevados de pMHC não-estimulatório. Criticamente, desde do peptide e MHC-eu cadeia pesada estão covalentemente ligados na scMHC-Formatar, isso permite que as apresentações de mutações em moléculas de MHC apresentando predeterminados peptídeos. Uso de scMHC-eu assim tecnologia permitiu-nos especificamente modulam TCR ou CD8-ligação Propriedades de agonista, ou agonista co pMHC.
Co-Genealogia na ativação de células T CD8 + tem sido observado usando purificada MHC-eu complexos apresentando agonista e agonista co peptídeos sob a forma de heterodímeros11,17 ou apresentado na quântica pontos12,13. Primeiros trabalhos em co-Genealogia na ativação de células T CD8 + no contexto do reconhecimento de pMHC agonista na APC usado linhas de células deficientes em TAP2 como APCs. TAP é necessária para o transporte de peptídeo do citoplasma para o retículo endoplasmático, e TAP-deficiência reduz severamente a piscina de péptidos de-ligação disponíveis MHC classe. Na ausência de peptídeos, o complexo nascente do MHC classe I cadeia pesada e β2- microglobulina é instável, resultando em baixíssimo MHC-eu expressão de superfície de célula. Inicialmente, comparação de células T estimuladas com antígeno carregado na torneira- e - rato deficiente RMA e suficientes RMA-S linhas de célula, respectivamente, como APCs, não revelaram qualquer evidência para co-genealogia durante rato de ativação de célula T18. No entanto, a utilização deste sistema experimental não permitia um controle preciso sobre a quantidade de agonista pMHC apresentado independentemente não-estimulatórios auto pMHC. Além disso, estas linhas de duas células também podem diferir na expressão de outras moléculas que modulam a ativação de células T, tais como ligantes para receptores de célula T co-estimulatória ou inibitórios, ou moléculas de adesão.
Posteriormente, foi desenvolvido um protocolo para células deficientes em TAP2 RMA-S com peptídeos exógenas para permitir a apresentação de uma quantia fixa de agonista pMHC na presença ou ausência de pMHC não-estimulatório de carga. Isto foi conseguido através do seguinte: incubação de deficientes em TAP2 RMA-S células a baixas temperaturas (28 ° C, em vez do habitual 37 ° C) para estabilizar o vazio MHC classe I cadeia pesada/β2 microglobulina complexos19; incubação a 28 ° C, com peptídeo agonista exógeno; incubação a 28 ° C, na presença ou ausência de peptídeos não-estimulatórios exógenos; e incubação a 37 ° C para reduzir a expressão de superfície celular de vazio MHC classe I complexos8,9. Uso desta montagem experimental revelou que a presença de pMHC não-estimulatórios reforçada ativação de timócitos rato, células CD8 + T periféricas de ingênuo e CTLs8. Mecanicamente, a presença de pMHC não-estimulatórios pode induzir CD8 recrutamento para sinapse imunológica celular: APC T mesmo na ausência do agonista pMHC, e pMHC não-estimulatórios pode melhorar a interação de TCR com CD8 co-receptor7,8. No entanto, este sistema experimental não permite testar as contribuições relativas de TCR e CD8 vinculação co-receptor de agonista e agonista co pMHC na mediação o realce de ativação, como modificações, alterando a ligação TCR ou CD8 de MHC-classe que ia afetam todas as moléculas de MHC, independentemente do peptide apresentado. Portanto, usamos o MHC-classe eu única tecnologia de cadeia para superar esse problema.
A classe de MHC de cadeia única (sc) eu formato tiver sido utilizada para melhorar a apresentação antigênica pMHC para estratégias terapêuticas e para responder a perguntas fundamentais sobre os mecanismos de ativação de receptores TCR e NK células e função20,21 . scMHC-consiste de peptídeo, β2- microglobulina e MHC-eu cadeia pesada juntaram-se dois linkers de serina e glicina-rich flexíveis (figura 1A), várias sequências de vinculador diferentes têm sido desenvolvidos e testados22. scMHC-posso dobrar independentemente da torneira complexa e acompanhar as proteínas necessárias para pMHC convencional montagem complexa20. scMHC-foram mostrado para dobrar corretamente, conforme determinado usando anticorpo específico de conformação, coloração22 e resolvendo estrutura sc com cristalografia de raios x23. A scMHC básica-projeto foi modificado para melhorar a ligação de baixa afinidade peptídeos24,25.
Este protocolo descreve o uso de scMHC humana-eu investigar co-genealogia durante CTL humano clone ativação. O protocolo foi otimizado para clone humano CTL específico para um epítopo do vírus da hepatite B (HBV). VHB é um fardo de saúde grave em todo o mundo, pois há 350 milhões pessoas infectadas com VHB e infecção crônica pelo VHB podem levar ao desenvolvimento de carcinoma hepatocelular (HCC). HCC células resultantes de infecção pelo VHB podem geralmente apresentam epitopos HBV-derivado e podem ser reconhecidas por células T humanas específicas. HBV e HCC autorização depende as respostas de células T humanas26, mas pacientes do HCC muitas vezes sofrem de exaustão de células T e redução de células T respostas27. Introdução de HBV específicas TCR em pilhas de T do HBV foi tentada como uma potencial estratégia de imunoterapia para eliminar de infecção crônica pelo VHB28. No entanto, não se sabe se esse método será eficaz em um ambiente clínico, devido aos baixos níveis de superfície MHC-I em hepatócitos humanos29. Portanto, compreender o mecanismo de coagonism pode prever perspectivas alternativas imunoterapia do HBV, possivelmente por melhorar a apresentação de pMHC endógeno para induzir respostas co genealogia-mediada por células de T. O protocolo abrange todas as medidas necessárias para a investigação sobre co-genealogia humana: transfecção de células CHO T-REx com agonista e agonista co sc pMHC, geração de linhas de células T-REx CHO estáveis, cultura da linhagem de células CTL CD8 + T humana HBV-específicos e ativação do CTL experimentos de quantificar a produção de citocinas e degranulação em resposta a células CHO T-REx. Embora focamos usando o sc MHC classe I tecnologia para investigar co-genealogia durante a ativação de célula T HBV, deve-se notar que os métodos apresentados podem ser facilmente adaptados para pesquisa sobre outros aspectos da ativação de células T em sistemas de células T humanas com conhecidos pMHC-eu especificidade.
Este protocolo utiliza um humano CD8 + CTL linha específico para o peptídeo derivado de HBV E183-91 (FLLTRILTI: "E183")30 apresentado na HLA-A2. moléculas HLA de SC que consiste de uma sequência de sinal da β2-microglobulina humana, um peptídeo de vinculação de HLA-A2 de interesse, um vinculador de glicina/serina, um humano β2-microglobulina, um vinculador de glicina/serina e uma A2 cadeia pesada pode ser comercialmente sintetizados (figura 1A ). Plasmídeos codificação scA2 construções com peptídeo de E183 agonista, ou peptídeos de31 coagonist HIV mordaça (SLYNTVATL) estão disponíveis a partir dos autores mediante pedido. A sequência do peptídeo pode ser alterada usando local-mutagenesis dirigido. Um vetor de tetraciclina-inducible pcDNA5/TO foi usado para expressar a cadeia única de agonista HLA-A2 com E183 peptídeo (sc E183-HLA-A2). Na presença de repressor de tetraciclina, o pcDNA5/a do plasmídeo permite apenas muito baixo, "furado" a expressão da proteína de interesse; alta expressão pode ser induzida pela adição de tetraciclina (figura 1BC). Utilização de um sistema de expressão tetraciclina-inducible permite o controle sobre a quantidade de células superficiais agonista pMHC expressão. Um pcDNA3.1 de plasmídeo de expressão constitutiva foi usado para expressar coagonist scA2 com mordaça peptídeo (sc GAG-HLA-A2). A expressão de tetraciclina-regulado linha de celular (T-REx) CHO (linha de células de hamster, não MHC humano endógeno) foi usada para expressar o agonista e agonista co sc-HLA-A2 construções. Este sistema experimental permite um controle preciso sobre a apresentação de pMHC (Figura 1): nenhuma apresentação de pMHC (untransfected T-REx), uma quantidade elevada de apresentação de pMHC co agonista (constitutiva sc expressão GAG-HLA-A2), uma baixa quantidade de agonista pMHC apresentação (sc E183-HLA-A2 na ausência de tetraciclina), uma quantidade elevada de apresentação de pMHC de agonista (sc E183-HLA-A2 na presença de tetraciclina), uma baixa quantidade de agonista pMHC apresentação e expressão elevada do agonista co pMHC (sc E183-HLA-A2 na ausência de tetraciclina e constitutiva sc expressão GAG-HLA-A2). Utilização deste sistema experimental permite um controle preciso dos montantes de superfície celular de agonista e coagonist pMHC.