デジタルPCRを用いたマウス組織における異種マウスモデルにおける移植片対宿主病の誘導とスコア付け
Summary
ここでは、異種系移植片対宿主病(xenoGVHD)モデルにおける疾患を誘導し、スコア付けするプロトコルを提示する。xenoGVHDは、ヒトT細胞の免疫抑制を研究するためのインビボモデルを提供する。さらに、免疫抑制を定量化するツールとしてデジタルPCRを用いて組織内のヒトT細胞を検出する方法について述べた。
Abstract
急性移植片対宿主病(GVHD)は、血液学的欠乏および悪性腫瘍の治療として造血幹細胞移植を受けている患者にとって重要な制限である。急性GVHDは、ドナーT細胞が宿主組織を外来抗原として認識し、宿主に免疫応答をマウントするときに起こる。現在の治療には、患者が感染や再発を受けやすくする有毒な免疫抑制薬が含まれます。したがって、ドナーT細胞を効果的に標的にし、副作用を減らすことができる急性GVHD療法を提供するための継続的な研究があります。この前臨床研究の多くは、生体内系のマウス細胞ではなくヒト細胞に対する免疫抑制療法の試験を可能にする異種生成GVHD(xenoGVHD)マウスモデルを使用しています。このプロトコルは、xenoGVHDを誘導する方法と、一貫した結果を確実にするために臨床スコアリングを盲目にし、標準化する方法を概説します。さらに、このプロトコルは、デジタルPCRを使用してマウス組織内のヒトT細胞を検出する方法について説明し、その後、試験された治療の有効性を定量化するために使用することができる。xenoGVHDモデルは、GVHD療法をテストするモデルを提供するだけでなく、ヒトT細胞を抑制できる任意の治療法を提供し、多くの炎症性疾患に適用することができる。
Introduction
同種造血幹細胞移植(HSCT)は、予後不良の白血病などの血液学的悪性腫瘍に苦しむ患者の日常的な治療となっている。HSCTの有意な合併症は急性移植片対宿主病(GVHD)である。2012年の研究では、急性GVHDが兄弟ドナーから移植を受けているHSCT患者の39%と無関係なドナー1からの移植を受けている患者の59%で開発されたと報告されています。急性GVHDは、ドナー由来のT細胞がレシピエントの臓器を攻撃するときに起こる。GVHDの唯一の成功した治療法は、非常に毒性が高く、感染および腫瘍再発のリスクを高める高い免疫抑制薬2による治療である。したがって、近年3、4、5の急性GVHD生存率で行われた改善にもかかわらず、長期寛解を促進する毒性を最小限に抑えたGVHD療法の改善が依然として重要である。
以下の方法の全体的な目標は、異種系GVHD(xenoGVHD)を誘導し、スコア付けすることです。xenoGVHDモデルは、前臨床GVHD研究を臨床試験6に直接翻訳することを可能にするマウス細胞ではなくヒト細胞で急性GVHDを誘導するツールとして開発された。このモデルは、ヒト末梢血単核細胞(PBMC)を、非致死的に照射されるNOD-SCID IL-2Rγヌル(NSG)マウスに静脈内注入することを含む。注入されたヒトT細胞は、マウス抗原を提示するヒト抗原提示細胞(APC)によって活性化され、活性化されたT細胞は、全身性炎症および最終的に死亡する遠隔組織に移行する6、7、8,9,10.xenoGVHDモデルにおける疾患病理および進行は、ヒト急性GVHDを密接に模倣する。具体的には、病原性ヒトT細胞は、マウス主要組織適合性複合体(MHC)タンパク質に反応し、ヒトGVHD6、9におけるT細胞アロア活性に類似している。マウスMHCミスマッチモデルに対するxenoGVHDモデルの主な利点は、他の広く使用されているGVHDモデルは、マウス細胞ではなくヒト細胞上の治療法の試験を可能にすることである。これにより、ヒト細胞を標的とするため、変更を加えずに直接クリニックに翻訳できる製品のテストが可能になります。近年、このモデルは、急性GVHDの潜在的な治療法としてヒト抗IL-2抗体11、ヒト胸腺調節T細胞(Tregs)12およびヒト間葉系幹細胞13を試験するために用いられている。より広い文脈において、このモデルは、ヒトT細胞活性を抑制することができる任意の薬物または細胞型に対する生体内抑制アッセイとして使用することができる。例えば、Stockis et al.14はxenoGVHDモデルを用いて、生体内のトレグ抑制活性に対するインテグリンαVβ8のブロッキング効果を研究した。したがって、xenoGVHDモデルは、インビボ設定でT細胞を標的とする任意の治療のメカニズムに関する洞察を提供することができる。
このプロトコルに記載されている追加の方法は、デジタルポリメラーゼ連鎖反応(dPCR)を用いてマウス組織中のヒトT細胞を検出する方法である。この方法の目的は、このモデルで試験されている免疫抑制療法の有効性を測定する標的組織におけるT細胞の移動および増殖を定量化するツールを提供することである。dPCRは、核酸15の定量のための比較的新しい方法である。簡単に言えば、PCR反応混合物は、ターゲット配列の少数を含むパーティションに分割されるか、またはターゲットがまったく含まれていません。次に、標的配列を増幅し、DNAインターカシング染料または蛍光標的特異的プローブを用いて検出します。dPCR は、正のパーティションとポアソンの統計15,16の割合に基づいて、ターゲット シーケンスのコピー数を定量化します。dPCRを用いてT細胞を検出することは、フローサイトメトリーおよび組織学を含む他の代替方法と比較してはるかに少ない組織を必要とし、凍結または固定組織上で行うことができる。dPCR は、コピー番号を決定するための標準曲線を必要とせず、技術的な反復も必要ありません。これにより、従来の定量的PCR(qPCR)16と比較して、dPCRに必要な試薬およびテンプレートDNAの量が減少します。pcR反応をdPCRのサブ反応に分割すると、ターゲット17が効果的に濃縮されます。したがって、dPCRは、主に大量の非標的DNA中の希少標的を検出するためのツールである。例えば、dPCRは、牛乳18における細菌汚染を検出し、エストロゲン受容体遺伝子19のまれな変異を同定し、患者20の血液中の循環腫瘍DNAを検出するために使用されている。このプロトコルでは、dPCRはxenoGVHDを有するマウスの組織におけるヒトT細胞を検出および定量するための効率的なツールとして機能する。
Protocol
Representative Results
Discussion
疾患の進行は、一般的に異なるドナーからのPBMCの注入であっても、xenoGVHDモデルで一貫しているので、複数の実験を組み合わせることができます。この一貫性を維持するために必要な重要な手順は、適切なi.v.インジェクション技術、ブラインドと一貫性のあるスコアリングです。Nervi et al.25による研究は、静脈内尾静脈注射と比較して、PBMCのレトロ軌道注射がより一貫性の…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
レーン・クリステンソンの研究室では、これらの実験で使用されるデジタルPCRマシンを提供し、提供される技術サポートを提供することを認めしたいと思います。また、トーマス・ヤンキー博士の指導と指導に感謝します。これらの研究は、トリップファミリー財団によって支援されました。
Materials
| 1.5 mL eppendorf tubes | Fisher | 05-408-129 | |
| 10 mL serological pipet | VWR International | 89130-898 | |
| 10mL BD Vacutainers – Green capped with Sodium Heparin | Becton Dickinson | 366480 | |
| 250 µL Ranin pipette tips | Rainin | 17001118 | Do not use other pipettes or pipet tips for droplet generation |
| 50 mL conical tube | VWR International | 89039-656 | |
| 96-Well ddPCR plate | Bio-Rad | 12001925 | |
| ACK (Ammonium-Chloride-Potassium) Lysing Buffer | Lonza | 10-548E | Optional |
| Alcohol Wipes | Fisher Scientific | 6818 | |
| Anesthesia Chamber | World Precision Instruments | EZ-178 | Provided by animal facility |
| Anesthesia Machine | Parkland Scientific | PM1002 | Provided by animal facility |
| BD Vacutainer Safety-Lok Blood Collection Set | Becton Dickinson | 367281 | |
| DG8 Cartridges and Gaskets for QX100/QX200 Droplet Generator | Bio-Rad | 1864007 | |
| DNAse and RNAse free Molecular Grade H2O | Life Technologies | 1811318 | |
| Ethyl alcohol, Pure,200 proof, for molecular biology | Sigma-Aldrich | E7023-500ML | |
| Fetal Bovine Serum | Atlanta Biologicals | S11150 | |
| Ficoll | Fisher Scientific | 45001750 | |
| Insulin Syringe | Fisher Scientific | 329424 | |
| Isoflurane | Sigma-Aldrich | CDS019936 | Provided by animal facility |
| Liquid nitrogen | N/A | N/A | |
| Mouse Irradiator Pie Cage | Braintree Scientific, Inc. | MPC 1 | Holds up to 11 mice |
| Nexcare Gentle Paper Tape (a.k.a. 3M Micropore Surgical Tape / 3/4") | Fisher Scientific | 19-027-761 | |
| P1000 pipetman | MidSci | A-1000 | |
| P200 pipetman | MidSci | A-200 | |
| Pierceable Foil Heat Seal | Bio-Rad | 1814040 | |
| Pipetaid Gilson Macroman | Fisher Scientific | F110756 | |
| Pipet-Lite Multi Pipette L8-200XLS+ | Rainin | 17013805 | Do not use other pipettes or pipet tips for droplet generation |
| Qiagen DNeasy Blood and Tissue Kit | Qiagen | 69506 | |
| qPCR plates | VWR International | 89218-292 | |
| QX200 Droplet Digital PCR System | Bio-Rad | 12001925 | Includes droplet generator, droplet reader, laptop computer, software, associated component consumables, for EvaGreen or probe-based digital PCR applications |
| QX200 Droplet Generation Oil for EvaGreen | Bio-Rad | 1864006 | |
| QX200 ddPCR EvaGreen Supermix | Bio-Rad | 1864033 | |
| RNase and DNase-free plate seal | Thermo Scientific | 12565491 | |
| RPMI Advanced 1640 | Life Technologies | 12633012 | |
| Sterile Gauze Pads (2" x 2", 12-Ply) | Fisher Scientific | 67522 | |
| Sterile Phosphate Buffered Saline | Fisher Scientific | 21040CV | |
| Sterile reservoir | VWR International | 89094-662 | |
| Surgial Scissors | Kent Scientific | INS600393-4 | |
| Surgical Forceps | Kent Scientific | INS650914-4 |
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