Knoglemarvstransplantation platform til at undersøge den rolle, dendritiske celler i Graft-versus-Host Sygdom
Summary
Graft-versus-host sygdom er en stor komplikation efter allogen knoglemarvstransplantation. Dendritiske celler spiller en afgørende rolle i patogenesen af graft-versus-host sygdom. Den nuværende artikel beskriver en ny knoglemarvstransplantation platform til at undersøge den rolle, dendritiske celler i udviklingen af graft-versus-host sygdom og graft-versus-leukæmi effekt.
Abstract
Allogen knoglemarvstransplantation (BMT) er en effektiv behandling for hæmatologiske maligniteter på grund af graft-versus-leukæmi (GVL) effekt til at udrydde tumorer. Men, dens anvendelse er begrænset af udviklingen af graft-versus-host sygdom (GVHD), en større komplikation af BMT. GVHD fremkaldes, når T-celler i donortransplantaterne genkenderalloantigen udtrykt af recipientceller og monterer uønskede immunologiske angreb mod raske væv fra recipienten. Således traditionelle behandlingsformer er designet til at undertrykke donor T-celle alloreaktivitet. Disse tilgange forringer imidlertid i væsentlig grad GVL-effekten, således at modtagerens overlevelse ikke forbedres. Det er derfor vigtigt at forstå virkningerne af terapeutiske tilgange på BMT, GVL og GVHD. På grund af den antigen-præsenterende og cytokin-udskillende kapacitet til at stimulere donor T-celler, modtager dendritiske celler (DC’ er) spiller en væsentlig rolle i induktion af GVHD. Derfor bliver målretning af modtager-DC’er en potentiel tilgang til styring af GVHD. Dette arbejde giver en beskrivelse af en ny BMT-platform til at undersøge, hvordan vært DC’er regulere GVH og GVL svar efter transplantation. Også præsenteret er en effektiv BMT model til at studere biologi GVHD og GVL efter transplantation.
Introduction
Allogen hæmatopoietisk stamcelletransplantation (BMT) er en effektiv behandling til behandling af hæmatologiske maligniteter1,2 gennem graft-versus-leukæmi (GVL) effekt3. Men, donor lymfocytter altid montere uønskede immunologiske angreb mod recipientvæv, en proces kaldet graft-versus-host sygdom (GVHD)4.
Murinemodeller af GVHD er et effektivt værktøj til at studere gvhd-populationen og GVL-responsen5. Mus er en omkostningseffektiv forskning dyr model. De er små og effektivt dosering med molekyler og biologi i de tidlige faser af udviklingen6. Mus er ideelle forskningsdyr til genetisk manipulation undersøgelser, fordi de er genetisk veldefinerede, som er ideel til at studere biologiske veje og mekanismer6. Flere mus større histocompatibility kompleks (MHC) MHC-uoverensstemmende modeller af GVHD er blevet veletableret, såsom C57BL/6 (H2b) til BALB / c (H2d) og FVB (H2q)→C57BL/6 (H2b)5,7. Disse er særligt værdifulde modeller til at bestemme den rolle, som de enkelte celletyper, gener, og faktorer, der påvirker GVHD. Transplantation fra C57/BL/6 (H2b) forældredonorer til recipienter med mutationer i MHC I (B6.C-H2bm1) og/eller MHC II (B6.C-H2bm12) viste, at et misforhold i både MHC-klasse I og klasse II er et vigtigt krav for udviklingen af akut GVHD. Dette tyder på , at både CD4+ og CD8+ T-celler er nødvendige for sygdomsudvikling7,8. GVHD er også involveret i en inflammatorisk kaskade kendt som ‘pro-inflammatorisk cytokin storm’9. Den mest almindelige konditioneringmetode i murinemodeller er total kropsbestråling (TBI) ved røntgen eller 137Cs. Dette fører til modtagerens knoglemarvsablation, hvilket giver donor stamcelleindpodning og forhindrer afvisning af transplantatet. Dette gøres ved at begrænse spredningen af recipient-T-celler som reaktion på donorceller. Derudover, genetiske forskelle spiller en vigtig rolle i sygdominduktion, som også afhænger af mindre MHC-mismatch10. Derfor varierer myeloablativ bestrålingsdosis i forskellige musestammer (f.eks. BALB/c→C57BL/6).
Aktivering af donor-T-celler ved værtsantigen, der præsenterer celler (APC’er), er afgørende for udviklingen af GVHD. Blandt De APC’er, dendritiske celler (DC’ er) er de mest potente. De er arveligt i stand til at fremkalde GVHD på grund af deres overlegne antigen optagelse, udtryk for T-celle co-stimulerende molekyler, og produktion af pro-inflammatoriske cytokiner, der polariserer T-celler i patogene delmængder. DCs-modtagere er afgørende for at lette T-cellepriming og GVHD-induktion efter transplantation11,12. Dc er derfor blevet interessante mål i behandlingen af GVHD12.
TBI er nødvendig for at forbedre donorcelleindpodningen. På grund af TBI-effekten aktiveres recipient-DC’erne, og de overlever i kort tid efter transplantationen12. På trods af store fremskridt i brugen af bioluminescens eller fluorescens, oprettelse af en effektiv model til at studere den rolle, som modtageren DC’er i GVHD er stadig udfordrende.
Fordi donor T-celler er den drivende kraft for GVL aktivitet, behandlingsstrategier ved hjælp af immunsuppressive lægemidler såsom steroider til at undertrykke T-celle alloreaktivitet ofte forårsage tumor tilbagefald eller infektion13. Derfor kan målretning af recipient-DC’er give en alternativ tilgang til behandling af GVHD, samtidig med at GVL-effekten bevares, og infektionundgås.
Kort sagt, den nuværende undersøgelse giver en platform til at forstå, hvordan forskellige typer af signalering i modtageren DC’er regulerer GVHD udvikling og GVL effekt efter BMT.
Protocol
Representative Results
Discussion
Brugen af stamceller, der passer til en bestemt person, er en effektiv tilgang til behandling af fremskreden og resistentkræftform 18. Små molekyle lægemidler, dog, har længe været et primært fokus for personlig kræftbehandling. På den anden side, i cellulære terapi en lang række interaktioner mellem donor og vært kan afgørende påvirke behandlingsresultaterne, såsom udviklingen af GVHD efter BMT1.
Major MHC-uoverensstemmende musemod…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne undersøgelse er støttet af University of Central Florida College of Medicine start-up tilskud (til HN), University of Pittsburgh Medical Center Hillman Cancer Center start-up tilskud (til HL), USA NIH Grant #1P20CA210300-01 og vietnamesiske Sundhedsministeriet Grant #4694 / QD-BYT (til PTH). Vi takker Dr. Xue-zhong Yu på Medical University of South Carolina for at levere materialer til undersøgelsen.
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 |
Referências
- 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).
