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Method Article
in vitro 에서 naive monocyte 유래 수지상 세포에서 내성 수지상 세포를 생성하는 약리학적 제제의 능력을 평가하고 자가 조절 T 세포 생성을 통해 그 효능을 검증하는 절차를 설명합니다.
톨러겐 수지상 세포(tolDC)는 수지상 세포(DC)의 하위 집합으로, 조절 T 세포(Treg) 표현형에 대한 미접촉 T 세포에 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다. TolDC는 현재 세포 치료제 및 내인성 DC에서 tolDC를 유도하는 방법으로 자가면역 및 이식을 위한 치료법으로 연구되고 있습니다. 그러나 현재까지 미성숙 DC에서 tolDC를 유도하는 것으로 알려진 제제의 수는 상대적으로 적고 생체 내에서 Tregs를 생성하는 효능은 일관되지 않았으며, 특히 내인성 DC에서 tolDC를 유도하는 치료법은 일관되지 않았습니다. 이는 내성을 생성하기 위해 새로운 화합물을 탐색할 수 있는 기회를 제공합니다.
여기에서는 in vitro 에서 단핵구 유래 DC(moDC)에서 새로운 면역조절 화합물을 테스트하고 자가 Treg를 생성하는 기능을 검증하는 방법을 설명합니다. 먼저, PBMC를 얻고 상업적으로 이용 가능한 자기 분리 키트를 사용하여 CD14+ 단핵구와 CD3+ T 세포를 분리합니다. 다음으로, 단핵구를 moDC로 분화하고, 라파마이신, 덱사메타손, IL-10 또는 비타민 D3와 같은 확립된 면역조절제로 24시간 동안 치료하고, 프로토콜의 검증으로 단핵구의 내성 마커 변화를 테스트합니다. 마지막으로, 항-CD3/CD28 자극이 있는 상태에서 유도된 tolDC를 자가 T 세포와 공동 배양하고 Treg 집단 및 T 세포 증식의 변화를 관찰합니다. 우리는 이 프로토콜이 이미 분화된 DC를 tolDC로 재프로그래밍하기 위해 새로운 면역조절제의 효능을 평가하는 데 사용될 것으로 예상합니다.
수지상 세포(DC)는 선천성 면역과 적응 면역 사이의 중요한 매개체입니다. 주로 점막, 피부 및 림프 조직에 상주하는 DC는 주요 항원 제시 세포(APC)입니다1. DC는 외래 단백질을 흡수하여 주요 조직적합성(MHC) 단백질에 전달하여 미성숙한 T 세포에 제공합니다. DC는 인간에서 인간 백혈구 항원-DR(HLA-DR)과 같은 MHC 클래스 II 단백질을 특이적으로 발현합니다. 항원 노출 시 DC의 활성화 상태는 다운스트림 T 세포 반응2에 매우 중요합니다. 미성숙 DC는 박테리아 벽 구성 요소인 지질다당류(LPS)3와 같은 병원체 관련 분자 패턴(PAMP)이라고 하는 분자 클래스를 인식하는 다양한 패턴 인식 수용체(PRR)를 발현합니다. PRR 자극 시, DC는 성숙한 DC가 되어 CD80, CD86 및 CD40과 같은 중요한 T 세포 공동 자극 단백질을 상향 조절하고 종양 괴사 인자 알파(TNFα)와 같은 전염증성 사이토카인을 분비하여 미접촉 T 세포가 기존 효과기 또는 보조 T 세포로 분화하는 것을 촉진합니다2. 반대로, DC 성숙이 중단되거나 DC가 허용 환경에서 발생하는 경우 DC는 허용 DC 상태(tolDC)4를 생성할 수 있습니다. TolDC는 고전적인 T 세포 공동 자극 수용체를 하향 조절하고 대신 PD-L1(programmed cell death ligand 1) 및 BTLA(B-lymphocyte attenuator)와 같은 내성 수용체를 상향 조절하고 인터루킨 10(IL-10) 및 형질전환 성장 인자 베타(TGF-β)4와 같은 억제 사이토카인을 생성합니다. 이것은 허용 오차 마커의 포괄적인 목록이 아니며, 실제로 tolDC 상태5를 정의하는 데 어떤 tolDC 마커가 적절한지에 대한 합의가 제한적입니다. 이를 고려하여 다양한 tolDC 유도제의 효과를 비교하는 데 사용해야 하는 기능 마커로 조절 T 세포(Treg) 생성을 제안합니다.
tolDC/성숙한 DC 활성화 상태 외에도 DC는 계통 또는 조직 위치에 따라 분류할 수 있으며 각 하위 집합은 약간 다른 기능을 표시합니다. tolDC/성숙한 DC 분열은 명확하지 않고 연속체로 더 많이 존재하는 반면, 계통 분열은 인간과 생쥐 모두에서 잘 정의된 마커를 가지고 있습니다. DC 전구체는 골수에서 형성되지만, 그 계통에 따라 DC에는 1) 림프구 계통에서 유래한 형질세포(plasmacytoid dendritic cell, pDC)와 골수성 계통(myeloid lineage)에서 유래한 기존 수지상 세포(cDC)의 두 가지 주요 하위 유형이 있습니다. 인간의 경우, pDC는 림프 기관에서 성숙하고, CD303을 발현하며, 바이러스 감염에 매우 민감하게 반응합니다6. 한편, cDC를 발현하는 CD11c는 말초 조직에서 성숙하며 각각 뚜렷한 T 세포 반응을 생성하는 CD1c+ cDC1 및 CD141+ cDC2의 두 가지 별개의 아형으로 존재합니다7. 또한, 모든 cDC는 조직 상주(CD103-) 또는 철새(CD103+) 하위 상태에 존재할 수 있습니다8. 마지막으로, 특정 조건 하에서, 단핵구 계통(CD14+)의 세포는 수지상 세포 표현형으로 유도될 수 있으며 CD14-, CD141+, CD1c+ 9로 식별됩니다. 단핵구 유래 DC(moDC)로 알려진 이러한 세포는 단핵구가 인간 말초 혈액 단핵 세포(PBMC)의 약 10-30%를 차지하는 반면 pDC는 1-3%에 불과하기 때문에 인간의 체외 분석에 가장 일반적으로 사용됩니다10. 이것은 moDC를 매력적인 선택으로 만들지만, moDC가 일차 조직에서 분리된 일반적인 cDC보다 더 염증성이 있는 것으로 알려져 있습니다9.
현재 임상적 내성을 생성하기 위해 tolDC를 사용하는 노력에는 크게 두 가지 범주가 있습니다. 첫째, tolDC는 세포 치료제로 사용하기 위해 단핵구에서 생성됩니다. 이 패러다임에서 moDC는 일반적으로 IL-4/GM-CSF를 비타민 D3, 라파마이신(rapa), IL-10, 덱사메타손 또는 이들의 조합과 같은 면역조절제와 동시에 사용하여 구별됩니다11,12. 이러한 tolDC는 자가면역 및 이식을 위한 자가 세포 치료법으로 연구되어 왔다13. tolDC의 다른 용도는 유리 약물 또는 나노 캐리어를 사용하여 면역 조절제와 관심 항원을 모두 전달하여 내인성 DC를 tolDC로 재프로그래밍하는 것입니다14 , 15 , 16 . 그러나 이미 분화된 DC의 유도는 일반적으로 tolDC 대사와 대조되는 DC의 강력한 대사 표현형의 발달로 인해 더 어렵습니다17,18. 이것은 대부분의 약리학적 면역조절제에 대한 높은 기준입니다. 이러한 이유로, 대부분의 내인성 DC 재프로그래밍 연구는 효과적인 DC 억제와 종종 일부 Treg 유도를 보고하지만, 종종 T 세포 지속성 부족으로 인해 임상적 성공이 부족합니다 15,19,20. 이는 기존 DC에서 잠재적인 tolDC 유도제를 식별하기 위한 전략의 필요성을 강조합니다.
여기에서는 자가 Treg 유도의 최종 메트릭을 사용하여 분화된 moDC에 대한 면역조절제의 체외 평가 방법을 제시합니다. 이 프로토콜은 이미 분화된 human moDC를 내성으로 재프로그래밍하기 위해 면역조절제의 효과를 평가하도록 설계되었습니다. 또한 이 프로토콜은 동일한 PBMC 샘플에서 분리된 자가 T 세포에 대해 Tregs를 생성하기 위해 재프로그래밍된 tolDC의 기능을 검증합니다. 이는 분화 과정에서 내성을 유도하거나 동종 공여자의 T 세포를 이용한 tolDC에 도전하는 다른 프로토콜과 대조적이다21. 이 프로토콜에서는 일반적인 내성 제제 rapa를 예로 사용하지만 Reg를 생성하기 위한 rapa 처리 moDC의 제한된 효과도 보여줍니다. 대표적인 결과에서는 IL-10, 덱사메타손, 비타민 D3와 같은 다른 일반적인 면역조절 치료제의 효능도 입증되었습니다. 우리는 이 프로토콜이 이미 확립된 moDC에 대해 잠재적으로 더 효과적인 tolDC 유도제를 스크리닝하는 데 사용될 것으로 예상합니다22.
모든 인간 말초 혈액 단핵 세포(PBMC) 샘플은 환자의 동의하에 펜실베이니아 대학의 IRB(Institutional Review Board)의 사전 승인을 받은 비식별 기증자로부터 펜실베니아 대학교의 인간 면역학 코어에서 얻었습니다.
선택 사항: 이 방법에서는 학술 실험실에서 얻은 갓 분리한 PBMC를 사용했지만, PBMC는 전혈 또는 백혈구 성분 채집이 풍부한 혈액 제제에서 분리할 수 있습니다. 밀도 구배 원심분리법(density gradient centrifugation method)을 사용하는 것이 좋은데, 이는 다른 곳에서 기술된 잘 정립되고 신뢰할 수 있는 방법이기 때문이다23.
1. 단핵구/T세포의 분리 및 moDC 분화
2. 내성 moDC 생성을 위한 면역조절 약물 추가
3. moDC(Validation + Tolerance)에 대한 흐름 분석
4. T cell의 유동 분석
당사는 human PBMCs에 대한 프로토콜을 설명하고, 상업적으로 이용 가능한 자기 분리 키트를 사용하여 CD3+ T 세포와 CD14+ 단핵구를 모두 분리하고, GM-CSF 및 IL-4를 사용하여 단핵구를 CD14-, HLA-DR+, CD141+, CD1c+ moDC로 분화하고, 24시간 동안 처리하고, 72시간 동안 anti-CD3/CD28 자극으로 자가 T 세포와 공동 배양합니다. 실험적 회로도는 <...
여기에서는 moDC에서 tolDC를 유도하기 위한 면역조절제의 기능을 평가하고 생체 외 자가 T 세포에서 Tregs를 생성하는 기능을 검증하는 신뢰할 수 있고 다재다능한 방법에 대해 설명합니다. 이 프로토콜에는 몇 가지 중요한 단계가 있습니다. 첫째, 단핵구는 민감하기로 악명이 높으며 최상의 결과를 얻으려면 이전에 냉동되지 않은 신선한 PBMC에서 얻어야 합니다. 단핵...
저자는 공개할 이해 상충이 없습니다.
기증자로부터 새로운 인간 PBMC를 제공한 University of Pennsylvania의 Human Immunology Core(HIC)에 감사드립니다. HIC는 NIH P30 AI045008 및 P30 CA016520에 의해 부분적으로 지원됩니다.
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 |
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