Beenmergtransplantatie Platform om de rol van dendritische cellen in graft-versus-host ziekte te onderzoeken
Summary
Graft-versus-host ziekte is een belangrijke complicatie na allogene beenmergtransplantatie. Dendritische cellen spelen een cruciale rol in de pathogenese van graft-versus-host ziekte. Het huidige artikel beschrijft een nieuw beenmergtransplantatieplatform om de rol van dendritische cellen te onderzoeken bij de ontwikkeling van graft-versus-host ziekte en het graft-versus-leukemie-effect.
Abstract
Allogene beenmergtransplantatie (BMT) is een effectieve therapie voor hematologische maligniteiten als gevolg van het graft-versus-leukemieeffect om tumoren uit te roeien. De toepassing ervan wordt echter beperkt door de ontwikkeling van graft-versus-host ziekte (GVHD), een belangrijke complicatie van BMT. GVHD wordt opgeroepen wanneer T-cellen in de donorgrafts alloantigeen herkennen, uitgedrukt door ontvangende cellen en ongewenste immunologische aanvallen op gezonde weefsels van de ontvanger oppakken. Zo zijn traditionele therapieën ontworpen om donor T-cel alloreactiviteit te onderdrukken. Deze benaderingen tasten echter het GVL-effect aanzienlijk aan, zodat het voortbestaan van de ontvanger niet wordt verbeterd. Inzicht in de effecten van therapeutische benaderingen op BMT, GVL en GVHD, is dus essentieel. Vanwege de antigeen-presenterende en cytokine-afscheidingscapaciteit om donor T-cellen te stimuleren, spelen de ontvanger dendritische cellen (DC’s) een belangrijke rol bij de inductie van GVHD. Daarom wordt targeting ontvanger DC’s een potentiële aanpak voor het beheersen van GVHD. Dit werk geeft een beschrijving van een nieuw BMT-platform om te onderzoeken hoe host DC’s gvh- en GVL-reacties na transplantatie reguleren. Ook gepresenteerd is een effectief BMT model om de biologie van GVHD en GVL studie na transplantatie.
Introduction
Allogene hematopoietische stamceltransplantatie (BMT) is een effectieve therapie voor de behandeling van hematologische maligniteiten1,2 door middel van het graft-versus-leukemieeffect (GVL)effect 3. Donorlymfocyten voeren echter altijd ongewenste immunologische aanvallen op ontvangende weefsels op, een proces dat graft-versus-host disease (GVHD) wordt genoemd4.
Murine modellen van GVHD zijn een effectief instrument om de biologie van GVHD en de GVL respons5te bestuderen. Muizen zijn een kosteneffectief onderzoeksdiermodel. Ze zijn klein en efficiënt gedoseerd met moleculen en biologische in de vroege fasen van de ontwikkeling6. Muizen zijn ideale onderzoeksdieren voor genetische manipulatiestudies omdat ze genetisch goed gedefinieerd zijn, wat ideaal is voor het bestuderen van biologische paden en mechanismen6. Verschillende muis grote histocompatibiliteit complex (MHC) MHC-mismatched modellen van GVHD zijn goed ingeburgerd, zoals C57BL/6 (H2b) naar BALB/c (H2d) en FVB (H2q)→C57BL/6 (H2b)5,7. Dit zijn bijzonder waardevolle modellen om de rol van individuele celtypen, genen en factoren te bepalen die GVHD beïnvloeden. Transplantatie van C57/BL/6 (H2b) ouderdonoren naar ontvangers met mutaties in MHC I (B6.C-H2bm1) en/of MHC II (B6.C-H2bm12) heeft aangetoond dat een mismatch in zowel MHC klasse I als klasse II een belangrijke vereiste is voor de ontwikkeling van acute GVHD. Dit suggereert dat zowel CD4+ als CD8+ T-cellen nodig zijn voor ziekteontwikkeling7,8. GVHD is ook betrokken bij een ontstekingscascade die bekend staat als de ‘pro-inflammatoire cytokinestorm’9. De meest voorkomende conditioneringsmethode in murinemodellen is totale lichaamsbestraling (TBI) door röntgenfoto’s of 137Cs. Dit leidt tot de beenmergablatie van de ontvanger, waardoor donorstamcelen engraftment mogelijk zijn en voorkomen dat het transplantaat wordt afgekeurd. Dit wordt gedaan door het beperken van de proliferatie van ontvanger T-cellen in reactie op donorcellen. Bovendien spelen genetische verschillen een belangrijke rol bij ziekte-inductie, die ook afhangt van kleine MHC-mismatch10. Daarom varieert de myeloablative bestralingsdosis bij verschillende muizenstammen (bijvoorbeeld BALB/c→C57BL/6).
Activering van donor-T-cellen door gastheerantigeen presenterencellen (APC’s) is essentieel voor gvhd-ontwikkeling. Onder de APC’s zijn dendritische cellen (DC’s) het meest krachtig. Ze zijn erfelijk in staat om GVHD te induceren vanwege hun superieure antigeenopname, expressie van T-cel co-stimulerende moleculen, en de productie van pro-inflammatoire cytokinen die T-cellen polariseren in pathogene subgroepen. Ontvanger DC’s zijn van cruciaal belang voor het vergemakkelijken van T-cel priming en GVHD-inductie na transplantatie11,12. Daarom zijn DC’s interessante doelwitten geworden bij de behandeling van GVHD12.
TBI is nodig om de donorcel engraftment te verbeteren. Als gevolg van het TBI-effect worden ontvangende DC’s geactiveerd en overleven gedurende een korte tijd na de transplantatie12. Ondanks de grote vooruitgang in het gebruik van bioluminescentie of fluorescentie, is het nog steeds een uitdaging om een effectief model vast te stellen om de rol van ontvanger-DC’s in GVHD te bestuderen.
Omdat donor T-cellen zijn de drijvende kracht voor GVL activiteit, behandeling strategieën met behulp van immunosuppressieve geneesmiddelen zoals steroïden te onderdrukken T-cel alloreactivity veroorzaken vaak tumor terugval of infectie13. Daarom kunnen targeting van ontvanger DC’s een alternatieve aanpak bieden voor de behandeling van GVHD met behoud van het GVL-effect en het voorkomen van infectie.
Kortom, de huidige studie biedt een platform om te begrijpen hoe verschillende soorten signalering in ontvanger DC’s gvhd-ontwikkeling en het GVL-effect na BMT reguleert.
Protocol
Representative Results
Discussion
Het gebruik van stamcellen voor een bepaald individu is een effectieve aanpak voor de behandeling van gevorderde en resistente kankers18. Kleine molecuul geneesmiddelen, echter, zijn lang gebleven een primaire focus van gepersonaliseerde kankertherapie. Anderzijds kan in cellulaire therapie een veelheid aan interacties tussen donor en gastheer de behandelingsresultaten, zoals de ontwikkeling van GVHD na BMT1,beslissend beïnvloeden.
Grote MHC-nie…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Deze studie wordt ondersteund door de Universiteit van Central Florida College of Medicine start-up subsidie (aan HN), de Universiteit van Pittsburgh Medical Center Hillman Cancer Center start-up subsidie (hl), de Verenigde Staten NIH Grant #1P20CA210300-01 en Vietnamese Ministerie van Gezondheid Grant #4694 / QD-BYT (naar PTH). Wij danken Dr Xue-zhong Yu aan de Medische Universiteit van South Carolina voor het verstrekken van materialen voor de studie.
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).
