Мультимер MHC
Мультимеры MHC представляют собой олигомерные формы молекул MHC , предназначенные для идентификации и выделения Т-клеток с высоким сродством к специфическим антигенам среди большой группы неродственных Т-клеток. [ 1 ] Размер мультимеров обычно варьируется от димеров до октамеров; однако некоторые компании используют еще большие количества MHC на мультимер. Мультимеры можно использовать для отображения MHC класса 1 , MHC класса 2 или неклассических молекул (например, CD1d ) от таких видов, как обезьяны, мыши и люди.
Фон
[ редактировать ]Поскольку рецепторы Т-клеток имеют низкое сродство к своим аналогам MHC, исторически было проблематично эффективно маркировать Т-клетки с использованием одиночных взаимодействий MHC-T-клеток. [ 2 ] Однако в 1996 году Джон Альтман предложил использовать комплекс из нескольких молекул MHC для формирования более стабильной связи между соответствующими Т-клетками. [ 3 ]
Производство
[ редактировать ]Наиболее часто используемыми мультимерами MHC являются тетрамеры. [ 3 ] Их обычно получают путем биотинилирования растворимых мономеров MHC, которые обычно производятся рекомбинантным путем в эукариотических или бактериальных клетках. Эти мономеры затем связываются с основной цепью, такой как стрептавидин или авидин , создавая четырехвалентную структуру. Эти каркасы конъюгируют с флуорохромами для последующего выделения связанных Т-клеток с помощью проточной цитометрии . [ 4 ]
Возможное клиническое применение
[ редактировать ]Мультимеры MHC обеспечивают ранее недостижимый уровень специфичности при обнаружении и выделении антигенспецифических Т-клеток. Эта способность дает начало нескольким клиническим применениям. Мультимеры MHC позволяют осуществлять селекцию и пролиферацию ex vivo Т-клеток, специфичных к вирусным или опухолевым антигенам, которые затем можно повторно вводить для усиления иммунной системы. Мультимеры MHC также можно использовать для устранения Т-клеток, происходящих из трансплантата, на трансплантированных органах ex vivo. Мультимеры MHC также можно использовать для устранения вредных или нежелательных Т-клеток in vivo, например тех, 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 вакцин. [ 7 ]
Подтипы
[ редактировать ]Тетрамер MHC
[ редактировать ]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 MHC. [ 8 ] Тетрамеры MHC используются для идентификации и мечения специфических Т-клеток путем специфического связывания с эпитопом, что позволяет анализировать антигенспецифический иммунный ответ как на животной модели, так и на человеке. [ 9 ] Тетрамеры MHC были первоначально разработаны с использованием молекул MHC класса I для распознавания цитотоксических Т-клеток . [ 10 ] [ 11 ] но за последнее десятилетие они позволили распознавать Т-клетки CD4 самыми разными антигенами. Тетрамерные анализы используются для фенотипирования и подсчета клеток и предлагают важное преимущество перед другими методами, такими как ELISPOT и ПЦР одиночных клеток, поскольку они позволяют извлекать и дальнейшее изучение отсортированных клеток. В качестве применения 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, для оценки противоопухолевых реакций, в мониторинге аллергии и исследованиях десенсибилизации, а также в аутоиммунитете. [ 4 ] [ 12 ] Они обеспечивают идеальные средства для характеристики Т-клеток, реагирующих на вакцину, и используются для тестирования Т-клеточных ответов во многих системах вакцин, включая грипп , [ 13 ] желтая лихорадка , [ 14 ] туберкулез , [ 15 ] ВИЧ / ВИО [ 16 ] и большое количество испытаний вакцины против рака, [ 17 ] включая меланому и хронический миелолейкоз . [ 18 ] Тетрамеры класса II использовались для анализа различных ответов CD4 Т-клеток человека на патогены, включая грипп А , боррелию , вирус Эпштейна-Барра , ЦМВ , микобактерию туберкулеза , Т-лимфотропный вирус человека 1 , гепатит С , сибирскую язву , тяжелую острую форму. вирус респираторного синдрома , вирус папилломы человека и ВИЧ. [ 4 ] Были разработаны варианты тетрамера, которые, меченные радиоактивным изотопом или связанные с токсином, таким как сапорин , можно вводить живым мышам для модуляции или даже истощения специфических популяций Т-клеток. [ 19 ] [ 20 ] Тетрамеры пептид-MHC также использовались в терапевтических целях. [ 21 ] Например, специфичные для цитомегаловируса Т-клетки были обогащены до высокой степени чистоты с использованием обогащения на основе магнитных шариков для использования в качестве терапии для пациентов, перенесших трансплантацию стволовых клеток . [ 12 ]
Пентамер MHC
[ редактировать ]Пентамеры состоят из пяти головных групп пептида MHC, расположенных в плоской конфигурации, так что, в отличие от тетрамеров MHC, все головные группы могут контактировать с Т-клеткой CD8+. Головные группы соединены через гибкие линкеры с доменом спиральной 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 авидность окрашивания по сравнению с другими мультимерными реагентами.
Пентамеры MHC использовались для обнаружения антигенспецифических CD8+ Т-клеток с помощью проточной цитометрии. [ 12 ] и цитируются в более чем 750 рецензируемых публикациях [1] , в том числе в нескольких журналах Nature. [ 22 ] и наука . [ 23 ] [ 24 ] Пентамеры MHC также можно использовать для окрашивания тканей. [ 25 ] и в магнитной изоляции антигенспецифических Т-клеток. [ 26 ]
Хотя пентамеры лицензированы только для исследовательского использования, в 2009 году команде было предоставлено специальное разрешение на их использование для выделения EBV-специфичных Т-клеток для передачи матери дочери, а также для жизненно важного лечения EBV-ассоциированной лимфомы у дочери. [ 27 ]
Пентамеры доступны для антигенов из следующих областей заболеваний: аденовирус , HCV , малярия , SIV , аутоиммунные заболевания , ВИЧ , трансплантационные антигены, трипаносома , рак , ВПЧ , туберкулез , хламидиоз , HTLV , вакцинация , CMV , грипп , VSV , EBV , LCMV. , RSV , вирус Западного Нила , ВГВ , листерия , вирус Сендай , желтая лихорадка . Пентамеры нестандартной специфичности также могут быть заказаны.
Пентамеры в настоящее время используются в научных исследованиях, промышленности и клиницистах, а исследования с использованием пентамеров появлялись в международных средствах массовой информации [2] [3] неоднократно .
МНС Декстрамер ®
[ редактировать ]Форма мультимера MHC, разработанная и зарегистрированная под торговой маркой датской биотехнологической компанией Immudex в 2002 году. Реагенты декстрамера флуоресцентно мечены FITC, PE или APC и содержат молекулы MHC, прикрепленные к декстрановой основной цепи, которые используются для обнаружения антигенспецифических T- клетки в жидких клетках и образцах твердых тканей с использованием проточной цитометрии. Эти Т-клетки содержат рецепторы Т-клеток (TCR), которые распознают специфический комплекс MHC-пептид, отображаемый на поверхности антигенпредставляющих клеток, что позволяет обнаруживать, выделять и количественно определять эти специфические популяции Т-клеток благодаря улучшенной передаче сигнала к -Коэффициент шума отсутствовал в предыдущих поколениях мультимеров. [ 3 ] [ 12 ] [ 28 ]
Декстрамер ® были разработаны реагенты с большим количеством MHC-пептидов для различных генов человека, мыши и макака-резус, вовлеченных в заболевания, включая, помимо прочего: рак , ВИЧ , вирус Эпштейна-Барра (EBV), цитомегаловирус (CMV), LCMV, вирус папилломы человека (ВПЧ), полиомавирус BK , HTLV, гепатит , микобактерии и реакция «трансплантат против хозяина» .
Технология декстрамеров в настоящее время используется в академических и клинических исследованиях благодаря их повышенной специфичности и сродству связывания, что позволяет повысить авидность к конкретным Т-клеткам и повысить 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. Дальнейшие применения включают возможность изолировать антигенспецифические популяции Т-клеток, а также in situ обнаружение с помощью иммуногистохимии (ИГХ) различных болезненных состояний (например, солидных опухолей). Поэтому эти реагенты важны для будущей разработки лекарств и вакцин. [ 1 ] [ 12 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]
Компания Immudex разработала декстрамер ЦМВ. ® анализ для исследовательского обнаружения и количественного определения CD8+ Т-клеток в образцах крови, охватывающий широкий спектр эпитопов , для помощи в скрининге и мониторинге прогрессирования ЦМВ в будущих клинических условиях. [ 31 ] МНС Декстрамер ® доступны реагенты с молекулами MHC класса I и MHC класса II. [ 32 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Хадруп, Сине Р.; Баккер, Арнольд Х.; и др. (2009). «Параллельное обнаружение антиген-специфичных ответов Т-клеток путем многомерного кодирования мультимеров MHC». Природные методы . 6 (7): 520–526. дои : 10.1038/nmeth.1345 . ПМИД 19543285 . S2CID 1285613 .
- ^ Непом, Джеральд Т. «Мультимеры MHC: расширение клинического инструментария», Клиническая иммунология , Том 6 (2003), стр. 1-4., Antigen. 106 (2003), стр. 1–4.
- ^ Jump up to: а б с Баккер, Арнольд; Шумахер, Том. «Мультимерная технология MHC: текущий статус и перспективы на будущее», Current Opinion in Immunology , Vol. 17, № 4 (август 2005 г.), стр. 428–433.
- ^ Jump up to: а б с д и Непом, Джеральд Т. (2012). «Тетрамеры MHC класса II» . Журнал иммунологии . 188 (6): 2477–2482. doi : 10.4049/jimmunol.1102398 . ПМЦ 3297979 . ПМИД 22389204 .
- ^ Холман, Филмор О.; Уолш, Элизабет Р.; Джеймсон, Стивен К. (2005). «Описание влияния антител CD8 на связывание мультимеров MHC класса I» . Журнал иммунологии . 174 (7): 3986–3991. дои : 10.4049/jimmunol.174.7.3986 . ПМИД 15778355 .
- ^ Хакетт, Чарльз Дж.; Шарма, Опендра К. (2002). «Границы в технологии мультимеров пептид-MHC класса II» . Природная иммунология . 3 (10): 887–889. дои : 10.1038/ni1002-887 . ПМИД 12352960 . S2CID 43206855 .
- ^ Дэвис, Марк М.; Альтман, Джон Д.; Ньюэлл, Эван В. «Исследование репертуара: расширение возможностей анализа мультимеров пептид-MHC», Nature Reviews Immunology , Vol. 11, № 8 (15 июля 2011 г.), стр. 551-558.
- ^ Фэрхед, М; Веджиани, Дж; и др. (2014). «Концентраторы SpyAvidin обеспечивают точную и сверхстабильную ортогональную наносборку» . Журнал Американского химического общества . 136 (35): 1528–35. дои : 10.1021/ja505584f . ПМК 4183622 . ПМИД 25111182 .
- ^ Эрфле В., изобретатель; 15 июля 2004 г. Тетрамеры MHC. Патент США US 20040137642.
- ^ Альтман, Джей Ди; и др. (1996). «Фенотипический анализ антигенспецифических Т-лимфоцитов». Наука . 274 (5284): 94–96. Бибкод : 1996Sci...274...94A . дои : 10.1126/science.274.5284.94 . ПМИД 8810254 . S2CID 12667633 .
- ^ Лебовиц, MS (1999). «Растворимые димеры с высоким сродством Т-клеточных рецепторов и основные комплексы гистосовместимости класса II: биохимические зонды для анализа и модуляции иммунных ответов» . Клетка. Иммунол . 192 (2): 175–184. дои : 10.1006/cimm.1999.1441 . ПМИД 10087186 .
- ^ Jump up to: а б с д и Дэвис, ММ; Альтман, доктор медицинских наук; Ньюэлл, EW (июль 2011 г.). «Опрос репертуара: расширение возможностей анализа мультимеров пептид-MHC» . Нат Рев Иммунол . 11 (8): 551–8. дои : 10.1038/nri3020 . ПМК 3699324 . ПМИД 21760610 .
- ^ Он, XS; и др. (2008). «Фенотипические изменения гриппоспецифичных CD8+ Т-клеток после иммунизации детей и взрослых вакцинами против гриппа» . Дж. Заразить. Дис . 197 (6): 803–811. дои : 10.1086/528804 . ПМИД 18279048 .
- ^ Ко, доктор медицинских наук, Килпатрик, Э.Д. и Ротман, А.Л. Динамика ответа Т-клеток CD8 после иммунизации вирусом желтой лихорадки 17D » Иммунология 2009; 128, e718–e727
- ^ Вэй, Х. и др. Визуализация тетрамера DR*W201/P65 эпитоп-специфичных CD4 Т-клеток во время инфекции M. Tuberculosis и ее пула памяти после вакцинации БЦЖ» PLoS ONE 4, e6905 (2009).
- ^ Беттс, MR; и др. (2005). «Характеристика функциональных и фенотипических изменений Т-клеточных ответов, индуцированных вакциной против Gag, и их роли в защите после инфекции ВИЧ-1» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 102 (12): 4512–4517. Бибкод : 2005PNAS..102.4512B . дои : 10.1073/pnas.0408773102 . ПМК 552973 . ПМИД 15753288 .
- ^ Питтет, MJ; и др. (2001). «Анализ ex vivo специфичных для опухолевого антигена ответов CD8+ Т-клеток с использованием MHC/тетрамеров пептидов у онкологических больных». Межд. Иммунофармакол . 1 (7): 1235–1247. дои : 10.1016/s1567-5769(01)00048-0 . ПМИД 11460305 .
- ^ Ли, П. П. и др. Характеристика циркулирующих Т-клеток, специфичных к опухолеассоциированным антигенам у пациентов с меланомой.
- ^ Мэйл, Р.; и др. (2001). «Антигенспецифическая модуляция иммунного ответа путем введения in vivo растворимых тетрамеров MHC класса I» . Дж. Иммунол . 167 (7): 3708–3714. дои : 10.4049/jimmunol.167.7.3708 . ПМИД 11564786 .
- ^ Юань, РР; и др. (2004). «Направленное удаление клонов Т-клеток с использованием альфа-самоубийственных тетрамеров MHC» . Кровь . 104 (8): 2397–2402. дои : 10.1182/кровь-2004-01-0324 . ПМИД 15217835 .
- ^ Кобболд, М.; и др. (2005). «Адоптивный перенос цитомегаловирус-специфичных CTL пациентам с трансплантацией стволовых клеток после селекции с помощью тетрамеров HLA-пептида» . Дж. Эксп. Мед . 202 (3): 379–386. дои : 10.1084/jem.20040613 . ПМК 2213070 . ПМИД 16061727 .
- ^ Цзян; Кларк; Лю; Ставки; Фульбригге; Куппер (2012). «Кожная инфекция генерирует немигрирующие CD8+ T(RM) клетки памяти, обеспечивающие глобальный кожный иммунитет» . Природа . 483 (7388): 227–31. Бибкод : 2012Natur.483..227J . дои : 10.1038/nature10851 . ПМЦ 3437663 . ПМИД 22388819 .
- ^ Савану Л., Кэрролл О., Ваймерсхаус М., Гермонпре П., Фират Е., Линдо В., Грир Ф., Даву Дж., Кратцер Р., Келлер С.Р., Нидерманн Г., ван Эндерт П. (2009). «IRAP идентифицирует эндосомальный компартмент, необходимый для перекрестной презентации MHC класса I» . Наука . 325 (5937): 213–7. Бибкод : 2009Sci...325..213S . дои : 10.1126/science.1172845 . ПМИД 19498108 . S2CID 35719774 .
- ^ Баннард; Краман, Фирон (2009). «Вторичная репликативная функция CD8+ Т-клеток, развивших эффекторный фенотип» . Наука . 323 (5913): 505–9. Бибкод : 2009Sci...323..505B . дои : 10.1126/science.1166831 . ПМЦ 2653633 . ПМИД 19164749 .
- ^ Паноскальцис-Мортари; Тейлор П.А.; Риддл MJ; Шломчик М.А.; Блазар БР. (2008). «Идентификация аллоспецифических В-клеток in situ с использованием пентамеров» . Кровь . 111 (7): 3904–5. дои : 10.1182/blood-2007-12-127415 . ПМК 2275041 . ПМИД 18362221 .
- ^ Гриффиоен М., ван Эгмонд Х.М., Барнби-Порритт Х., ван дер Хорн М.А., Хагедорн Р.С., Кестер М.Г., Швабе Н., Виллемзе Р., Фалькенбург Дж.Х., Хемскерк М.Х. (2008). «Генная инженерия вирусспецифичных Т-клеток с Т-клеточными рецепторами, распознающими минорные антигены гистосовместимости, для клинического применения» . Гематологическая . 93 (10): 1535–43. дои : 10.3324/гематол.13067 . ПМИД 18768532 .
- ^ Улин; Окас М; Гертоу Дж; Узунель М; Брисмар ТБ; Мэттссон Дж. (2009). «Новая гаплоидентичная адоптивная терапия CTL как лечение EBV-ассоциированной лимфомы после трансплантации стволовых клеток» . Рак Иммунол Иммунотер . 59 (3): 473–7. дои : 10.1007/s00262-009-0789-1 . ПМК 11030917 . ПМИД 19908041 . S2CID 21605915 .
- ^ Jump up to: а б Казаленьо-Гардуно, Розаэли; Шмитт, Анита; Яо, Цзюнься; Ван, Синьчао; Сюй, Сюнь; Фройнд, Матиас; Шмитт, Майкл (2010). «Мультимерные технологии обнаружения и адоптивного переноса антигенспецифических Т-клеток» . Рак Иммунол Иммунотер . 2010 (59): 195–202. дои : 10.1007/s00262-009-0778-4 . ПМЦ 11030699 . ПМИД 19847424 . S2CID 27882640 .
- ^ Шёллер, Йорген; Сингх, Махавир; Бергмайер, Лесли; Брунштедт, Катя; Ван, Юфэй; Уиттолл, Тревор; Рахман, Дурдана; Пидо-Лопес, Дж.; Ленер, Т. (2010). «Рекомбинантный человеческий антиген HLA-класса I, связанный с декстраном, вызывает врожденные и адаптивные иммунные реакции». Журнал иммунологических методов . 2010 (360): 1–9. дои : 10.1016/j.jim.2010.05.008 . ПМИД 20542039 .
- ^ Батар, Паскаль; Петерсон, Дэниел А.; Девевр, Эстель; Гийом, Филипп; Чероттини, Жан-Шарль; Римольди, Доната; Спейзер, Дэниел Э.; Винтер, Ларс; Ромеро, Педро (2006). «Декстрамеры: новое поколение флуоресцентных мультимеров MHC класса I / пептидов для визуализации антигенспецифических CD8 + Т-клеток». Журнал иммунологических методов . 2006 (310): 136–148. дои : 10.1016/j.jim.2006.01.006 . ПМИД 16516226 .
- ^ Хадруп С.Р.; Стриндхолл Дж; Коллгаард Т; и др. «Продольные исследования клонально размноженных Т-клеток CD8 выявили сокращение репертуара, предсказывающее смертность, и увеличение количества дисфункциональных Т-клеток, специфичных для цитомегаловируса, у очень пожилых людей». Журнал иммунологии , 2006, 176 (4), 2645–2653.
- ^ Массиламани; и др. «Обнаружение аутореактивных CD4 Т-клеток с использованием декстрамеров класса II главного комплекса гистосовместимости». БМК Иммунология . 2011 (12): 40.