MHC multimer - MHC multimer

Multimery MHC jsou oligomerní formy Molekuly MHC, určené k identifikaci a izolaci T-buňky s vysokou afinitou ke specifickým antigenům uprostřed velké skupiny nesouvisejících T-buněk.[1] Velikost multimérů se obvykle pohybuje v rozmezí od dimerů po oktamery; některé společnosti však používají ještě vyšší množství MHC na multimer. K zobrazení lze použít multimery třída 1 MHC, třída 2 MHC nebo neklasické molekuly (např. CD1d ) z druhů, jako jsou opice, myši a lidé.

Pozadí

Od té doby Receptory T-buněk mají nízkou afinitu k jejich protějškům MHC, bylo historicky problematické účinně označovat T buňky pomocí interakcí s jednotlivými MHC-T-buňkami.[2] V roce 1996 však navrhl John Altman použít komplex více molekul MHC k vytvoření stabilnější vazby mezi odpovídajícími T-buňkami.[3]

Výroba

Nejčastěji používanými multimery MHC jsou tetramery.[3] Ty jsou obvykle vyráběny biotinylační rozpustné monomery MHC, které se obvykle produkují rekombinantně v eukaryotických nebo bakteriálních buňkách. Tyto monomery se poté vážou na páteř, jako je např streptavidin nebo avidin, vytvoření čtyřmocné struktury. Tyto páteře jsou konjugovány s fluorochromy následně izolovat vázané T-buňky prostřednictvím průtoková cytometrie.[4]

Potenciální klinické aplikace

Multimery MHC umožňují dříve nedosažitelnou úroveň specificity při detekci a izolaci T-buněk specifických pro antigen. Tato schopnost vede k několika klinickým aplikacím. Multimery MHC umožňují ex vivo selekce a proliferace T-buněk specifických pro virové nebo nádorové antigeny, které pak mohou být znovu zavedeny pro posílení imunitního systému. MHC multimery lze také použít k eliminaci T-buněk pocházejících ze štěpu na transplantačních orgánech, ex vivo. MHC multimery lze také použít k eliminaci škodlivých nebo nežádoucích T-buněk in vivo, jako jsou ty, které cílí na vlastní buňky a vedou k autoimunitnímu onemocnění.[4][5][6] Rakovinová imunoterapie a vývoj vakcín mohou být do značné míry také ovlivněny touto technologií.[7]

Podtypy

MHC tetramer

MHC tetramery se skládají ze čtyř molekul MHC, tetrameračního činidla a fluorescenčně značeného proteinu (obvykle streptavidinu). Streptavidiny byly také generovány se 6 nebo 12 vazebnými místy pro MHC.[8] MHC tetramery se používají k identifikaci a značení specifických T-buněk vazbou specifickou pro epitop, což umožňuje analyzovat imunitní odpověď specifickou pro antigen jak na zvířecím modelu, tak na člověku.[9] MHC tetramery byly původně vyvinuty za použití molekul MHC třídy I pro rozpoznávání cytotoxické T buňky,[10][11] ale v posledním desetiletí umožnili uznání CD4 T buňky širokou škálou antigenů. Tetramerové testy se používají pro jednobuněčné fenotypování a počítání buněk a nabízejí důležitou výhodu oproti jiným metodám, jako je ELISPOT a jednobuněčnou PCR, protože umožňují obnovu a další studium tříděných buněk. Jako aplikace založená na průtokové cytometrii jsou tetramery také snadno použitelné a mají krátkou dobu testu, podobně jako studie průtokové cytometrie založené na protilátkách.[4]

MHC tetramery se používají při studiích imunity vůči patogenům a vývoji vakcín, při hodnocení protinádorových odpovědí, při sledování alergie a desenzibilizačních studiích a při autoimunitě.[4][12] Poskytují ideální prostředek k charakterizaci T buněk, které reagují na vakcínu, a byly použity k testování odpovědí T buněk v mnoha vakcinačních systémech, včetně chřipka,[13] žlutá zimnice,[14] tuberkulóza,[15] HIV /SIV[16] a velké množství pokusů s vakcínami proti rakovině,[17] počítaje v to melanom a chronická myeloidní leukémie.[18] Tetramery třídy II byly použity pro analýzu různých odpovědí lidských CD4 T buněk na patogeny, včetně chřipka A, Borrelia, Virus Epstein-Barr, CMV, Mycobacterium tuberculosis, lidský T-lymfotropní virus 1, hepatitida C., antrax, vážný akutní syndrom dýchací soustavy virus, lidsky papillomavirus a HIV.[4]Byly vyvinuty varianty tetrameru, které buď radioaktivně značené, nebo spojené s toxinem, jako je saporin, mohou být injikovány do živých myší k modulaci nebo dokonce vyčerpání specifických populací T buněk.[19][20]Peptid-MHC tetramery se také používají terapeuticky.[21] Například T-buňky specifické pro cytomegalovirus byly obohaceny na vysokou úroveň čistoty pomocí obohacení na bázi magnetických kuliček pro použití jako terapie pro kmenová buňka transplantační pacienti.[12]

Pentamer MHC

Pentamery se skládají z pěti MHC-peptidových hlavních skupin, uspořádaných v rovinné konfiguraci, takže na rozdíl od MHC tetramerů mohou všechny hlavní skupiny kontaktovat CD8 + T buňku. Hlavní skupiny jsou připojeny prostřednictvím flexibilních linkerů k a svinutá cívka multimerizační doména, která je zase připojena k pěti fluorescenčním nebo biotinovým značkám. Pentamery jsou k dispozici s označením APC, R-PE nebo biotinem a jsou také neoznačené samostatnými značkami pro dlouhodobé skladování. Pentamery nabízejí lepší jas a aviditu barvení ve srovnání s jinými multimerovými reagenciemi.

Pentamery MHC byly použity při detekci antigen-specifických CD8 + T buněk v průtokové cytometrii,[12] a jsou citovány ve více než 750 recenzovaných publikacích [1], včetně několika v časopisech Příroda[22] a Věda.[23][24] Pentamery MHC lze také použít k barvení tkání,[25] a při magnetické izolaci antigen-specifických T buněk.[26]

Zatímco pentamery mají licenci pouze pro výzkumné účely, v roce 2009 byla udělena speciální výjimka pro tým, který je bude používat k izolaci EBV-specifických T buněk pro přenos z matky na dceru, k záchraně léčby lymfomu souvisejícího s EBV u dcery.[27]

Pro antigeny z následujících oblastí onemocnění jsou k dispozici pentamery: adenovirus, HCV, malárie, SIV, autoimunitní onemocnění, HIV, transplantační antigeny, trypanosoma, rakovina, HPV, tuberkulóza, chlamydie, HTLV, vakcínie, CMV, chřipka, VSV, EBV, LCMV, RSV, virus západního Nilu, HBV, Listeria, Virus Sendai, žlutá zimnice. Lze uvést do provozu také pentamery s vlastní specifičností.

Pentamery se v současné době používají ve výzkumu akademické obce, průmyslu a lékařů a výzkum využívající pentamery se objevil v mezinárodních médiích [2][3] při několika příležitostech.

MHC Dextramer

Forma MHC multimeru vyvinutá a chráněná ochrannou známkou dánskou biotechnologickou společností, Immudex v roce 2002. Dextramerová činidla jsou fluorescenčně značena FITC, PE nebo APC a obsahují molekuly MHC připojené k dextran páteř, které se používají k detekci antigen-specifických T-buněk ve fluidních buňkách a vzorcích pevné tkáně pomocí průtokové cytometrie. Tyto T-buňky obsahují receptory T-buněk (TCR), které rozpoznávají specifický komplex MHC-peptid zobrazený na povrchu buňky prezentující antigen umožňující detekci, izolaci a kvantifikaci těchto specifických populací T-buněk v důsledku zlepšeného poměru signálu k šumu, který není přítomen v předchozích generacích multimerů.[3][12][28]

Dextramery byly vyvinuty s větším počtem MHC-peptidů pro různé geny lidí, myší a makaků rhesus, které se podílejí na nemocech, mimo jiné včetně: rakovina, HIV, Virus Epstein-Barr (EBV), cytomegalovirus (CMV), LCMV, lidsky papillomavirus (HPV), BK polyomavirus, HTLV, hepatitida, mykobakterie, a nemoc štěpu proti hostiteli.

Technologie Dextramer se v současné době používá v akademickém a klinickém výzkumu kvůli jejich zvýšené specificitě a vazebné afinitě, což umožňuje zvýšenou aviditu pro specifické T-buňky a zvyšuje intenzitu barvení. Tato výhoda je výsledkem zvýšené schopnosti Dextramerů vázat se vícekrát na jednu T-buňku, což zlepšuje stabilitu této interakce ve srovnání s jinými multimerovými technologiemi, jako jsou pentamery a tetramery. Další aplikace zahrnují schopnost izolovat také antigeny specifické populace T-buněk in situ detekce pomocí imunohistochemie (IHC) pro různé chorobné stavy (např. Solidní nádory). Tato činidla jsou proto důležitá pro budoucí vývoj léčiv a vakcín.[1][12][28][29][30]

Immudex v současné době vyvinula zkoušku CMV Dextramer pro průzkumnou detekci a kvantifikaci T-buněk CD8 + ve vzorcích krve, pokrývající širokou škálu epitopy pomáhat při screeningu a monitorování progrese CMV v budoucích klinických podmínkách.[31] V současné době jsou Dextramery k dispozici pouze s molekulami MHC třídy I a v budoucnu existuje vývoj a výzkum aplikací a výroby dextramerů MHC třídy II.[32]

Reference

  1. ^ A b Hadrup, Sine R.; Bakker, Arnold H .; et al. (2009). „Parallel Detection of Antigen-Specific T-Cell response by multidimensional encoding of MHC multimers“. Přírodní metody. 6 (7): 520–526. doi:10.1038 / nmeth.1345. PMID  19543285. S2CID  1285613.
  2. ^ Nepom, Gerald T. „MHC Multimers: Expansion the Clinical Toolkit,“ Klinická imunologie, Sv. 6 (2003), str. 1-4., Antigen. 106 (2003), s. 1-4.
  3. ^ A b C Bakker, Arnold; Schumacher, Tom. „Technologie MHC Multimer: současný stav a budoucí vyhlídky,“ Aktuální názor na imunologii, Sv. 17, č. 4 (srpen 2005), str. 428-433.
  4. ^ A b C d E Nepom, Gerald T (2012). „Tetramery MHC třídy II“. Journal of Immunology. 188 (6): 2477–2482. doi:10,4049 / jimmunol.1102398. PMC  3297979. PMID  22389204.
  5. ^ Holman, Philmore O .; Walsh, Elizabeth R .; Jameson, Stephen C. (2005). „Charakterizace dopadu protilátek CD8 na vazbu multimerů MHC třídy I“. The Journal of Immunology. 174 (7): 3986–3991. doi:10,4049 / jimmunol.174.7.3986. PMID  15778355.
  6. ^ Hackett, Charles J .; Sharma, Opendra K. (2002). „Frontiers in peptide-MHC class II multimer technology“. Přírodní imunologie. 3 (10): 887–889. doi:10.1038 / ni1002-887. PMID  12352960. S2CID  43206855.
  7. ^ Davis, Mark M .; Altman, John D .; Newell, Evan W. „Výslech repertoáru: rozšíření rozsahu analýzy multimerů peptid-MHC,“ Recenze přírody Imunologie, Sv. 11, No. 8 (15. července 2011), str. 551-558.
  8. ^ Fairhead, M; Veggiani, G; et al. (2014). „Rozbočovače SpyAvidin umožňují přesnou a ultrastabilní ortogonální nanosestavu“. JACS. 136 (35): 1528–35. doi:10.1021 / ja505584f. PMC  4183622. PMID  25111182.
  9. ^ Erfle V, vynálezce; 2004 15. července. MHC tetramery. Patent USA 20040137642.
  10. ^ Altman, J. D; et al. (1996). "Fenotypová analýza antigen-specifických T lymfocytů". Věda. 274 (5284): 94–96. doi:10.1126 / science.274.5284.94. PMID  8810254. S2CID  12667633.
  11. ^ Lebowitz, M. S (1999). „Rozpustné, vysoce afinitní dimery receptorů T-buněk a hlavní histokompatibilní komplexy třídy II: biochemické sondy pro analýzu a modulaci imunitních odpovědí“. Buňka. Immunol. 192 (2): 175–184. doi:10.1006 / cimm.1999.1441. PMID  10087186.
  12. ^ A b C d E Davis, MM; Altman, JD; Newell, EW (červenec 2011). „Výslech repertoáru: rozšíření rozsahu multimerní analýzy peptid-MHC“. Nat Rev Immunol. 11 (8): 551–8. doi:10.1038 / nri3020. PMC  3699324. PMID  21760610.
  13. ^ On, X. S .; et al. (2008). „Fenotypové změny v chřipkově specifických CD8 + T buňkách po imunizaci dětí a dospělých chřipkovými vakcínami“. J. Infect. Dis. 197 (6): 803–811. doi:10.1086/528804. PMID  18279048.
  14. ^ Co, M. D., Kilpatrick, E. D. & Rothman, A. L. Dynamika reakce T-buněk CD8 po imunizaci 17D virem žluté zimnice " Imunologie 2009; 128, e718 – e727
  15. ^ Wei, H. a kol. Vizualizace tetrameru DR * W201 / P65 epitopově specifických CD4 T-buněk během infekce M. tuberculosis a její klidové paměti po očkování BCG " PLOS ONE 4, e6905 (2009).
  16. ^ Betts, M. R.; et al. (2005). „Charakterizace funkčních a fenotypových změn v reakcích T buněk vyvolaných anti-Gag vakcínou a jejich role v ochraně po infekci HIV-1“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 102 (12): 4512–4517. doi:10.1073 / pnas.0408773102. PMC  552973. PMID  15753288.
  17. ^ Pittet, M. J .; et al. (2001). "Ex vivo analýza nádorových antigenově specifických odpovědí CD8 + T buněk za použití MHC / peptidových tetramerů u pacientů s rakovinou". Int. Immunopharmacol. 1 (7): 1235–1247. doi:10.1016 / s1567-5769 (01) 00048-0. PMID  11460305.
  18. ^ Lee, P. P. a kol. Charakterizace cirkulujících T buněk specifických pro nádorově asociované antigeny u pacientů s melanomem.
  19. ^ Maile, R .; et al. (2001). „Antigen-specifická modulace imunitní odpovědi in vivo podáváním rozpustných tetramerů MHC třídy I“. J. Immunol. 167 (7): 3708–3714. doi:10,4049 / jimmunol.167.7.3708. PMID  11564786.
  20. ^ Yuan, R. R .; et al. (2004). "Cílená delece klonů T-buněk pomocí sebevražedných tetramerů MHC". Krev. 104 (8): 2397–2402. doi:10.1182 / krev-2004-01-0324. PMID  15217835.
  21. ^ Cobbold, M .; et al. (2005). „Adoptivní přenos cytomegalovirově specifického CTL pacientům po transplantaci kmenových buněk po selekci tetramery HLA – peptidy“. J. Exp. Med. 202 (3): 379–386. doi:10.1084 / jem.20040613. PMC  2213070. PMID  16061727.
  22. ^ Jiang; Clark; Liu; Sázky; Fuhlbrigge; Kupper (2012). „Kožní infekce generuje nemigrující paměťové buňky CD8 + T (RM) a poskytuje globální imunitu pokožky“. Příroda. 483 (7388): 227–31. doi:10.1038 / příroda10851. PMC  3437663. PMID  22388819.
  23. ^ Saveanu L, Carroll O, Weimershaus M, Guermonprez P, Firat E, Lindo V, Greer F, Davoust J, Kratzer R, Keller SR, Niedermann G, van Endert P (2009). „IRAP identifikuje endozomální kompartment požadovaný pro křížovou prezentaci MHC třídy I“. Věda. 325 (5937): 213–7. doi:10.1126 / science.1172845. PMID  19498108. S2CID  35719774.
  24. ^ Bannard; Kraman, Fearon (2009). „Sekundární replikativní funkce CD8 + T buněk, u kterých se vyvinul efektorový fenotyp“. Věda. 323 (5913): 505–9. doi:10.1126 / science.1166831. PMC  2653633. PMID  19164749.
  25. ^ Panoskaltsis-Mortari; Taylor PA; Riddle MJ; Shlomchik MA; Blazar BR. (2008). „In situ identifikace allospecifických B buněk pomocí pentamerů“. Krev. 111 (7): 3904–5. doi:10.1182 / krev-2007-12-127415. PMC  2275041. PMID  18362221.
  26. ^ Griffioen M, van Egmond HM, Barnby-Porritt H, van der Hoorn MA, Hagedoorn RS, Kester MG, Schwabe N, Willemze R, Falkenburg JH, Heemskerk MH (2008). „Genetické inženýrství T-buněk specifických pro virus s receptory T-buněk, které rozpoznávají malé antigeny histokompatibility pro klinické použití“. Haematologica. 93 (10): 1535–43. doi:10 3324 / haematol. 13067. PMID  18768532.
  27. ^ Uhlin; Okas M; Gertow J; Uzunel M; Brismar TB; Mattsson J. (2009). „Nová haploidentická adoptivní CTL terapie jako léčba lymfomu spojeného s EBV po transplantaci kmenových buněk“. Rakovina Immunol Immunother. 59 (3): 473–7. doi:10.1007 / s00262-009-0789-1. PMID  19908041. S2CID  21605915.
  28. ^ A b Casalegno-Garduno, Rosaely; Schmitt, Anita; Yao, Junxia; Wang, Xinchao; Xu, Xun; Freund, Mathias; Schmitt, Michael. "Multimerové technologie pro detekci a adoptivní přenos antigen-specifických T buněk". Rakovina Immunol Immunother. 2010 (59): 195–202. PMID  19847424.
  29. ^ Schøller, Jorgen; Singh, Mahavir; Bergmeier, Lesley; Brunstedt, Katja; Wang, Yufei; Whittall, Trevor; Rahman, Durdana; Pido-Lopez, J .; Lehner, T. (2010). „Rekombinantní lidský antigen HLA třídy I spojený s dextranem vyvolává vrozené a adaptivní imunitní odpovědi“. Journal of Immunological Methods. 2010 (360): 1–9. doi:10.1016 / j.jim.2010.05.05.008. PMID  20542039.
  30. ^ Batard, Pascal; Peterson, Daniel A .; Devêvre, Estelle; Guillaume, Philippe; Cerottini, Jean-Charles; Rimoldi, Donata; Speiser, Daniel E .; Winther, Lars; Romero, Pedro (2006). „Dextramery: Nová generace fluorescenčních multimerů MHC třídy I / peptidů pro vizualizaci antigen-specifických CD8 + T buněk“. Journal of Immunological Methods. 2006 (310): 136–148. doi:10.1016 / j.jim.2006.01.006. PMID  16516226.
  31. ^ Hadrup SR; Strindhall J; Kollgaard T; et al. „Podélné studie klonálně expandovaných CD8 T buněk odhalily zmenšení repertoáru předpovídající úmrtnost a zvýšený počet nefunkčních cytomegalovirově specifických T buněk u velmi starých lidí“. Journal of Immunology, 2006, 176(4), 2645–2653
  32. ^ Massilamany; et al. "Detekce autoreaktivních CD4 T buněk pomocí hlavních dextramerů histokompatibilního komplexu třídy II". Imunologie BMC. 2011 (12): 40.