MHC-мультимер

Мультимеры MHC представляют собой олигомерные формы молекул MHC , разработанные для идентификации и изоляции Т-клеток с высоким сродством к определенным 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 могут использоваться для отображения молекул MHC класса 1 , MHC класса 2 или неклассических молекул (например, CD1d ) от таких видов, как обезьяны, мыши и люди.

Фон

Поскольку рецепторы Т-клеток имеют низкое сродство к своим аналогам MHC, исторически было проблематично эффективно маркировать Т-клетки с помощью отдельных взаимодействий MHC-T-клетки. [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

Наиболее часто используемые мультимеры MHC — это тетрамеры. [3] Обычно они производятся путем биотинилирования растворимых мономеров MHC, которые обычно производятся рекомбинантно в эукариотических или бактериальных клетках. Затем эти мономеры связываются с остовом, таким как стрептавидин или авидин , создавая четырехвалентную структуру. Эти остовы конъюгируются с флуорохромами для последующей изоляции связанных Т-клеток с помощью проточной цитометрии . [4]

Потенциальные клинические применения

Мультимеры MHC позволяют достичь ранее недостижимого уровня специфичности в обнаружении и изоляции антигенспецифичных Т-клеток. Эта способность дает начало нескольким клиническим применениям. Мультимеры MHC позволяют проводить отбор ex vivo и пролиферацию Т-клеток, специфичных к вирусным или опухолевым антигенам, которые затем могут быть повторно введены для усиления иммунной системы. Мультимеры MHC также могут использоваться для устранения трансплантатных Т-клеток на трансплантируемых органах ex vivo. Мультимеры MHC также могут использоваться 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] Иммунотерапия рака и разработка вакцин также могут в значительной степени зависеть от этой технологии. [7]

Подтипы

Тетрамер MHC

Тетрамеры MHC состоят из четырех молекул MHC, тетрамеризующего агента и флуоресцентно меченого белка (обычно стрептавидина). Стрептавидины также были получены с 6 или 12 сайтами связывания для MHC. [8] Тетрамеры MHC используются для идентификации и маркировки определенных Т-клеток путем специфического связывания эпитопа, что позволяет анализировать антиген-специфический иммунный ответ как в модели животных, так и у человека. [9] Тетрамеры MHC изначально были разработаны с использованием молекул MHC класса I для распознавания цитотоксических Т-клеток , [10] [11], но за последнее десятилетие они позволили распознавать Т-клетки CD4 широким спектром антигенов. Анализы тетрамеров используются для фенотипирования отдельных клеток и подсчета клеток и предлагают важное преимущество по сравнению с другими методами, такими как ELISPOT и ПЦР отдельных клеток, поскольку они позволяют извлекать и дополнительно изучать отсортированные клетки. В качестве приложения на основе проточной цитометрии тетрамеры также просты в использовании и требуют короткого времени анализа, аналогичного исследованиям на основе проточной цитометрии на основе антител. [4]

Тетрамеры MHC используются в исследованиях иммунитета к патогенам и разработке вакцин, в оценке противоопухолевых реакций, в мониторинге аллергии и исследованиях десенсибилизации, а также в аутоиммунитете. [4] [12] Они обеспечивают идеальное средство для характеристики Т-клеток, которые реагируют на вакцину, и они использовались для тестирования реакций Т-клеток во многих вакцинных системах, включая грипп , [13] желтую лихорадку , [14] туберкулез , [15] ВИЧ / ВИО [16] и большое количество испытаний вакцин против рака, [17] включая меланому и хронический миелоидный лейкоз . [18] Тетрамеры класса II использовались для анализа различных реакций человеческих CD4 T-клеток на патогены, включая грипп A , Borrelia , вирус Эпштейна-Барр , ЦМВ , Mycobacterium tuberculosis , человеческий T-лимфотропный вирус 1 , гепатит C , сибирскую язву , вирус тяжелого острого респираторного синдрома , вирус папилломы человека и ВИЧ. [4] Были разработаны варианты тетрамеров, которые, либо радиоактивно меченые, либо связанные с токсином, таким как сапорин , могут вводиться живым мышам для модуляции или даже истощения определенных популяций T-клеток. [19] [20] Тетрамеры пептид-MHC также использовались в терапевтических целях. [21] Например, цитомегаловирус-специфические T-клетки были обогащены до высоких уровней чистоты с использованием обогащения на основе магнитных шариков для использования в качестве терапии для пациентов с трансплантацией стволовых клеток . [12]

MHC пентамер

Пентамеры состоят из пяти головных групп MHC-пептида, расположенных в плоской конфигурации, так что, в отличие от тетрамеров MHC, все головные группы могут контактировать с CD8+ T-клеткой. Головные группы соединены через гибкие линкеры с доменом мультимеризации в виде спирали , который, в свою очередь, соединен 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 в проточной цитометрии [12] и цитируются в более чем 750 рецензируемых публикациях [1], включая несколько в журналах Nature [22] и Science . [23] [24] Пентамеры MHC также можно использовать для окрашивания тканей [25] и магнитной изоляции антигенспецифических Т-клеток [26] .

Хотя пентамеры лицензированы только для исследовательских целей, в 2009 году группе ученых было предоставлено специальное разрешение на их использование для выделения Т-клеток, специфичных для вируса Эпштейна-Барр, для передачи от матери к дочери с целью лечения лимфомы, связанной с вирусом Эпштейна-Барр, которая может спасти жизнь дочери. [27]

Пентамеры доступны для антигенов из следующих областей заболеваний: аденовирус , вирус гепатита С , малярия , вирус иммунодефицита человека, аутоиммунные заболевания , ВИЧ , трансплантационные антигены, трипаносома , рак , вирус папилломы человека , туберкулез , хламидиоз , вирус HTLV , вакциния , цитомегаловирус , грипп , вирус везикулярной болезни ( VSV ), вирус Эпштейна-Барр (EBV) , вирус LCMV , вирус RSV , вирус Западного Нила , вирус гепатита В , листерия , вирус Сендай , желтая лихорадка . Также могут быть заказаны пентамеры индивидуальной специфичности.

В настоящее время пентамеры используются в научных исследованиях, в промышленности и среди врачей, а исследования с использованием пентамеров неоднократно освещались в международных СМИ [2][3].

МНС Декстрамер®

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

Реагенты Dextramer® были разработаны с большим количеством пептидов MHC для различных генов человека, мыши и макаки-резус, участвующих в заболеваниях, включая, помимо прочего: рак , ВИЧ , вирус Эпштейна-Барр (EBV), цитомегаловирус (CMV), LCMV, вирус папилломы человека (HPV), полиомавирус BK , HTLV, гепатит , микобактерии и реакцию «трансплантат против хозяина» .

Технология Dextramer в настоящее время используется в академических и клинических исследованиях из-за их повышенной специфичности и связывающей аффинности, что позволяет повысить авидность для определенных Т-клеток и усилить интенсивность окрашивания. Это преимущество является результатом повышенной способности Dextramers связываться несколько раз с одной Т-клеткой, улучшая стабильность этого взаимодействия по сравнению с другими технологиями мультимеров, такими как пентамеры и тетрамеры. Дальнейшие применения включают возможность изолировать антигенспецифические популяции Т-клеток, а также обнаружение in situ с использованием иммуногистохимии (IHC) для различных болезненных состояний (например, солидных опухолей). Поэтому эти реагенты важны для будущей разработки лекарств и вакцин. [1] [12] [28] [29] [30]

Компания Immudex разработала анализ CMV Dextramer ® для исследовательского обнаружения и количественной оценки CD8+ T-клеток в образцах крови, охватывающий широкий спектр эпитопов для содействия скринингу и мониторингу прогрессирования ЦМВ в будущих клинических условиях. [31] Реагенты MHC Dextramer ® доступны с молекулами MHC класса I и MHC класса II. [32]

Ссылки

  1. ^ ab Hadrup, Sine R.; Bakker, Arnold H.; et al. (2009). «Параллельное обнаружение антигенспецифических Т-клеточных ответов путем многомерного кодирования мультимеров MHC». Nature Methods . 6 (7): 520–526. doi :10.1038/nmeth.1345. PMID  19543285. S2CID  1285613.
  2. ^ Непом, Джеральд Т. «Мультимеры MHC: расширение клинического инструментария», Клиническая иммунология , том 6 (2003), стр. 1-4., Антиген. 106 (2003), стр. 1-4.
  3. ^ abc Баккер, Арнольд; Шумахер, Том. «Технология мультимеров MHC: текущее состояние и будущие перспективы», Current Opinion in Immunology , т. 17, № 4 (август 2005 г.), стр. 428-433.
  4. ^ abcde Nepom, Gerald T (2012). "Тетрамеры MHC класса II". Журнал иммунологии . 188 (6): 2477–2482. doi :10.4049/jimmunol.1102398. PMC 3297979. PMID  22389204 . 
  5. ^ Холман, Филмор О.; Уолш, Элизабет Р.; Джеймсон, Стивен К. (2005). «Характеристика воздействия антител CD8 на связывание мультимеров MHC класса I». Журнал иммунологии . 174 (7): 3986–3991. doi : 10.4049/jimmunol.174.7.3986 . PMID  15778355.
  6. ^ Хакетт, Чарльз Дж.; Шарма, Опендра К. (2002). «Границы в технологии мультимеров пептида-MHC класса II». Nature Immunology . 3 (10): 887–889. doi :10.1038/ni1002-887. PMID  12352960. S2CID  43206855.
  7. ^ Дэвис, Марк М.; Альтман, Джон Д.; Ньюэлл, Эван В. «Исследование репертуара: расширение сферы анализа мультимеров пептидов и MHC», Nature Reviews Immunology , т. 11, № 8 (15 июля 2011 г.), стр. 551-558.
  8. ^ Fairhead, M; Veggiani, G; et al. (2014). «SpyAvidin Hubs Enable Precise and Ultrastable Orthogonal Nanoassembly». Журнал Американского химического общества . 136 (35): 1528–35. doi :10.1021/ja505584f. PMC 4183622. PMID  25111182 . 
  9. ^ Эрфле В., изобретатель; 15 июля 2004 г. Тетрамеры MHC. Патент США US 20040137642.
  10. ^ Альтман, Дж. Д. и др. (1996). «Фенотипический анализ антигенспецифических Т-лимфоцитов». Science . 274 (5284): 94–96. Bibcode :1996Sci...274...94A. doi :10.1126/science.274.5284.94. PMID  8810254. S2CID  12667633.
  11. ^ Лебовиц, М. С. (1999). «Растворимые, высокоаффинные димеры рецепторов Т-клеток и главных комплексов гистосовместимости II класса: биохимические зонды для анализа и модуляции иммунных ответов». Cell. Immunol . 192 (2): 175–184. doi : 10.1006/cimm.1999.1441 . PMID  10087186.
  12. ^ abcde Дэвис, MM; Альтман, JD; Ньюэлл, EW (июль 2011 г.). «Исследование репертуара: расширение сферы анализа мультимеров пептидов и MHC». Nat Rev Immunol . 11 (8): 551–8. doi :10.1038/nri3020. PMC 3699324. PMID 21760610  . 
  13. ^ He, XS; et al. (2008). «Фенотипические изменения в специфических для гриппа CD8+ Т-клетках после иммунизации детей и взрослых противогриппозными вакцинами». J. Infect. Dis . 197 (6): 803–811. doi : 10.1086/528804 . PMID  18279048.
  14. ^ Co, MD, Kilpatrick, ED и Rothman, AL Динамика ответа Т-клеток CD8 после иммунизации вирусом желтой лихорадки 17D" Иммунология 2009; 128, e718–e727
  15. ^ Вэй, Х. и др. «Визуализация тетрамером DR*W201/P65 эпитоп-специфических Т-клеток CD4 во время инфекции M. tuberculosis и их покоящегося пула памяти после вакцинации БЦЖ» PLoS ONE 4, e6905 (2009).
  16. ^ Беттс, MR; и др. (2005). «Характеристика функциональных и фенотипических изменений в реакциях Т-клеток, вызванных вакциной против Gag, и их роль в защите после заражения ВИЧ-1». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 102 (12): 4512–4517. Bibcode : 2005PNAS..102.4512B. doi : 10.1073 /pnas.0408773102 . PMC 552973. PMID  15753288. 
  17. ^ Питтет, М. Дж. и др. (2001). «Анализ ex vivo специфических для опухолевых антигенов CD8+ Т-клеточных реакций с использованием MHC/пептидных тетрамеров у онкологических пациентов». Int. Immunopharmacol . 1 (7): 1235–1247. doi :10.1016/s1567-5769(01)00048-0. PMID  11460305.
  18. ^ Ли, П. П. и др. Характеристика циркулирующих Т-клеток, специфичных для опухолеассоциированных антигенов у пациентов с меланомой.
  19. ^ Maile, R.; et al. (2001). «Антигенспецифическая модуляция иммунного ответа путем введения in vivo растворимых тетрамеров MHC класса I». J. Immunol . 167 (7): 3708–3714. doi : 10.4049/jimmunol.167.7.3708 . PMID  11564786.
  20. ^ Юань, Р. Р. и др. (2004). «Целенаправленное удаление клонов Т-клеток с использованием альфа-излучающих суицидных тетрамеров MHC». Кровь . 104 (8): 2397–2402. doi : 10.1182/blood-2004-01-0324 . PMID  15217835.
  21. ^ Кобболд, М.; и др. (2005). «Адоптивный перенос цитомегаловирус-специфических CTL пациентам с трансплантацией стволовых клеток после отбора по HLA–пептидным тетрамерам». J. Exp. Med . 202 (3): 379–386. doi :10.1084/jem.20040613. PMC 2213070. PMID  16061727 . 
  22. ^ Цзян; Кларк; Лю; Вейджерс; Фульбригге; Куппер (2012). «Инфекция кожи генерирует немигрирующие клетки памяти CD8+ T(RM), обеспечивающие глобальный иммунитет кожи». Nature . 483 (7388): 227–31. Bibcode :2012Natur.483..227J. doi :10.1038/nature10851. 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 идентифицирует эндосомальный отсек, необходимый для перекрестной презентации MHC класса I». Science . 325 (5937): 213–7. Bibcode :2009Sci...325..213S. doi : 10.1126/science.1172845 . PMID  19498108. S2CID  35719774.
  24. ^ Баннард; Краман, Фирон (2009). «Вторичная репликативная функция Т-клеток CD8+, которые развили эффекторный фенотип». Science . 323 (5913): 505–9. Bibcode :2009Sci...323..505B. doi :10.1126/science.1166831. PMC 2653633 . PMID  19164749. 
  25. ^ Panoskaltsis-Mortari; Taylor PA; Riddle MJ; Shlomchik MA; Blazar BR. (2008). «In situ идентификация аллоспецифических В-клеток с использованием пентамеров». Blood . 111 (7): 3904–5. doi :10.1182/blood-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). «Генетическая инженерия вирусспецифических Т-клеток с Т-клеточными рецепторами, распознающими второстепенные антигены гистосовместимости для клинического применения». 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). «Новая гаплоидентичная адоптивная CTL-терапия как лечение лимфомы, связанной с ВЭБ, после трансплантации стволовых клеток». Cancer Immunol Immunother . 59 (3): 473–7. doi :10.1007/s00262-009-0789-1. PMC 11030917. PMID 19908041.  S2CID 21605915  . 
  28. ^ ab Casalegno-Garduno, Rosaely; Schmitt, Anita; Yao, Junxia; Wang, Xinchao; Xu, Xun; Freund, Mathias; Schmitt, Michael (2010). «Мультимерные технологии для обнаружения и адоптивного переноса антигенспецифических Т-клеток». Cancer Immunol Immunother . 2010 (59): 195–202. doi :10.1007/s00262-009-0778-4. PMC 11030699. PMID 19847424.  S2CID 27882640  . 
  29. ^ Schøller, Jorgen; Singh, Mahavir; Bergmeier, Lesley; Brunstedt, Katja; Wang, Yufei; Whittall, Trevor; Rahman, Durdana; Pido-Lopez, J.; Lehner, T. (2010). «Рекомбинантный человеческий антиген HLA-класса I, связанный с декстраном, вызывает врожденные и адаптивные иммунные ответы». Journal of Immunological Methods . 2010 (360): 1–9. doi :10.1016/j.jim.2010.05.008. PMID  20542039.
  30. ^ Батард, Паскаль; Петерсон, Даниэль А.; Девевр, Эстель; Гийом, Филипп; Чероттини, Жан-Шарль; Римольди, Доната; Спайзер, Даниэль Э.; Винтер, Ларс; Ромеро, Педро (2006). «Декстрамеры: новое поколение флуоресцентных мультимеров MHC класса I/пептидов для визуализации антигенспецифических Т-клеток CD8+». Журнал иммунологических методов . 2006 (310): 136–148. doi :10.1016/j.jim.2006.01.006. PMID  16516226.
  31. ^ Hadrup SR; Strindhall J; Kollgaard T; et al. «Продольные исследования клонально расширенных Т-клеток CD8 выявляют сокращение репертуара, предсказывающее смертность, и увеличение числа дисфункциональных Т-клеток, специфичных для цитомегаловируса, у очень пожилых людей». Журнал иммунологии , 2006, 176(4), 2645–2653
  32. ^ Массиламани и др. «Обнаружение аутореактивных Т-клеток CD4 с использованием декстрамеров главного комплекса гистосовместимости класса II». BMC Immunology . 2011 (12): 40.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=MHC_multimer&oldid=1222483270"