Мультимер MHC - MHC multimer

Мультимеры MHC находятся олигомерный формы Молекулы MHC, предназначенный для выявления и изоляции Т-клетки с высоким сродством к специфическим антигенам среди большой группы неродственных Т-клеток.[1] Мультимеры обычно имеют размер от димеров до октамеров; однако некоторые компании используют даже более высокие количества MHC на мультимер. Мультимеры можно использовать для отображения класс 1 MHC, класс 2 MHC, или неклассические молекулы (например, CD1d ) от таких видов, как обезьяны, мыши и люди.

Фон

С Рецепторы Т-клеток имеют низкое сродство к своим аналогам MHC, исторически было проблематично эффективно маркировать Т-клетки, используя одиночные взаимодействия MHC-T-клетки.[2] Однако в 1996 году Джон Альтман предложил использовать комплекс из множества молекул MHC для формирования более стабильной связи между соответствующими Т-клетками.[3]

Производство

Наиболее часто используемые мультимеры MHC - тетрамеры.[3] Обычно они производятся биотинилирование растворимые мономеры MHC, которые обычно продуцируются рекомбинантно в эукариотических или бактериальных клетках. Эти мономеры затем связываются с основной цепью, такой как стрептавидин или же авидин, создавая четырехвалентную структуру. Эти магистрали сопряжены с флуорохромы для последующего выделения связанных Т-клеток через проточной цитометрии.[4]

Возможные клинические применения

Мультимеры MHC обеспечивают ранее недостижимый уровень специфичности при обнаружении и выделении антиген-специфических Т-клеток. Эта способность дает начало нескольким клиническим приложениям. Мультимеры MHC позволяют ex vivo отбор и пролиферация Т-клеток, специфичных для вирусных или связанных с опухолью антигенов, которые затем могут быть повторно введены для усиления иммунной системы. Мультимеры MHC также можно использовать для устранения Т-клеток, происходящих из трансплантата, на органах трансплантата ex vivo. Мультимеры MHC также можно использовать для устранения вредных или нежелательных Т-клеток in vivo, таких как те, которые нацелены на собственные клетки и приводят к аутоиммунным заболеваниям.[4][5][6] Эта технология также может в значительной степени повлиять на иммунотерапию рака и разработку вакцины.[7]

Подтипы

Тетрамер MHC

Тетрамеры MHC состоят из четырех молекул MHC, агента тетрамеризации и флуоресцентно меченного белка (обычно стрептавидина). Стрептавидины также были созданы с 6 или 12 сайтами связывания для MHC.[8] Тетрамеры MHC используются для идентификации и маркировки специфических Т-клеток путем специфического связывания эпитопа, что позволяет анализировать антиген-специфический иммунный ответ как на животных моделях, так и на людях.[9] Тетрамеры MHC были первоначально разработаны с использованием молекул MHC класса I для распознавания цитотоксические Т-клетки,[10][11] но за последнее десятилетие они допустили признание CD4 Т-клетки широким спектром антигенов. Тетрамерные анализы используются для фенотипирования отдельных клеток и подсчета клеток и имеют важное преимущество перед другими методами, такими как ELISPOT и одноклеточная ПЦР, поскольку они позволяют извлекать и дальнейшее изучение отсортированных клеток. В качестве приложения на основе проточной цитометрии тетрамеры также просты в использовании и имеют короткое время анализа, аналогично исследованиям проточной цитометрии на основе антител.[4]

Тетрамеры MHC используются в исследованиях иммунитета к патогенам и разработке вакцин, в оценке противоопухолевых ответов, в исследованиях аллергологического мониторинга и десенсибилизации, а также в аутоиммунных исследованиях.[4][12] Они обеспечивают идеальные средства для характеристики Т-лимфоцитов, которые реагируют на вакцину, и их использовали для тестирования Т-клеточных ответов во многих системах вакцины, включая грипп,[13] желтая лихорадка,[14] туберкулез,[15] ВИЧ /SIV[16] и большое количество испытаний противораковой вакцины,[17] включая меланома и хронический миелоидный лейкоз.[18] Тетрамеры класса II были использованы для анализа различных ответов Т-лимфоцитов CD4 человека на патогены, включая грипп А, Боррелия, Вирус Эпштейна-Барра, CMV, Микобактерии туберкулеза, человеческий Т-лимфотропный вирус 1, гепатит С, сибирская язва, Острое респираторное заболевание вирус, вирус папилломы человека, и ВИЧ.[4]Были разработаны варианты тетрамеров, которые либо радиоактивно мечены, либо связаны с токсином, таким как сапорин, можно вводить живым мышам для модуляции или даже истощения определенных популяций Т-клеток.[19][20]Тетрамеры пептид-MHC также использовались в терапевтических целях.[21] Например, специфичные для цитомегаловируса Т-клетки были обогащены до высокого уровня чистоты с использованием обогащения на основе магнитных шариков для использования в качестве терапии для стволовая клетка трансплантологам.[12]

Пентамер MHC

Пентамеры состоят из пяти головных групп MHC-пептидов, расположенных в плоской конфигурации, так что, в отличие от тетрамеров MHC, все головные группы могут связываться с CD8 + Т-клеткой. Головные группы через гибкие линкеры подключаются к спиральная катушка домен мультимеризации, который, в свою очередь, связан с пятью флуоресцентными или биотиновыми метками. Пентамеры доступны с маркировкой APC, R-PE или биотином, а также без маркировки с отдельными метками для длительного хранения. Пентамеры обеспечивают повышенную яркость и стойкость окрашивания по сравнению с другими мультимерными реагентами.

Пентамеры MHC были использованы для обнаружения антиген-специфических CD8 + Т-клеток в проточной цитометрии,[12] и цитируются в более чем 750 рецензируемых публикациях [1], в том числе несколько в журналах Природа[22] и Наука.[23][24] Пентамеры MHC также можно использовать при окрашивании тканей,[25] и в магнитной изоляции антиген-специфических Т-клеток.[26]

В то время как пентамеры лицензированы только для исследовательского использования, в 2009 году специальное разрешение было предоставлено команде для использования их для выделения ВЭБ-специфических Т-клеток для передачи матери и дочери, для спасающего жизнь лечения лимфомы, связанной с ВЭБ, у дочери.[27]

Пентамеры доступны для антигенов из следующих областей заболеваний: аденовирус, ВГС, малярия, SIV, аутоиммунное заболевание, ВИЧ, трансплантационные антигены, трипаносома, рак, ВПЧ, туберкулез, хламидиоз, HTLV, вакцина, CMV, грипп, VSV, EBV, LCMV, RSV, вирус Западного Нила, HBV, Листерия, Сендайский вирус, желтая лихорадка. Также могут быть введены в эксплуатацию пентамеры нестандартной специфичности.

Пентамеры в настоящее время используются в научных исследованиях, в промышленности и клиницистах, а исследования с использованием пентамеров появились в международных средствах массовой информации. [2][3] несколько раз.

MHC Dextramer

Форма мультимера MHC, разработанная и зарегистрированная датской биотехнологической компанией, Immudex в 2002 году. Реагенты декстрамера флуоресцентно помечены FITC, PE или APC и содержат молекулы MHC, прикрепленные к декстран backbone, которые используются для обнаружения антиген-специфических Т-клеток в жидких клетках и образцах твердых тканей с помощью проточной цитометрии. Эти Т-клетки содержат Т-клеточные рецепторы (TCR), которые распознают специфический комплекс MHC-пептид, отображаемый на поверхности антигенпрезентирующие клетки позволяет обнаруживать, изолировать и количественно определять эти специфические популяции Т-клеток благодаря улучшенному соотношению сигнал / шум, отсутствующему в предыдущих поколениях мультимеров.[3][12][28]

Были разработаны декстрамеры с большим количеством MHC-пептидов для различных генов человека, мыши и макака-резус, участвующих в заболеваниях, включая, помимо прочего: рак, ВИЧ, Вирус Эпштейна-Барра (EBV), цитомегаловирус (CMV), LCMV, вирус папилломы человека (ВПЧ), BK полиомавирус, HTLV, гепатит, микобактерии, и болезнь трансплантат против хозяина.

Технология декстрамеров в настоящее время используется в академических и клинических исследованиях из-за их повышенной специфичности и аффинности связывания, что позволяет повысить авидность к специфическим Т-клеткам и усиливает интенсивность окрашивания. Это преимущество является результатом повышенной способности декстрамеров многократно связываться с одной Т-клеткой, улучшая стабильность этого взаимодействия по сравнению с другими мультимерными технологиями, такими как пентамеры и тетрамеры. Другие применения включают способность изолировать популяции антигенспецифических Т-клеток, а также на месте обнаружение с использованием иммуногистохимия (IHC) при различных болезненных состояниях (например, солидных опухолях). Поэтому эти реагенты важны для разработки будущих лекарств и вакцин.[1][12][28][29][30]

Immudex в настоящее время разработал анализ декстрамера CMV для исследовательского обнаружения и количественного определения CD8 + Т-клеток в образцах крови, охватывающий широкий спектр эпитопы для помощи в скрининге и мониторинге прогрессирования ЦМВ в будущих клинических условиях.[31] В настоящее время декстрамеры доступны только с молекулами MHC класса I, и в будущем ведутся разработки и исследования в области применения и производства декстрамеров MHC класса II.[32]

Рекомендации

  1. ^ а б Hadrup, Sine R .; Баккер, Арнольд Х .; и другие. (2009). «Параллельное обнаружение антиген-специфических Т-клеточных ответов путем многомерного кодирования мультимеров MHC». Методы природы. 6 (7): 520–526. Дои:10.1038 / nmeth.1345. PMID  19543285. S2CID  1285613.
  2. ^ Непом, Джеральд Т. "Мультимеры MHC: расширение клинического набора инструментов" Клиническая иммунология, Vol 6 (2003), pp. 1-4., Antigen. 106 (2003), стр. 1-4.
  3. ^ а б c Баккер, Арнольд; Шумахер, Том. «Технология MHC Multimer: текущее состояние и перспективы на будущее», Текущее мнение в иммунологии, Vol. 17, № 4 (август 2005 г.), стр. 428-433.
  4. ^ а б c d е Непом, Джеральд Т (2012). «Тетрамеры MHC класса II». Журнал иммунологии. 188 (6): 2477–2482. Дои:10.4049 / jimmunol.1102398. ЧВК  3297979. PMID  22389204.
  5. ^ Holman, Philmore O .; Уолш, Элизабет Р .; Джеймсон, Стивен С. (2005). «Характеристика влияния антител CD8 на связывание мультимера MHC класса I». Журнал иммунологии. 174 (7): 3986–3991. Дои:10.4049 / jimmunol.174.7.3986. PMID  15778355.
  6. ^ Hackett, Charles J .; Шарма, Опендра К. (2002). «Границы мультимерной технологии пептид-МНС класса II». Иммунология природы. 3 (10): 887–889. Дои:10.1038 / ni1002-887. PMID  12352960. S2CID  43206855.
  7. ^ Дэвис, Марк М .; Альтман, Джон Д .; Ньюэлл, Эван В. "Изучая репертуар: расширение возможностей анализа пептида-MHC мультимера", Nature Reviews Иммунология, Vol. 11, No. 8 (15 июля 2011 г.), стр. 551-558.
  8. ^ Fairhead, M; Veggiani, G; и другие. (2014). «Концентраторы SpyAvidin обеспечивают точную и сверхстабильную ортогональную наносборку». JACS. 136 (35): 1528–35. Дои:10.1021 / ja505584f. ЧВК  4183622. PMID  25111182.
  9. ^ Эрфле V, изобретатель; 2004 г. 15 июля. Тетрамеры MHC. Патент США US 20040137642.
  10. ^ Альтман, Дж. Д; и другие. (1996). «Фенотипический анализ антигенспецифических Т-лимфоцитов». Наука. 274 (5284): 94–96. Дои:10.1126 / наука.274.5284.94. PMID  8810254. S2CID  12667633.
  11. ^ Лебовиц, М. С (1999). «Растворимые высокоаффинные димеры Т-клеточных рецепторов и основные комплексы гистосовместимости класса II: биохимические пробы для анализа и модуляции иммунных ответов». Клетка. Иммунол. 192 (2): 175–184. Дои:10.1006 / cimm.1999.1441. PMID  10087186.
  12. ^ а б c d е Дэвис, ММ; Альтман, JD; Ньюэлл, EW (июль 2011 г.). «Изучение репертуара: расширение возможностей анализа мультимера пептид-MHC». Нат Рев Иммунол. 11 (8): 551–8. Дои:10.1038 / nri3020. ЧВК  3699324. PMID  21760610.
  13. ^ Он, X. S .; и другие. (2008). «Фенотипические изменения грипп-специфических CD8 + Т-клеток после иммунизации детей и взрослых гриппозными вакцинами». J. Infect. Дис. 197 (6): 803–811. Дои:10.1086/528804. PMID  18279048.
  14. ^ Ко, М. Д., Килпатрик, Э. Д. и Ротман, А. Л. Динамика Т-клеточного ответа CD8 после иммунизации вирусом желтой лихорадки 17D » Иммунология 2009; 128, e718 – e727
  15. ^ Wei, H. et al. DR * W201 / P65 тетрамерная визуализация эпитоп-специфической CD4 Т-клетки во время инфекции M. tuberculosis и ее пула памяти в состоянии покоя после вакцинации БЦЖ » PLoS ONE 4, e6905 (2009).
  16. ^ Betts, M. R .; и другие. (2005). «Характеристика функциональных и фенотипических изменений в ответах Т-клеток, вызванных вакциной против Gag, и их роль в защите после инфицирования ВИЧ-1». Proc. Natl. Акад. Sci. Соединенные Штаты Америки. 102 (12): 4512–4517. Дои:10.1073 / pnas.0408773102. ЧВК  552973. PMID  15753288.
  17. ^ Pittet, M. J .; и другие. (2001). «Ex vivo анализ опухолевых антиген-специфических ответов CD8 + Т-клеток с использованием тетрамеров MHC / пептидов у больных раком». Int. Иммунофармакол. 1 (7): 1235–1247. Дои:10.1016 / с1567-5769 (01) 00048-0. PMID  11460305.
  18. ^ Ли, П. П. и др. Характеристика циркулирующих Т-клеток, специфичных для опухолевых антигенов у пациентов с меланомой.
  19. ^ Maile, R .; и другие. (2001). «Антиген-специфическая модуляция иммунного ответа путем введения in vivo растворимых тетрамеров МНС класса I». J. Immunol. 167 (7): 3708–3714. Дои:10.4049 / jimmunol.167.7.3708. PMID  11564786.
  20. ^ Yuan, R. R .; и другие. (2004). «Направленная делеция клонов Т-клеток с использованием альфа-излучающих суицидных тетрамеров MHC». Кровь. 104 (8): 2397–2402. Дои:10.1182 / кровь-2004-01-0324. PMID  15217835.
  21. ^ Cobbold, M .; и другие. (2005). «Адаптивный перенос специфичных для цитомегаловируса CTL пациентам после трансплантации стволовых клеток после отбора тетрамеров HLA-пептида». J. Exp. Med. 202 (3): 379–386. Дои:10.1084 / jem.20040613. ЧВК  2213070. PMID  16061727.
  22. ^ Цзян; Кларк; Лю; Пари; Fuhlbrigge; Куппер (2012). «Кожная инфекция генерирует немигрирующие клетки памяти CD8 + T (RM), обеспечивающие глобальный кожный иммунитет». Природа. 483 (7388): 227–31. Дои:10.1038 / природа10851. ЧВК  3437663. PMID  22388819.
  23. ^ Савяну Л., Кэрролл О., Веймершаус М., Гермонпрез П., Фират Э, Линдо В., Грир Ф., Даву Дж., Крацер Р., Келлер С. Р., Нидерманн Г., ван Эндерт П. (2009). «IRAP определяет эндосомный компартмент, необходимый для кросс-презентации MHC класса I». Наука. 325 (5937): 213–7. Дои:10.1126 / science.1172845. PMID  19498108. S2CID  35719774.
  24. ^ Баннард; Краман, Фирон (2009). «Вторичная репликативная функция CD8 + Т-клеток, у которых развился эффекторный фенотип». Наука. 323 (5913): 505–9. Дои:10.1126 / science.1166831. ЧВК  2653633. PMID  19164749.
  25. ^ Паноскальцис-Мортари; Тейлор PA; Загадка MJ; Шломчик М.А.; Blazar BR. (2008). «Идентификация in situ аллоспецифических В-клеток с использованием пентамеров». Кровь. 111 (7): 3904–5. Дои:10.1182 / кровь-2007-12-127415. ЧВК  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). «Генная инженерия вирус-специфических Т-клеток с Т-клеточными рецепторами, распознающими второстепенные антигены гистосовместимости, для клинического применения». Haematologica. 93 (10): 1535–43. Дои:10.3324 / haematol.13067. PMID  18768532.
  27. ^ Улин; Okas M; Gertow J; Узунель М; Brismar TB; Мэттссон Дж. (2009). «Новая гаплоидентичная адоптивная CTL-терапия для лечения EBV-ассоциированной лимфомы после трансплантации стволовых клеток». Рак Immunol Immunother. 59 (3): 473–7. Дои:10.1007 / s00262-009-0789-1. PMID  19908041. S2CID  21605915.
  28. ^ а б Казаленьо-Гардуно, Росаэли; Шмитт, Анита; Яо, Цзюнься; Ван, Синьчао; Сюй, Сюнь; Фройнд, Матиас; Шмитт, Майкл. «Мультимерные технологии для обнаружения и адоптивного переноса антигенспецифических Т-клеток». Рак Immunol Immunother. 2010 (59): 195–202. PMID  19847424.
  29. ^ Шёллер, Йорген; Сингх, Махавир; Бергмайер, Лесли; Брунштедт, Катя; Ван Юйфэй; Уиттолл, Тревор; Рахман, Дурдана; Pido-Lopez, J .; Ленер, Т. (2010). «Рекомбинантный человеческий антиген HLA-класса I, связанный с декстраном, вызывает врожденные и адаптивные иммунные ответы». Журнал иммунологических методов. 2010 (360): 1–9. Дои:10.1016 / j.jim.2010.05.008. PMID  20542039.
  30. ^ Батард, Паскаль; Петерсон, Дэниел А .; Девевр, Эстель; Гийом, Филипп; Чероттини, Жан-Шарль; Римольди, Доната; Speiser, Daniel E .; Винтер, Ларс; Ромеро, Педро (2006). «Декстрамеры: новое поколение флуоресцентных мультимеров MHC класса I / пептидов для визуализации антиген-специфических CD8 + Т-клеток». Журнал иммунологических методов. 2006 (310): 136–148. Дои:10.1016 / j.jim.2006.01.006. PMID  16516226.
  31. ^ Hadrup SR; Стриндхолл Дж; Коллгаард Т; и другие. «Продольные исследования клонально размноженных Т-лимфоцитов CD8 показывают сокращение репертуара, предсказывающее смертность и увеличение количества дисфункциональных цитомегаловирус-специфических Т-клеток у очень пожилых людей». Журнал иммунологии, 2006, 176(4), 2645–2653
  32. ^ Массиламаны; и другие. «Обнаружение аутореактивных CD4 Т-клеток с использованием декстрамеров класса II главного комплекса гистосовместимости». BMC Иммунология. 2011 (12): 40.