RA gelişimi, sinovyal dokudaki anormal bağışıklık hücresi infiltrasyonu ile yakından ilişkilidir, burada bu bağışıklık hücrelerinin düzensiz aktivasyonu, çeşitli pro-inflamatuar sitokinlerin salınmasına yol açar ve bu da sinovyal ve eklem yapılarının hasarına daha fazla katkıda bulunur18,19. CIA modeli, K/BxN modeli ve SKG fareleri 13,20,21 dahil olmak üzere çeşitli RA hayvan modelleri geniş çapta değerlendirilmiştir. Bu modeller RA'nın bağışıklık mekanizmalarını ve klinik belirtilerini başarılı bir şekilde çoğaltırken, hepsinin önemli sınırlamaları vardır. Örneğin, C57BL / 6 farelerindeki CIA modeli daha düşük bir başarı oranına, daha uzun bir başlangıç süresine sahiptir ve çevresel ve deneysel koşullardan önemli ölçüde etkilenir, bu da onu belirli deneysel ortamlarda daha az pratik hale getirir. SKG fareleri, T hücresi reseptörü (TCR) sinyalinde ani bir anomaliye neden olan ve otoimmün artritiindükleyen bir ZAP-70 gen mutasyonuna dayanan bir RA fare modelini temsil eder 22. Bununla birlikte, bu model pahalıdır ve deneysel sonuçların tekrarlanabilirliği, indüksiyon koşullarından kolayca etkilenir. K/BxN, T ve B hücrelerinin işbirlikçi aktivitesi tarafından tetiklenen ve belirgin bir bağışıklık tepkisi sergileyen kalıtsal bir artrit modelidir23. Yine de, bu modeli oluşturmak maliyetlidir ve özgüllüğü sınırlıdır, bu da insan RA'sının çok yönlü patolojik sürecini tamamen yakalayamayan sınırlı bir bağışıklık tepkisine yol açar. Bu nedenle, RA'nın temel patolojik özelliklerini kopyalayabilen, çeşitli deneysel gereksinimleri karşılayabilen ve yüksek tekrarlanabilirlik sağlayabilen bir hayvan modeli geliştirmek büyük önem taşımaktadır.
Bu çalışmada, SKG farelerinden adaptif CD4 + T hücrelerinin evlat edinici transferi yoluyla bir RA modeli oluşturmak için bir yöntem sunuyoruz. Bu modelin yapısı, C57/BL6 arka planına sahip SKG farelerinden CD4+ T hücrelerinin seçilmesine ve modelin başarısını sağlayan bir süreç olan mannanın indüksiyonuna dayanır. BALB/c arka planındaki SKG farelerinin, anormal TCR sinyal seçimine neden olan ve yüksek oranda kendi kendine reaktif T hücrelerine yol açan spontan bir ZAP70 gen mutasyonu (W163C) taşıdığı yaygın olarak bilinmektedir24. Bu, aşırı T hücresi aktivasyonu ve sinovit başlangıcı ve eklem yıkımı ile sonuçlanır, böylece RA'nın sinovyal onarım ve bağışıklık hücresi aktivasyonu gibi temel patolojik süreçlerini taklit eder25,26. SKG farelerinin klinik özellikleri, insan RA hastalarınınkine çok benzer.
Bu mutasyonu C57BL/6 arka planına dahil etmek için, ZAP70 (W163C) mutasyonunu taşıyan bir C57BL/6 arka planlı SKG fare modelini başarıyla oluşturmak için CRISPR/Cas9 teknolojisini kullandık. CRISPR/Cas9, geleneksel rastgele indüksiyon yöntemleriyle ilişkili düşük hedef dışı yerleştirme veya istenmeyen genetik modifikasyon oranını korurken, istenen mutasyonun hedeflenen şekilde tanıtılmasını sağlayan yüksek hassasiyet ve verimlilik sunar, böylece modelin kararlılığını ve benzersizliğini sağlar27,28. Daha da önemlisi, bu teknik aynı zamanda model yapımı için gereken süreyi önemli ölçüde azaltarak model geliştirmenin hem kontrol edilebilirliğini hem de verimliliğini artırır. Bu modeli kullanarak, T hücresi aracılı sinoviti ve RA'nın eklem yıkımını bir C57BL / 6 arka planına karşı hassas bir şekilde çoğaltabiliriz. Geleneksel SKG farelerindeki BALB/C arka planı ile karşılaştırıldığında, C57BL/6 arka planındaki model fareler immünolojik araştırmalarda daha geniş uygulanabilirliğe sahiptir ve diğer transgenik modellerle (örneğin, Rag1-/- veya IL17-/-) daha kolay birleştirilebilir. Bu, onları RA'da ve sistemik lupus, eritematozus veya multipl skleroz gibi diğer otoimmün hastalıklarda ZAP70 mutasyonunun rolünü araştırmak için uygun hale getirir.
CD4+ T hücrelerinin29,30 numaralı RA aktivasyonundaki önemli rolüne dayanarak, onları anahtar mediyatörler olarak seçtik. T hücreleri, RA'daki immün yanıtların birincil itici güçleridir ve IL-6, IL-17 ve TNF-α 32,33 gibi inflamatuar faktörlere bağlı olarak Th1/Th17 efektör alt kümelerini31 aktive ederek doğrudan sinovyal hasarı indükleyebilir. İmmün regülasyonun önemli mediatörleri olarak, CD4 + T hücreleri pro-inflamatuar sitokinler salgılar, inflamatuar kaskadı tetikler ve korur, bu da sinovyal proliferasyona ve eklem hasarına yol açar, böylece RA'nın patolojik ilerlemesini doğrudan teşvik eder. Spesifik antikorların (örneğin, ACPA) üretiminde B hücrelerine yardımcı olmada etkilidirler34. Bu arada, RA sinovyumunun tipik histopatolojik özelliği, CD4 + T hücrelerinin agregasyonudur. Bazı sınıf II majör histokompatibilite kompleksi (MHC) genleri, özellikle İnsan Lökosit Antijeni-DR izotipi (HLA-DR) ile ilişkili "paylaşılan epitoplar", RA35'in patogenezi ile yakından ilişkili olarak kabul edilir. Ayrıca, sitotoksik T-lenfosit ile ilişkili antijen 4 (CTLA4)-Ig ile T hücresi ko-stimülasyonunu bloke etme stratejisi, RA36'da önemli klinik etkinlik göstermiştir. Ek olarak, mannan indüksiyonu, dendritik hücreler ve makrofajlar gibi doğuştan gelen bağışıklık bileşenlerinin aktivasyonunu teşvik ederek model için güçlü bir aktivatör görevi görür37. Bu adım, CD4 + T hücresi aktivasyonunu ve bağışıklık tepkilerini daha da kolaylaştırır, bağışıklık sisteminin kendi dokularına saldırısını önemli ölçüde arttırır, böylece RA'da bağışıklık düzensizliği ve sinovyal hasarın patolojik özelliklerini simüle eder.
Model indüksiyonunu tamamladıktan sonra, eklem şişmesinin klinik skorlaması, patolojik doğrulama (sinovit doku patolojisi ve eklem yıkımının özelliklerini gözlemleme) ve immünolojik doğrulama (serum ve dalakta Th1/2/17 ve Treg hücrelerinin ekspresyonu) dahil olmak üzere çoklu parametreler kullanarak model grubunun sistematik bir doğrulamasını gerçekleştirdik. Sonuçlar, modelimizin RA'da T hücre aracılı sinovit ve eklem yıkımını başarılı bir şekilde replike ettiğini, RA'nın ana patofizyolojik mekanizmalarıyla tutarlı karakteristik immün aktivasyon ve sinovyal patolojik değişiklikleri indüklediğini ve %100 prevalans oranı ile olduğunu gösterdi. Modelimizde, farelerin klinik şişmiş eklem skorunun 1 haftada zirve yapması, ikinci haftada belirgin bir azalma göstermesi ve daha sonraki aşamalarda kademeli olarak tekrar yükselmesi dikkat çekicidir, bu da geleneksel artrit hayvan modellerinde gözlenen tipik hastalık seyri ile tamamen uyumlu değildir38. Bunun nedeni, indüksiyondan 1 hafta sonra, model farelerdeki bağışıklık sisteminin, mannan enjeksiyonu ile yoğun bir şekilde aktive edilmiş bir başlangıç fazında olması ve eklem iltihabının zirvesine neden olması olabilir. İkinci haftada, bağışıklık regülasyonu ve kendini iyileştirme mekanizmaları, klinik semptomların geçici olarak hafiflemesine yol açar. Hastalık ilerledikçe, bağışıklık toleransı yavaş yavaş azalır ve bağışıklık tepkisi yeniden yoğunlaşır, bu da daha sonraki aşamalarda durumun kademeli olarak kötüleşmesiyle kendini gösterir.
Bu model diğer modellere kıyasla nispeten basit olsa da, modelleme sürecinde ele alınması gereken birkaç önemli nokta vardır. İlk olarak, SKG farelerinden elde edilen CD4 + T hücrelerinin aktivitesi ve saflığı, modelin başarısının temelini oluşturur. Deneysel sonuçların tutarlılığını ve güvenilirliğini sağlamak için hücrelerin saflığı% 90'ı aşmalıdır. İkincisi, damar yırtılmasının çok hızlı enjekte edilmesini veya hücre sızıntısının çok yavaş enjekte edilmesini önlemek için medial kantal ven içine enjeksiyon hızı dikkatli bir şekilde kontrol edilmelidir. Ayrıca, hücre dozu seçimi kritiktir. Çok düşük bir doz model başarısızlığına yol açabilirken, çok yüksek bir doz spesifik olmayan enflamatuar yanıtları tetikleyebilir. Bu nedenle, modelleme süreci sırasında, farelerin genel durumu yakından izlenmeli ve deneyin sorunsuz ilerlemesini ve verilerin bilimsel geçerliliğini sağlamak için herhangi bir anormal semptom derhal kaydedilmelidir.
Geleneksel modellerle karşılaştırıldığında, bu model daha kısa bir kuruluş süresine sahiptir, C57BL / 6 farelerinde daha yüksek bir insidans oranına ulaşır ve nispeten uygun maliyetli ve kullanımı kolaydır. Otoreaktif CD4 + T hücrelerinin transferini benimsemek, T hücresi aracılı bağışıklık tepkilerini doğru bir şekilde yeniden üretir ve eklem şişmesi ve hasarı gibi RA'nın temel patolojik özelliklerini yakalar. Ayrıca, klinik belirtileri, RA'nın klinik ve patolojik süreçlerinin daha otantik bir yansımasını sunan, insan RA'nınkilerle iyi uyum sağlar. Ayrıca, medial kantal ven infüzyonu ve mannan indüksiyonunun kombinasyonu, modelin kontrol edilebilirliğini ve deneysel stabilitesini daha da geliştirerek onu yüksek oranda tekrarlanabilir hale getirir ve mükemmel deneysel kontrol sunar. Tabii ki, bu modelin hala sınırlamaları var. Esas olarak T hücresi güdümlü bağışıklık tepkilerine odaklanır; B hücresi aracılı antikor yanıtlarının ve diğer immün hücrelerin (doğal öldürücü (NK) hücreler ve Treg hücreleri gibi) işbirlikçi rollerinin simülasyonu yetersizdir, bu da RA'nın çok hücreli patolojik mekanizmalarını tam olarak temsil etmeyi zorlaştırır. Bununla birlikte, bu RA fare modeli, araştırmacılara T hücresi aracılı bağışıklık tepkilerini ve RA'nın ana patolojik özelliklerini simüle etmek için daha iyi bir platform sağlayan istikrarlı ve güvenilir bir hayvan modeli olmaya devam etmektedir. Bu model, araştırmacıların RA'nın bağışıklık mekanizmalarını ve patolojik ilerlemesini derinlemesine araştırmalarına olanak tanıyarak, özellikle T hücresi güdümlü bağışıklık düzensizliğini anlamada ve terapötik hedefleri belirlemede yeni tedavilerin geliştirilmesi için önemli deneysel kanıtlar ve araçlar sağlar.