このコンテンツを視聴するには、JoVE 購読が必要です。 サインイン又は無料トライアルを申し込む。
Method Article
薬理学的薬剤がナイーブ単球由来樹状細胞からin vitro で寛容性樹状細胞を生成する能力を評価し、自家制御性T細胞生成によってその効力を検証する手順について説明します。
トレロゲン樹状細胞(tolDC)は、ナイーブT細胞を制御性T細胞(Treg)表現型に向けて影響を与えることが知られている樹状細胞(DC)のサブセットです。TolDCは、自己免疫の治療法として、また細胞療法として、また内因性DCからtolDCを誘導する方法として、現在研究が進められています。しかし、今日まで、ナイーブDCからtolDCを誘導する既知の薬剤の数は比較的少なく、 in vivo でTregを生成するそれらの効力、特に内因性DCからtolDCを誘導する治療法には一貫性がありません。これにより、耐性を生み出すための新規化合物を探索する機会が得られます。
ここでは、単球由来DC(moDC)上の新規免疫調節化合物を in vitro で試験し、その機能を検証して自家Tregを生成する方法について説明します。まず、PBMCを取得し、市販の磁気分離キットを使用してCD14+ 単球とCD3+ T細胞を分離します。次に、単球をmoDCに分化し、ラパマイシン、デキサメタゾン、IL-10、ビタミンD3などの確立された免疫調節剤で24時間処理し、プロトコルの検証として寛容性マーカーの変化をテストします。最後に、誘導されたtolDCを抗CD3/CD28刺激の存在下で自家T細胞と共培養し、Treg集団とT細胞増殖の変化を観察します。このプロトコルは、すでに分化しているDCをtolDCに向けて再プログラムするための新規免疫調節剤の有効性を評価するために使用されることを想定しています。
樹状細胞(DC)は、自然免疫と適応免疫の間の重要なメディエーターです。DCは、主に粘膜、皮膚、リンパ組織に存在する主要な抗原提示細胞(APC)1です。DCは外来タンパク質を取り込み、それらをナイーブT細胞に対して主要組織適合菌(MHC)タンパク質で処理して提示します。DCは、ヒトのヒト白血球抗原-DR(HLA-DR)などのMHCクラスIIタンパク質を特異的に発現します。抗原曝露時のDCの活性化状態は、下流のT細胞応答2にとって重要です。未成熟DCは、細菌壁成分であるリポ多糖(LPS)3など、病原体関連分子パターン(PAMP)と呼ばれる分子のクラスを認識するさまざまなパターン認識受容体(PRR)を発現します。PRR刺激を受けると、DCは成熟DCとなり、CD80、CD86、CD40などの重要なT細胞共刺激タンパク質をアップレギュレートし、腫瘍壊死因子α(TNFα)などの炎症誘発性サイトカインを分泌し、ナイーブT細胞の従来のエフェクターT細胞またはヘルパーT細胞への分化を促進します2。それどころか、DCの成熟が中断された場合、またはDCが寛容性の環境で発達した場合、DCは耐久性DC状態(tolDC)4を生成する可能性があります。TolDCは、従来のT細胞共刺激受容体をダウンレギュレートし、代わりにプログラム細胞死リガンド1(PD-L1)やBリンパ球およびTリンパ球減衰因子(BTLA)などの耐性受容体をアップレギュレートし、インターロイキン10(IL-10)やトランスフォーミング成長因子ベータ(TGF-β)4などの抑制性サイトカインを生成します。これは許容範囲マーカーの包括的なリストではなく、実際、どのtolDCマーカーがtolDC状態5を定義するのに適しているかについてのコンセンサスは限られています。これを考慮して、さまざまなtolDC誘導剤の有効性を比較するために使用するべき機能マーカーとして、制御性T細胞(Treg)の生成を提案します。
tolDC/成熟DC活性化状態に加えて、DCは系統または組織の位置に基づいて分類することもでき、各サブセットはわずかに異なる機能を示します。tolDC/成熟DCの分裂はそれほど明確ではなく、連続体として存在しますが、系統の分裂はヒトとマウスの両方で明確に定義されたマーカーを持っています。DC前駆体は骨髄で形成されますが、DCにはその系統に基づいて、1)リンパ系に由来する形質細胞様樹状細胞(pDC)と、2)骨髄系に由来する従来の樹状細胞(cDC)の2つの主要なサブタイプがあります。ヒトでは、pDCはリンパ器官で成熟し、CD303を発現し、ウイルス感染に対して高い応答性を示します6。一方、cDCを発現するCD11cは末梢組織で成熟し、CD1c+ cDC1とCD141+ cDC2の2つの異なるサブタイプに存在し、それぞれが異なるT細胞応答を産生する7。さらに、すべてのcDCは、組織常在性(CD103-)または遊性(CD103+)の亜状態8のいずれかに存在することができる。最後に、特定の条件下で、単球系統からの細胞(CD14+)を樹状細胞の表現型に向けて誘導することができ、CD14−、CD141+、CD1c+ 9として同定される。単球由来DC(moDC)として知られるこれらの細胞は、単球がヒト末梢血単核細胞(PBMC)の約10〜30%を占めるのに対し、pDCはわずか10%を構成するため、ヒトの ex vivo 分析に最も一般的に使用されています10。これにより、moDCは魅力的な選択肢になりますが、moDCは一次組織から単離された典型的なcDCよりも炎症性が高いことも知られています9。
現在、臨床的耐性を生み出すためにtolDCを採用する取り組みには、大きく分けて2つのカテゴリーがあります。まず、tolDCは単球から生成され、細胞療法として使用されます。このパラダイムでは、moDCは通常、IL-4/GM-CSFと、ビタミンD3、ラパマイシン(ラパ)、IL-10、デキサメタゾン、またはこれらの11,12の組み合わせなどの免疫調節剤と併用して分化されます。これらのtolDCは、自己免疫および移植のための自家細胞療法として研究されてきた13。tolDCの他の用途は、遊離薬物またはナノキャリアを使用して内因性DCをtolDCに向けて再プログラムし、免疫調節剤および目的の抗原の両方を送達することである14,15,16。しかし、すでに分化したDCの誘導は、典型的にはtolDC代謝17,18とは対照的なDCの堅牢な代謝表現型の発達により、より困難である。これは、ほとんどの薬理学的免疫調節剤にとって高いハードルです。このため、ほとんどの内因性DCリプログラミング研究は、効果的なDC抑制としばしばいくつかのTreg誘導を報告していますが、多くの場合、T細胞の持続性の欠如により、臨床的成功を欠いています15,19,20。このことは、既存のDCから潜在的なtolDC誘導剤を特定する戦略の必要性を浮き彫りにしています。
ここでは、自家Treg誘導の最終指標を使用して、分化したmoDCに対する免疫調節剤の in vitro 評価方法を紹介します。このプロトコルは、免疫調節剤の有効性を評価するために設計されています すでに分化したヒトmoDCを耐性に向けて再プログラムします。さらに、このプロトコルは、同じPBMCサンプルから単離された自家T細胞に対してTregを生成するために、再プログラムされたtolDCの機能性を検証します。これは、分化中に耐性を誘導する、および/または同種ドナー21からのT細胞によるtolDCへの挑戦を行う他のプロトコルとは対照的である。このプロトコルでは、一般的な忍容剤であるラパを例として使用しますが、ラパ処理された moDC が Treg を生成するための限定的な有効性も示しています。代表的な結果では、IL-10、デキサメタゾン、ビタミンD3などの他の一般的な免疫調節治療の有効性も示しています。このプロトコルは、すでに確立されたmoDCに対して、より効果的な可能性のあるtolDC誘導剤をスクリーニングするために使用されることを想定しています22。
すべてのヒト末梢血単核細胞(PBMC)サンプルは、ペンシルベニア大学のヒト免疫学コアから、患者の同意を得てペンシルベニア大学の治験審査委員会(IRB)からの事前承認を得て、匿名化されたドナーから取得されました。
オプション:この方法では、学術研究室から入手した新たに分離されたPBMCを使用しましたが、PBMCは全血または白血フェレーシスが豊富な血液製剤から分離できます。密度勾配遠心分離法は、他の場所で説明されているように、十分に確立され信頼性の高い方法であるため、使用することをお勧めします23。
1. 単球/T細胞の単離とmoDCの分化
2. 寛容性moDCを作製するための免疫調節薬の添加
3. moDCのフロー解析(検証+許容誤差)
4. T細胞の流動解析
我々は、ヒトPBMCのプロトコルを記載し、市販の磁気分離キットを用いてCD3+ T細胞とCD14+ 単球の両方を単離し、単球をGM-CSFおよびIL-4を用いてCD14-、HLA-DR+、CD141+、CD1c+ moDCに分化させ、それらを24時間処理し、抗CD3/CD28刺激を伴う自家T細胞と72時間共培養した。実験的な概略図を 図1に示します。
<...ここでは、免疫調節剤がmoDCからtolDCを誘導し、 その機能が生体内で自己生成T細胞からTregを生成する機能を検証するための、信頼性と汎用性の高い方法について説明します。このプロトコルには、いくつかの重要なステップがあります。まず、単球は感受性が高いことで知られており、最良の結果を得るには、以前に凍結されたPBMCではなく、新鮮なPBMCから取?...
著者には、開示すべき利益相反はありません。
ペンシルベニア大学のHuman Immunology Core(HIC)がドナーから新鮮なヒトPBMCを提供してくれたことに感謝します。HIC は、NIH P30 AI045008 および P30 CA016520 によって部分的にサポートされています。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.1-10 µL Filtered Pipet tips | VWR | 76322-158 | General Cell Culture |
1.5 mL Centrifuge Tube | VWR | 77508-358 | General Cell Culture |
10 mL Serological Pipets | VWR | 414004-267 | General Cell Culture |
100-1000 µL Filtered Pipet tips | VWR | 76322-164 | General Cell Culture |
15 mL Conical Tube | VWR | 77508-212 | General Cell Culture |
20-200 µL Filtered Pipet tips | VWR | 76322-160 | General Cell Culture |
2-Mercaptoethanol | MP Biomedical | 194834 | T Cell Culture |
50 mL Conical Tube | VWR | 21008-736 | General Cell Culture |
60 x 15 mm Dish, Nunclon Delta | Thermo Fischer | 150326 | General Cell Culture |
96 Well Conical (V) Bottom Plate, Non-Treated Surface | Thermo Fischer | 277143 | General Cell Culture |
96 well Flat Bottom Plate | Thermo Fischer | 161093 | General Cell Culture |
APC/Cyanine7 anti-human CD272 (BTLA) Antibody | Biolegend | 344518 | Flow Cytometry |
Attune NxT (Red/Blue Laser, 7 Channel) | Thermo Fischer | A24863 | Flow Cytometry |
BSA | Thermo Fischer | 15260-037 | General Cell Culture |
CD14 Monoclonal Antibody (61D3), PE | Thermo Fischer | 12-0149-42 | Flow Cytometry |
CD1c Monoclonal Antibody (L161), PE-Cyanine7 | Thermo Fischer | 25-0015-42 | Flow Cytometry |
CD209 (DC-SIGN) Monoclonal Antibody (eB-h209), PerCP-Cyanine5.5 | Thermo Fischer | 45-2099-42 | Flow Cytometry |
CD25 Monoclonal Antibody (CD25-4E3), APC | Thermo Fischer | 17-0257-42 | Flow Cytometry |
CD274 (PD-L1, B7-H1) Monoclonal Antibody (MIH1), PE | Thermo Fischer | 12-5983-42 | Flow Cytometry |
CD4 Monoclonal Antibody (RPA-T4), Alexa Fluor 488 | Thermo Fischer | 53-0049-42 | Flow Cytometry |
CD40 Monoclonal Antibody (5C3), APC | Thermo Fischer | 17-0409-42 | Flow Cytometry |
CD40 Monoclonal Antibody (5C3), APC-eFluor 780 | Thermo Fischer | 47-0409-42 | Flow Cytometry |
CD69 Monoclonal Antibody (FN50), PE | Thermo Fischer | MA1-10276 | Flow Cytometry |
CD86 Monoclonal Antibody (BU63), FITC | Thermo Fischer | MHCD8601 | Flow Cytometry |
CD8a Monoclonal Antibody (RPA-T8), PE-Cyanine7 | Thermo Fischer | 25-0088-42 | Flow Cytometry |
Conical Bottom (V-well) 96 Well Plate | Thermo Fischer | 2605 | Flow Cytometry |
Cryogenic Vials, 2 mL | Thermo Fischer | 430488 | T Cell Culture |
Dimethylsulfoxide (DMSO), Sequencing Grade | Thermo Fischer | 20688 | General Cell Culture |
DPBS | Thermo Fischer | 14200166 | General Cell Culture |
EasySep Human Monocyte Isolation Kit | Stem Cell Technologies | 19359 | Cell Separation |
EasySep Human T Cell Isolation Kit | Stem Cell Technologies | 17951 | Cell Separation |
EasySep Magnet | Stem Cell Technologies | 18000 | Cell Separation |
EDTA | Thermo Fischer | AIM9260G | General Cell Culture |
Falcon Round-Bottom Polystyrene Tubes, 5 mL | Stem Cell Technologies | 38025 | Cell Separation |
Fc Receptor Binding Inhibitor Polyclonal Antibody | Thermo Fischer | 14-9161-73 | Flow Cytometry |
Fetal Bovine Serum | Thermo Fischer | A5670701 | General Cell Culture |
Fixable Viability Dye eFluor 780 | Thermo Fischer | 65-0865-18 | Flow Cytometry |
Foxp3 / Transcription Factor Staining Buffer Set | Thermo Fischer | 00-5523-00 | Flow Cytometry |
FOXP3 Monoclonal Antibody (PCH101), PE-Cyanine5.5 | Thermo Fischer | 35-4776-42 | Flow Cytometry |
HBSS | Thermo Fischer | 14170-112 | General Cell Culture |
Heat Inactivated Fetal Bovine Serum | Thermo Fischer | A5670801 | General Cell Culture |
HEPES (1 M) | Thermo Fischer | 15630106 | moDC Cell Culture |
HLA-DR Monoclonal Antibody (L243), Alexa Fluor 488 | Thermo Fischer | A51009 | Flow Cytometry |
Human CD3/CD28/CD2 T Cell Activator | StemCell Technologies | 10970 | T Cell Culture |
Human GM-CSF Recombinant Protein | Thermo Fischer | 300-03 | moDC Cell Culture |
Human IL-10 ELISA Kit, High Sensitivity | Thermo Fischer | BMS215-2HS | ELISA |
Human IL-4, Animal-Free Recombinant Protein | Thermo Fischer | AF-200-04 | moDC Cell Culture |
Human PBMC (Freshly Isolated) | UPenn HIC | N/A | Cells |
Human TNF alpha ELISA Kit | Thermo Fischer | BMS223-4 | ELISA |
Light Microscope (DMi1) | Lucia | 391240 | General Cell Culture |
Lipopolysaccaride (LPS) | Invivogen | tlrl-eblps | moDC Cell Culture |
LIVE/DEAD Fixable Near-IR Dead Cell Stain Kit | Thermo Fischer | L34975 | Flow Cytometry |
MEM Non-Essential Amino Acids Solution (100x) | Thermo Fischer | 11140050 | T Cell Culture |
Penicillin-Streptomycin (100x) | Thermo Fischer | 15140122 | General Cell Culture |
Pipette Controller | VWR | 77575-370 | General Cell Culture |
Rapamycin, 98+% | Thermo Fischer | J62473.MF | moDC Cell Culture |
RPMI 1640 with Glutamax | Thermo Fischer | 61870-036 | General Cell Culture |
Separation Buffer | Stem Cell Technologies | 20144 | Cell Separation |
T Cell Stimulation Cocktail (500x) | Thermo Fischer | 00-4970-93 | T Cell Culture |
UltraComp eBead Plus Compensation Beads | Thermo Fischer | 01-3333-41 | Flow Cytometry |
Variable Pipette Set | Fischer Scientific | 05-403-152 | General Cell Culture |
このJoVE論文のテキスト又は図を再利用するための許可を申請します
許可を申請This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2023 MyJoVE Corporation. All rights reserved