Summary

Glukoz-6-Fosfat İzomazlarında (G6PI)-Indüklenen RA Farelerde iNKT Hücrelerinin Benimseyici İmmünoterapisi

Published: January 31, 2020
doi:

Summary

Bu protokol, CD4+ T hücreleri ve sitokinlerde insan romatoid artritine daha yakın romatoid artrit modelleri oluşturmak için G6PI karışık peptidler kullanır. Yüksek saflıkta değişmez doğal katil T hücreleri (özellikle iNKT2) belirli fenotip ler ve fonksiyonlar ile in vivo indüksiyon ve in vitro saflaştırma ile benimseyici immünoterapi elde edildi.

Abstract

Romatoid artrit (RA) karmaşık kronik inflamatuar otoimmün bir hastalıktır. Hastalığın patogenezi değişmez doğal katil T (iNKT) hücreleri ile ilişkilidir. Aktif RA’lı hastalarda daha az iNKT hücresi, kusurlu hücre fonksiyonu ve Th1’in aşırı polarizasyonu mevcuttur. Bu çalışmada hGPI325-339 ve hGPI469-483 peptidlerinin karışımı kullanılarak RA hayvan modeli oluşturulmuştur. in vivo indüksiyon ve in vitro saflaştırma ile elde edilen iNKT hücreleri, evlat edinen immünoterapi için RA farelere infüzyon uymaktadır. In vivo görüntüleme sistemi (IVIS) takibi, iNKT hücrelerinin esas olarak dalak ve karaciğerde dağıtıldığını ortaya çıkardı. Hücre tedavisinden sonraki 12 gün, hastalığın ilerlemesi önemli ölçüde yavaşladı, klinik semptomlar hafifletildi, timustaki iNKT hücrelerinin bolluğu arttı, timustaki iNKT1 oranı azaldı ve TNF-α, IFN-γ ve IL-6 düzeyleri serum azalmış. iNKT hücrelerinin benimseyen immünoterapi bağışıklık hücrelerinin dengesini geri ve vücudun aşırı iltihabı düzeltti.

Introduction

Romatoid artrit (RA) kronik, progresif invazivlik ile karakterize otoimmün bir hastalıktır 0.5-1% insidansı1,2. Altta yatan patogenez, CD4+IFN-γ+ ve CD4+IL-17A+ T hücrelerinin oranında ki artış ve CD4 + IL-4+ve CD4 +CD25+FoxP3+ T hücrelerinin azalması ile kendini gösteren otoreaktif CD4+ ve CD8+ T hücrelerinin anormal çoğalmasına bağlanır. Bu nedenle, inflamatuar sitokinlerin salgıları artar, ve aşırı inflamatuar reaksiyon vücudun bağışıklık sisteminin doğal denge ve tolerans fonksiyonu yok. Ayrıca, yardımcı T lenfosit (Th) 1 eklem nüfuz hücreleri inflamatuar yanıt ve eklem hasarı ağırlaştırmak. Bu nedenle, aşırı inflamatuar yanıt ın inhibisyonu ve bağışıklık toleransı ve bağışıklık dengesinin restorasyonu RAtedavisiiçinanahtar dır3 ,4.

iNKT hücreleri hem NK hücre li hem de T hücre fonksiyonlarına ve özelliklerine sahiptir. iNKT hücreleri sınırlı TCR β-zincir repertuvarları5 ile farklı, değişmez T hücre reseptörü (TCR) α-zincir barındırır ve büyük histokompatibilite kompleksi (MHC) sınıf I molekülü CD1d tarafından sunulan glikolipid antijeni tanır. Mitsuo ve ark.6 RA dahil olmak üzere birçok otoimmün hastalıkta çok sayıda iNKT hücresi ve fonksiyonel defekt saptandı. Aurore ve ark.7, iNKT hücrelerinin otoimmün toleransı korumada olumlu bir etkisi olduğunu ve iNKT hücrelerinin sayısı ve işlevi geri yüklendiğinde hastalığın hafiflediğini göstermiştir. Buna ek olarak, Miellot-Gafsou ve ark.8 iNKT hücrelerinin sadece hastalığı ortadan kılmış değil, aynı zamanda hastalığın ilerlemesini artırdığını bulundu. Bu çelişkili sonuçlar, iNKT hücrelerinin heterojen T hücreleri olduğunu ve farklı alt kümelerin işlevinin tersine çevrilebileceğini düşündürmektedir. RA bir klinik çalışmada, iNKT hücrelerinin sıklığı hastalık aktivitesi nin skoru ile ilişkili9. Sonuçlar ayrıca RA hastalarında iNKT sıklığının azaldığını, CD4+IFN-γ+ T hücre alt kümelerinin sayısının arttığını ve inflamatuar sitokinlerin IFN-γ ve TNF-α salgı düzeylerinin10,11arttığını doğruladı. Buna ek olarak, Şerif ve ark.12 tip 1 diyabet (T1D) araştırılmış ve inflamatuar sitokin IL-4 ekspresyonu upregulated iNKT hücrelerinin seçici infüzyon, bağışıklık toleransı muhafaza ve tip 1 diyabet gelişimini engelledi bulundu. Bu nedenle, spesifik iNKT hücrelerinin benimseyen infüzyonu veya iNKT hücrelerinin hedefli aktivasyonu RA hastalarında iNKT hücrelerinin düzeyini artırır, ra tedavisinde bir atılım olabilir.

Hücresel immünoterapi şu anda büyük ilgi ve yaygın kanser tedavisinde kullanılmaktadır. Ancak, iNKT hücreleri nadir, heterojen immünodüzenleyici hücrelerdir (toplam PBMC sayısının sadece %0.3’ü)13, bu da potansiyel klinik uygulamaları sınırlar. Bu hücreler esas olarak üç alt popülasyona ayrılır: 1) promiyelositik lösemi çinko-parmak proteini (PLZF) ve T-box transkripsiyon faktörü (T-bet) yüksek bir ekspresyona ya da iNKT1 hücreleri; 2) PLZF ve GATA bağlayıcı protein 3 (GATA3) ara ekspresyonu ile iNKT2 hücreleri; 3) PLZF ve retinoid ile ilgili yetim nükleer reseptör düşük ekspresyonu ile iNKT17 hücreleri (ROR)-γt bu salgıif IFN-γ, IL-4, ve IL-1714. Aktive iNKT hücreleri th1 salgılar, Th2, ve Th17 benzeri sitokinler, hangi iNKT hücrelerinin farklı immünomodülatör etkilerini belirlemek15. iNKT hücrelerinin çeşitli alt popülasyonlarının spesifik aktivasyonunun immünomodülatör ve immünoterapötik etkileri farklıdır. Bu nedenle, vücudun bağışıklık yanıtını düzenleyen anti-inflamatuar fonksiyonlar ile iNKT hücrelerinin belirli fenotiplerin seçimi (özellikle iNKT2) RA bağışıklık dengesizliği ve bağışıklık bozuklukları düzeltebilirsiniz.

İdeal bir hayvan modelinin oluşturulması RA patogenezinin tedavisi ve incelenmesi açısından büyük önem eve sahiptir. Şu anda, en sık kullanılan ve olgun hayvan modelleri kollajen kaynaklı artrit dahil, adjuvan artrit, zimozan kaynaklı artrit, ve polisakkarit kaynaklı artrit1617. Ancak, tamamen insan RA tüm özelliklerini simüle edebilirsiniz hiçbir model yoktur. Tip II kollajen kaynaklı artrit (CIA) klasik artrit modelidir. CIA tip II kollajen spesifik monoklonal antikorlar ile farelerin aşılanması ile indüklenen, Bu hastalık modelinin antikor bağımlılığı yansıtan. Benurs ve ark. duyarlı fare suşlarında periferik simetrik poliartrit indükler glukoz-6-fosfat izopir (G6PI), sistemik bağışıklık yanıtı olan bir model tarif18,19. Bu modelde, artrit gelişimi T hücrelerine bağlıdır, B hücreleri, ve doğuştan bağışıklık18,19,20. Horikoshi21, DBA/1 farelerinin G6PI polipeptid parçaları ile bağışıklanması sonucu ortaya çıkan RA modellerinin, CIA modellerine göre CD4+ T hücreleri ve sitokinler (yani IL-6 ve TNF-α) açısından insan RA’sına daha çok benzediğini buldu. TCR tanıma yerinde uyarıcı etkiyi artırmak için, Ra fare modelini oluşturmak için DBA/1 fareleri aşılamak için G6PI’nin (hGPI325-339 ve hGPI469-483) karışık polipeptit parçaları kullanıldı. HGPI325-339 ve hGPI469-483 I-A q-kısıtlı T hücre yanıtları için immündominant olduğu için bu yaklaşımın başarı oranı yüksek olabilir. Bu nedenle, bu model RA hastalarında CD4+ T hücrelerinin aşırı çoğalmasını ve iNKT hücre defektlerini simüle edebilir22. RA immünpatolojisinin temel araştırmaları daha derinlemesine araştırmamızın temelini attı.

Protocol

Tüm deneysel fareler (toplam 150) sağlıklı erkek DBA/1 fareler, 6-8 haftalık (20.0 ± 1.5 g), belirli bir patojen içermeyen (SPF) ortamda yetiştirilen edildi. Modellemeden önce özel bir işlem yoktur. Deney sağlıklı bir kontrol grubu (15 fare), bir model kontrol grubu (15 fare) ve bir hücre terapi grubuna (55 fare) ayrılmıştır. Bu çalışma Hebei Üniversitesi Hayvan Refahı ve Etik Komitesi tarafından onaylanmıştır. 1. Hastalık Modelinin Oluşturulması RA hay…

Representative Results

Modelleme sonrası artrit indeks skoru ve pençe kalınlığı artmıştır. Kontrol grubu ile karşılaştırıldığında, RA model grubunun ayak başları modellemeden 6 gün sonra, kademeli şiddetlenme ile kırmızı şişlik göstermeye başladı. 14 gün sonra, ayak bileği ekleminde kırmızı şişlik doruğa ulaştı, ardından kademeli rahatlama. Pençenin kalınlığı benzer şekilde değişmiştir (P < 0.05) (Şekil 1). Modelleme sonrası in…

Discussion

iNKT hücreleri doğuştan gelen ve adaptif bağışıklığı kapatan özel T hücreleridir ve esas olarak CD4++/CD8+ timositlerden geliştirilmiştir. iNKT hücreleri farklı immündüzenleyici fonksiyonlara sahiptir ve farklı sitokinlerin doğrudan temas ve salgılanması ile diğer bağışıklık hücreleri ile etkileşim23, dendritik hücreleri etkileyen (DC), makrofajlar, nötrofiller, B hücreleri, T hücreleri, ve NK hücre farklılaşması v…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Çalışmamız Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (NSFC) (81771755), Kolejler ve Hebei eyaleti (ZD2017009) kolejleri ve üniversitenin bilim ve teknoloji anahtar araştırma projesi ve Hebei Üniversitesi Hayvan Laboratuvarı Tıbbi Deney Merkezi tarafından desteklenmiştir. Desteklerinden dolayı minnettarız.

Materials

Alexa Fluor 647 Mouse Anti-PLZF BD 563490 America
Anti-PE MicroBeads Miltenyi 130-048-801 Germany
Columns Miltenyi MS Germany
Cryogenic Centrifuge Beckman Allegra® X-15R America
DiR Thermo Fisher Scientific D12731 America
Embedding Center Tianjin Aviation Electromechanical Co., Ltd. BMJ-1 China
FITC Hamster Anti-Mouse TCR β Chain BD 553170 America
Flow cytometer BD Accuri C6 America
Freund's complete adjuvant Sigma F5881 America
hGPI325-339 (IWYINCFGCETHAML) Karebay Biochem 18062202 China
hGPI469-483 (EGNRPTNSIVFTKLT) Karebay Biochem 18062203 China
In Vivo Imaging System PerkinElmer caliper IVIS lumina II America
Ionomycin Calcium Cayman 10004974 America
KRN7000 AdipoGen AG-CN2-0013 America
Mouse CD1d Tetramer-PE MBL TS-MCD-1 Japan
Mouse percoll Solarbio P8620 China
Optical Microscope Olympus Olympus-II Japan
PerCP-CyTM5.5 Mouse anti-ROR-ϒt BD 562683 America
PerCP-CyTM5.5 Mouse anti-T-bet BD 561316 America
Pertussis toxin Sigma P7208 America
phorbol esters Cayman 10008014 America
Red Blood Cell Lysis Buffer BD 555899 America
RPMI-1640 Biological Industries 01-100-1ACS Israel
Th1/Th2/Th17 cytokines kit BD 560485 America
Ultramicrotome Leica Leica EM UC6 Germany

References

  1. Tobón, G. J., Youinou, P., Saraux, A. The environment, geo-epidemiology, and autoimmune disease: Rheumatoid arthritis. Autoimmunity Reviews. 35 (1), 0 (2010).
  2. Cross, M., et al. The global burden of rheumatoid arthritis: estimates from the Global Burden of Disease 2010 study. Annals of the Rheumatic Diseases. 73 (7), 1316-1322 (2014).
  3. Kanashiro, A., Bassi, G. S., Queiróz Cunha, F. D., Ulloa, L. From neuroimunomodulation to bioelectronic treatment of rheumatoid arthritis. Bioelectronics in Medicine. 1 (2), 151-165 (2018).
  4. Brennan, P. J., Brigl, M., Brenner, M. B. Invariant natural killer T cells: an innate activation scheme linked to diverse effector functions. Nature Reviews Immunology. 13 (2), 101-117 (2013).
  5. Bianca, B. S. Unraveling Natural Killer T-Cells Development. Frontiers in Immunology. 8, 1950 (2018).
  6. Mitsuo, A., et al. Decreased CD161+CD8+ T cells in the peripheral blood of patients suffering from rheumatic diseases. Rheumatology. 45 (12), 1477-1484 (2006).
  7. Miellot, A., et al. Activation of invariant NK T cells protects against experimental rheumatoid arthritis by an IL-10-dependent pathway. European Journal of Immunology. 35 (12), 3704-3713 (2005).
  8. Miellot-Gafsou, A., et al. Early activation of invariant natural killer T cells in a rheumatoid arthritis model and application to disease treatment. Immunology. 130 (2), 296-306 (2010).
  9. Tudhope, S. J., Delwig, A. V., Falconer, J., Pratt, A., Ng, W. F. Profound invariant natural killer t-cell deficiency in inflammatory arthritis. Annals of the Rheumatic Diseases. 69 (10), 1873-1879 (2010).
  10. Ming, M., et al. Effects on immunoregulation of iNKT cells in RA by novel synthetic immunostimulator CH1b. Chinese Journal of Immunology. 32 (02), 218-222 (2016).
  11. Ming, M., et al. Study of the correlation between the percentage of iNKT cells and the ratio of IFN-γ/IL-4 in patients with rheumatoid arthritis. Chinese Journal of Microbiology Immunology. 35 (3), 213-218 (2015).
  12. Sharif, S., et al. Activation of natural killer T cells by α-galactosylceramide treatment prevents the onset and recurrence of autoimmune Type 1 diabetes. Nature Medicine. 7, 1057-1062 (2010).
  13. Gapin, L. Development of invariant natural killer T cells. Current Opinion in Immunology. 39, 68-74 (2016).
  14. Kwon, D. I., Lee, Y. J. Lineage Differentiation Program of Invariant Natural Killer T Cells. Immune Network. 17 (6), (2017).
  15. Thapa, P., et al. The differentiation of ROR-γt expressing iNKT17 cells is orchestrated by Runx1. Scientific Reports. 7 (1), 7018 (2017).
  16. Schurgers, E., Billiau, A., Matthys, P. Collagen-induced arthritis as an animal model for rheumatoid arthritis: focuson interferon-γ. Interferon Cytokine Research. 31 (12), 917-926 (2011).
  17. Van Haalen, H. G. M., Severens, J. L., Tran-Duy, A., Boonen, A. How cost-effectiveness A systematic review and stepwise approach for selecting a transferable health economic evaluation rheumatoid arthritis. Pharmacoeconomics. 32 (5), 429-442 (2014).
  18. Schubert, D., Maier, B., Morawietz, L., Krenn, V., Kamradt, T. Immunization with glucose-6-phosphate isomerase induces T cell-dependent peripheral polyarthritis in genetically unaltered mice. Journal of Immunology. 172, 4503-4509 (2004).
  19. Bockermann, R., Schubert, D., Kamradt, T., Holmdahl, R. Induction of a B-cell-dependent chronic arthritis with glucose-6-phosphate isomerase. Arthritis Research, Therapy. 7, 131613-131624 (2005).
  20. Kamradt, T., Schubert, D. The role and clinical implications of G6PI in experimental models of rheumatoid arthritis. Arthritis Research, Therapy. 7, 20-28 (2005).
  21. Horikoshi, M., et al. Activation of Invariant NKT Cells with Glycolipid Ligand α-Galactosylceramide Ameliorates Glucose-6-Phosphate Isomerase Peptide-Induced Arthritis. PlosOne. 7 (12), 51215 (2012).
  22. Zhang, X. J., et al. Immunization with mixed peptides derived from glucose-6-phosphate isomerase induces rheumatoid arthritis in DBA /1 mice. Chinese Journal of Pathophysiology. 32 (3), 569-576 (2016).
  23. Motohashi, S., Nakayama, T. Invariant natural killer T cell-based immunotherapy for cancer. Immunotherapy. 1 (1), 73 (2017).
  24. Jung, S., et al. The requirement of natural killer T-cells in tolerogenic APCs-mediated suppression of collagen-induced arthritis. Experimental and Molecular Medicine. 42 (8), 547-554 (2010).
  25. Luc, V. K., Lan, W. Therapeutic Potential of Invariant Natural Killer T Cells in Autoimmunity. Frontiers in Immunology. 9, 519-526 (2018).
  26. Chiba, A., et al. Suppression of collagen-induced arthritis by natural killer T cell activation with OCH, a sphingosine-truncated analog of α-galactosylceramide. Arthritis, Rheumatism. 50 (1), 305-313 (2004).
  27. Tudhope, S. J., Delwig, A. V., Falconer, J., Pratt, A., Ng, W. F. Profound invariant natural killer t-cell deficiency in inflammatory arthritis. Annals of the Rheumatic Diseases. 69 (10), 1873-1879 (2010).
  28. Bruns, L., et al. Immunization with an immunodominant self-peptide derived from glucose-6-phosphate isomerase induces arthritis in DBA/1 mice. Arthritis Research, Therapy. 11 (4), (2009).
  29. Parietti, V., et al. Rituximab treatment overcomes reduction of regulatory iNKT cells in patients with rheumatoid arthritis. Clinical Immunology. 134 (3), 331-339 (2010).
  30. Yoshida, Y., et al. Functional mechanism(s) of the inhibition of disease progression by combination treatment with fingolimod plus pathogenic antigen in a glucose-6-phosphate isomerase peptide-induced arthritis mouse model. Biological, Pharmaceutical Bulletin. 38 (8), 1120-1125 (2015).
  31. Chen, D., et al. Study of the adoptive immunotherapy on rheumatoid arthritis with Thymus-derived invariant natural killer T cells. International Immunopharmacology. 67, 427-440 (2019).

Play Video

Cite This Article
Meng, M., Chen, S., Gao, X., Liu, H., Wang, Y., Zhang, J., Dou, H., Li, W., Chen, D. Adoptive Immunotherapy of iNKT Cells in Glucose-6-Phosphate Isomerase (G6PI)-Induced RA Mice. J. Vis. Exp. (155), e60048, doi:10.3791/60048 (2020).

View Video