Платформа трансплантации костного мозга для изучения роли дендритных клеток в трансплантации против хост болезни
Summary
Трансплантация против хозяина болезнь является одним из основных осложнений после аллогенной трансплантации костного мозга. Дендритные клетки играют важную роль в патогенеза болезни трансплантата против хозяина. В настоящей статье описывается новая платформа трансплантации костного мозга для изучения роли дендритных клеток в развитии трансплантата против хозяина болезни и трансплантата против лейкемии эффект.
Abstract
Аллогенная трансплантация костного мозга (BMT) является эффективной терапией гематологических злокачественных новообразований из-за трансплантата против лейкемии (GVL) эффект для искоренения опухолей. Тем не менее, его применение ограничено развитием трансплантата против хозяина болезни (GVHD), основное осложнение BMT. GVHD вызывается, когда Т-клетки в донорских трансплантатах распознаюталонантиген, выраженный клетками-реципиентами, и монтируют нежелательные иммунологические атаки против здоровых тканей реципиента. Таким образом, традиционные методы лечения предназначены для подавления донорской Т-клеточной аллореактивности. Однако эти подходы существенно ухудшают эффект GVL, чтобы выживаемость реципиента не улучшилась. Понимание влияния терапевтических подходов на BMT, GVL и GVHD, таким образом, имеет важное значение. Благодаря антиген-представлению и цитокин-секретов способности стимулировать донора Т-клеток, получатель дендритных клеток (DCs) играют значительную роль в индукции GVHD. Таким образом, таргетинг получателя DCs становится потенциальным подходом для управления GVHD. Эта работа предоставляет описание новой платформы BMT, чтобы исследовать, как принимающие DCs регулируют ответы GVH и GVL после трансплантации. Также представлена эффективная модель BMT для изучения биологии GVHD и GVL после трансплантации.
Introduction
Аллогенная гематопоатическая трансплантация стволовых клеток (BMT) является эффективной терапией для лечения гематологических злокачественных новообразований31,,2 через трансплантат-против лейкемии (GVL) эффект 3 . Тем не менее, донорские лимфоциты всегда монтировать нежелательные иммунологические атаки против тканей реципиента, процесс, называемый трансплантата против хозяина болезни (GVHD)4.
Murine модели GVHD являются эффективным инструментом для изучения биологии GVHD и GVL ответ5. Мыши являются экономически эффективной моделью исследования животных. Они небольшие и эффективно дозируются с молекулами и биопрепаратами на ранних стадиях развития6. Мыши являются идеальными исследованиями животных для генетических исследований манипуляции, потому что они генетически хорошо определены, что идеально подходит для изучения биологических путей и механизмов6. Несколько мышь основных гистосовместимости комплекса (MHC) MHC-несоответствие модели GVHD были хорошо созданы, такие как C57BL/6 (H2b) к BALB/c (H25,7d) и FVB (H2q) )b Это особенно ценные модели для определения роли отдельных типов клеток, генов и факторов, влияющих на ГВХД. Трансплантация от C57/BL/6 (H2b) родительским донорам получателям с мутациями в MHC I (B6.C-H2bm1)и/или MHC II (B6.C-H2bm12) показала, что несоответствие как в классе MHC I, так и в классе II является важным требованием для развития острого GVHD. Это говорит о том, что для развития болезни необходимы какCD4, так иCD8 – Т-клетки7,,8. GVHD также участвует в воспалительном каскаде, известном как «провоспалительный цитокиновый шторм»9. Наиболее распространенным методом кондиционирования в моделях мурина является полное облучение тела (TBI) рентгеновским снимком или 137Cs. Это приводит к абляции костного мозга реципиента, тем самым позволяя донору прививать стволовые клетки и предотвращая отторжение трансплантата. Это делается путем ограничения распространения Т-клеток реципиента в ответ на донорские клетки. Кроме того, генетическое неравенство играет важную роль в индукции заболеваний, которая также зависит от незначительных MHC-несоответствие10. Таким образом, доза миелоабливного облучения варьируется в различных штаммов мыши (например, BALB/c’C57BL/6).
Активация т-клеток донора хост антигеном, представляя клетки (APCs) имеет важное значение для развития GVHD. Среди БТР, дендритные клетки (ДК) являются наиболее мощными. Они наследуют способны индуцировать GVHD из-за их превосходного поглощения антигена, экспрессии Т-клеточных костимулирующих молекул, и производства провоспалительных цитокинов, которые поляризуют Т-клетки в патогенные подмножества. Получатель DCs имеют решающее значение для облегчения Т-клеток грунтовки и Индукции GVHD после трансплантации11,12. Соответственно, DCs стали интересными целями в лечении GVHD12.
TBI требуется для повышения донорской клетки прививование. Благодаря эффекту TBI, реципиент DC активируются и выживают в течение короткого времени после трансплантации12. Несмотря на значительные достижения в области использования биолюминесценции или флуоресценции, создание эффективной модели для изучения роли получателя DCs в GVHD по-прежнему является сложной задачей.
Поскольку донорские Т-клетки являются движущей силой для активности GVL, стратегии лечения с использованием иммуносупрессивных препаратов, таких как стероиды для подавления Т-клеточной аллореактивности часто вызывают рецидив опухоли или инфекции13. Таким образом, таргетинг получателя DCs может обеспечить альтернативный подход для лечения GVHD при сохранении эффекта GVL и избежать инфекции.
Короче говоря, текущее исследование предоставляет платформу, чтобы понять, как различные типы сигнализации в получатель DCs регулирует развитие GVHD и эффект GVL после BMT.
Protocol
Representative Results
Discussion
Использование стволовых клеток в соответствии с конкретным человеком является эффективным подходом для лечения передовых и устойчивых раковых заболеваний18. Малые молекулы фармацевтических препаратов, однако, уже давно остается основным направлением персонализированн?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование поддерживается Университетом Центральной Флориды колледж медицины запуска гранта (для HN), Университет Питтсбурга Медицинский центр Хиллман онкологический центр Хиллман онкологический центр запуска гранта (в HL), Соединенные Штаты NIH Грант #1P20CA210300-01 и Вьетнамского Министерства здравоохранения Грант #4694 / КД-BYT (к PTH). Мы благодарим д-ра Сюэ Чжун Ю в Медицинском университете южной Каролины за предоставление материалов для исследования.
Materials
| 0.5 M EDTA pH 8.0 100ML | Fisher Scientific | BP2482100 | MACS buffer |
| 10X PBS | Fisher Scientific | BP3994 | MACS buffer |
| A20 B-cell lymphoma | University of Central Florida | In house | GVL experiment |
| ACC1 fl/fl | Jackson Lab | 30954 | GVL experiment |
| ACC1 fl/fl CD4cre | University of Central Florida | GVL experiment | |
| Anti-Biotin MicroBeads | Miltenyi Biotec | 130-090-485 | T-cell enrichment |
| Anti-Human/Mouse CD45R (B220) | Thermo Fisher Scientific | 13-0452-85 | T-cell enrichment |
| Anti-mouse B220 FITC | Thermo Fisher Scientific | 10452-85 | Flow cytometry analysis |
| Anti-mouse CD11c- AF700 | Thermo Fisher Scientific | 117319 | Flow cytometry analysis |
| Anti-Mouse CD25 PE | Thermo Fisher Scientific | 12-0251-82 | Flow staining |
| Anti-Mouse CD4 Biotin | Thermo Fisher Scientific | 13-0041-86 | T-cell enrichment |
| Anti-Mouse CD4 eFluor® 450 (Pacific Blue® replacement) | Thermo Fisher Scientific | 48-0042-82 | Flow staining |
| Anti-mouse CD45.1 PE | Thermo Fisher Scientific | 12-0900-83 | Flow cytometry analysis |
| Anti-Mouse CD8a APC | Thermo Fisher Scientific | 17-0081-83 | Flow cytometry analysis |
| Anti-mouse H-2Kb PerCP-Fluor 710 | Thermo Fisher Scientific | 46-5958-82 | Flow cytometry analysis |
| Anti-mouse MHC Class II-antibody APC | Thermo Fisher Scientific | 17-5320-82 | Flow cytometry analysis |
| Anti-Mouse TER-119 Biotin | Thermo Fisher Scientific | 13-5921-85 | T-cell enrichment |
| Anti-Thy1.2 | Bio Excel | BE0066 | BM generation |
| B6 fB-/- mice | University of Central Florida | In house | Recipients |
| B6.Ly5.1 (CD45.1+) mice | Charles River | 564 | Donors |
| BALB/c mice | Charles River | 028 | Transplant recipients |
| C57BL/6 mice | Charles River | 027 | Donors/Recipients |
| CD11b | Thermo Fisher Scientific | 13-0112-85 | T-cell enrichment |
| CD25-biotin | Thermo Fisher Scientific | 13-0251-82 | T-cell enrichment |
| CD45R | Thermo Fisher Scientific | 13-0452-82 | T-cell enrichment |
| CD49b Monoclonal Antibody (DX5)-biotin | Thermo Fisher Scientific | 13-5971-82 | T-cell enrichment |
| Cell strainer 40 uM | Thermo Fisher Scientific | 22363547 | Cell preparation |
| Cell strainer 70 uM | Thermo Fisher Scientific | 22363548 | Cell preparation |
| D-Luciferin | Goldbio | LUCK-1G | Live animal imaging |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | Atlanta Bilogicals R&D system | D17051 | Cell Culture |
| Flow cytometry tubes | Fisher Scientific | 352008 | Flow cytometry analysis |
| FVB/NCrl | Charles River | 207 | Donors |
| Lipopolysacharide (LPS) | Millipore Sigma | L4391-1MG | DC mature |
| LS column | Mitenyi Biotec | 130-042-401 | Cell preparation |
| MidiMACS | Miltenyi Biotec | 130-042-302 | T-cell enrichment |
| New Brunswick Galaxy 170R incubator | Eppendorf | Galaxy 170 R | Cell Culture |
| Penicilin+streptomycinPenicillin/Streptomycin (10,000 units penicillin / 10,000 mg/ml strep) | GIBCO | 15140 | Media |
| RPMI 1640 | Thermo Fisher Scienctific | 11875-093 | Media |
| TER119 | Thermo Fisher Scientific | 13-5921-82 | T-cell enrichment |
| Xenogen IVIS-200 | Perkin Elmer | Xenogen IVIS-200 | Live animal imaging |
| X-RAD 320 Biological Irradiator | Precision X-RAY | X-RAD 320 | Total Body Irradiation |
Riferimenti
- Shlomchik, W. D. Graft-versus-host disease. Nature Reviews Immunology. 7, 340-352 (2007).
- Appelbaum, F. R. Haematopoietic cell transplantation as immunotherapy. Nature. 411, 385-389 (2001).
- Blazar, B. R., Murphy, W. J., Abedi, M. Advances in graft-versus-host disease biology and therapy. Nature Reviews Immunology. 12, 443-458 (2012).
- Pasquini, M. C., Wang, Z., Horowitz, M. M., Gale, R. P. 2010 report from the Center for International Blood and Marrow Transplant Research (CIBMTR): current uses and outcomes of hematopoietic cell transplants for blood and bone marrow disorders. Clinical Transplantation. , 87-105 (2010).
- Schroeder, M. A., DiPersio, J. F. Mouse models of graft-versus-host disease: advances and limitations. Disease Model & Mechanism. 4, 318-333 (2011).
- Graves, S. S., Parker, M. H., Storb, R. Animal Models for Preclinical Development of Allogeneic Hematopoietic Cell Transplantation. ILAR Journal. , ily006 (2018).
- Sprent, J., Schaefer, M., Korngold, R. Role of T cell subsets in lethal graft-versus-host disease (GVHD) directed to class I versus class II H-2 differences. II. Protective effects of L3T4+ cells in anti-class II GVHD. Journal of Immunology. 144, 2946-2954 (1990).
- Rolink, A. G., Radaszkiewicz, T., Pals, S. T., van der Meer, W. G., Gleichmann, E. Allosuppressor and allohelper T cells in acute and chronic graft-vs-host disease. I. Alloreactive suppressor cells rather than killer T cells appear to be the decisive effector cells in lethal graft-vs.-host disease. The Journal of Experimental Medicine. 155, 1501-1522 (1982).
- Lu, Y., Waller, E. K. Dichotomous role of interferon-gamma in allogeneic bone marrow transplant. Biology of Blood and Marrow Transplantation. 15, 1347-1353 (2009).
- Abdollahi, A., et al. Inhibition of platelet-derived growth factor signaling attenuates pulmonary fibrosis. The Journal of Experimental Medicine. 201, 925-935 (2005).
- Banchereau, J., Steinman, R. M. Dendritic cells and the control of immunity. Nature. 392, 245-252 (1998).
- Stenger, E. O., Turnquist, H. R., Mapara, M. Y., Thomson, A. W. Dendritic cells and regulation of graft-versus-host disease and graft-versus-leukemia. Blood. 119, 5088-5103 (2012).
- Ullmann, A. J., et al. Posaconazole or fluconazole for prophylaxis in severe graft-versus-host disease. New England Journal of Medicine. 356, 335-347 (2007).
- Dittel, B. N. Depletion of specific cell populations by complement depletion. Journal of Visualized Experiments. , (2010).
- Nguyen, H. D., et al. Metabolic reprogramming of alloantigen-activated T cells after hematopoietic cell transplantation. Journal of Clinical Investigation. 126, 1337-1352 (2016).
- Cooke, K. R., et al. An experimental model of idiopathic pneumonia syndrome after bone marrow transplantation: I. The roles of minor H antigens and endotoxin. Blood. 88, 3230-3239 (1996).
- Nguyen, H., et al. Complement C3a and C5a receptors promote GVHD by suppressing mitophagy in recipient dendritic cells. Journal of Clinical Investigation Insight. 3, (2018).
- McNutt, M. Cancer immunotherapy. Science. 342, 1417 (2013).
- Negrin, R. S., Contag, C. H. In vivo imaging using bioluminescence: a tool for probing graft-versus-host disease. Nature Reviews in Immunology. 6, 484-490 (2006).
- Roy, D. C., Perreault, C. Major vs minor histocompatibility antigens. Blood. 129, 664-666 (2017).
- Gendelman, M., et al. Host conditioning is a primary determinant in modulating the effect of IL-7 on murine graft-versus-host disease. Journal of Immunology. 172, 3328-3336 (2004).
- Li, J., et al. HY-Specific Induced Regulatory T Cells Display High Specificity and Efficacy in the Prevention of Acute Graft-versus-Host Disease. Journal of Immunology. 195, 717-725 (2015).
- Zeiser, R., et al. Early CD30 signaling is critical for adoptively transferred CD4+CD25+ regulatory T cells in prevention of acute graft-versus-host disease. Blood. 109, 2225-2233 (2007).
- Sadeghi, B., et al. GVHD after chemotherapy conditioning in allogeneic transplanted mice. Bone Marrow Transplant. 42, 807-818 (2008).
