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我们描述了一种程序,用于评估药物在 体外 从幼稚单核细胞衍生的树突状细胞产生耐受性树突状细胞的能力,并通过自体调节性 T 细胞生成验证其效力。
致耐受性树突状细胞 (tolDC) 是树突状细胞 (DC) 的一个亚群,已知会影响初始 T 细胞向调节性 T 细胞 (Treg) 表型发展。TolDC 目前正在作为自身免疫和移植的疗法进行研究,既作为细胞疗法,也作为从内源性 DC 诱导 tolDC 的方法。然而,迄今为止,已知的从幼稚 DC 诱导 tolDC 的药物数量相对较少,并且它们在 体内 产生 Treg 的效力一直不一致,尤其是从内源性 DC 诱导 tolDC 的疗法。这为探索产生耐受性的新型化合物提供了机会。
在这里,我们描述了一种 在体外 单核细胞衍生的 DC (moDC) 上测试新型免疫调节化合物并验证其生成自体 Treg 的功能的方法。首先,我们获得 PBMC 并使用市售的磁性分离试剂盒分离 CD14 + 单核细胞和 CD3 + T 细胞。接下来,我们将单核细胞分化为 moDC,用已建立的免疫调节剂(如雷帕霉素、地塞米松、IL-10 或维生素 D3)处理它们 24 小时,并测试它们在耐受性标志物中的变化作为对方案的验证。最后,我们在抗 CD3/CD28 刺激存在下将诱导的 tolDC 与自体 T 细胞共培养,并观察 Treg 群体和 T 细胞增殖的变化。我们设想该协议用于评估新型免疫调节剂将已经分化的 DC 重新编程为 tolDC 的疗效。
树突状细胞 (DC) 是先天免疫和适应性免疫之间的关键介质。DC 主要存在于粘膜、皮肤和淋巴组织中,是主要的抗原呈递细胞 (APC)1。DC 摄取外来蛋白质并加工并呈递到幼稚 T 细胞的主要组织相容性 (MHC) 蛋白上。DC 特异性表达 MHC II 类蛋白,例如人类中的人类白细胞抗原 DR (HLA-DR)。抗原暴露时 DC 的激活状态对于下游 T 细胞反应至关重要2。未成熟的树突状细胞表达各种模式识别受体 (PRR),这些受体识别称为病原体相关分子模式 (PAMP) 的分子类别,例如细菌壁成分脂多糖 (LPS)3。PRR 刺激后,树突状细胞变成成熟的树突状细胞,上调重要的 T 细胞共刺激蛋白,如 CD80、CD86 和 CD40,并分泌促炎细胞因子,如肿瘤坏死因子-α (TNFα),促进初始 T 细胞分化为常规效应 T 细胞或辅助性 T 细胞2。相反,如果 DC 成熟中断或 DC 在耐受性环境中发育,则 DC 可以产生耐受性 DC 状态 (tolDC)4。TolDC 下调经典 T 细胞共刺激受体,上调程序性细胞死亡配体 1 (PD-L1) 和 B 淋巴细胞和 T 淋巴细胞衰减剂 (BTLA) 等耐受受体,并产生白细胞介素 10 (IL-10) 和转化生长因子 β (TGF-β)4 等抑制性细胞因子。这不是一个完整的公差标记列表,事实上,对于哪些 tolDC 标记适合定义 tolDC 状态5,共识有限。考虑到这一点,我们建议调节性 T 细胞 (Treg) 生成作为功能标志物,应用于比较各种 tolDC 诱导剂的有效性。
除了 tolDC/成熟 DC 激活状态外,还可以根据其谱系或组织位置对 DC 进行分类,每个子集显示的功能略有不同。虽然 tolDC/成熟 DC 分裂不太明确,并且更多地作为一个连续体存在,但谱系分裂在人和小鼠中都有明确的标志物。DC 前体在骨髓中形成,但根据其谱系,DC 有两种主要亚型:1) 浆细胞样树突状细胞 (pDC),来源于淋巴系,和 2) 常规树突状细胞 (cDC),来源于骨髓谱系。在人类中,pDC 在淋巴器官中成熟,表达 CD303,并且在病毒感染中具有高度反应性6。同时,表达 CD11c 的 cDC 在外周组织中成熟,并存在于两种不同的亚型中,即 CD1c+ cDC1 和 CD141+ cDC2,它们各自产生不同的 T 细胞反应7。此外,所有 cDC 都可以存在于组织驻留 (CD103-) 或迁移 (CD103+) 亚状态8 中。最后,在某些条件下,来自单核细胞谱系 (CD14+) 的细胞可以被诱导成树突状细胞表型,并被鉴定为 CD14-、CD141+、CD1c+ 9。这些细胞被称为单核细胞衍生的 DC (moDC),是人类 离体 分析最常用的细胞,因为单核细胞约占人类外周血单核细胞 (PBMC) 的 10-30%,而 pDC 仅占 1-3%10。这使得 moDC 成为一个有吸引力的选择,但众所周知,moDC 比从原代组织中分离的典型 cDC 更具炎症性 9。
目前有两大类努力使用 tolDC 来产生临床耐受性。首先,tolDC 由单核细胞产生,用作细胞疗法。在这种范式中,moDC 通常使用 IL-4/GM-CSF 与免疫调节剂(如维生素 D3、雷帕霉素 (rapa)、IL-10、地塞米松或这些11,12 的组合)进行区分。这些 tolDC 已被探索为自身免疫和移植的自体细胞疗法13。tolDC 的另一个用途是使用游离药物或纳米载体将内源性 DC 重编程为 tolDC,以递送免疫调节剂和目标抗原 14,15,16。然而,由于通常与 tolDC 代谢相反的 DC 的稳健代谢表型的发展,已经分化的 DC 的诱导更具挑战性17,18。对于大多数药物免疫调节剂来说,这是一个很高的标准;出于这个原因,大多数内源性 DC 重编程研究报告了有效的 DC 抑制和一些 Treg 诱导,但缺乏临床成功,通常是由于缺乏 T 细胞持久性 15,19,20。这突出了从现有 DC 中识别潜在 tolDC 诱导剂的策略的必要性。
在这里,我们提出了一种针对分化 moDC 的 免疫 调节剂体外评估方法,其最终指标为自体 Treg 诱导。该协议旨在评估免疫调节剂对已经分化的人类 moDC 进行重编程以实现耐受性的有效性。此外,该协议验证了重编程的 tolDC 的功能,以针对从同一 PBMC 样品中分离的自体 T 细胞产生 Treg。这与在分化过程中诱导耐受性和/或用来自同种异体供体的 T 细胞攻击 tolDC 的其他方案形成鲜明对比21。在该协议中,我们使用常见的耐受剂 rapa 作为示例,但也证明了 rapa 处理的 moDC 产生 Tregs 的有效性有限。在我们的代表性结果中,我们还显示了其他常见免疫调节治疗的疗效,例如 IL-10、地塞米松和维生素 D3。我们设想该协议用于筛选针对已建立的 moDC 的潜在更有效的 tolDC 诱导剂22。
所有人外周血单核细胞 (PBMC) 样本均来自宾夕法尼亚大学人类免疫学核心,来自身份不明的供体,事先获得宾夕法尼亚大学机构审查委员会 (IRB) 的批准并征得患者同意。
可选:虽然在这种方法中,我们使用了从学术实验室获得的新鲜分离的 PBMC,但 PBMC 可以从全血或富含白细胞去除术的血液制品中分离出来。我们建议使用密度梯度离心法,因为这是一种成熟且可靠的方法,将在别处描述23。
1. 单核细胞/T 细胞的分离和 moDC 分化
2. 添加免疫调节药物以产生耐受性 moDC
3. moDC 的流分析(验证 + 容差)
4. T 细胞的流式分析
我们已经描述了一种人 PBMC 的方案,使用市售磁性分离试剂盒分离 CD3 + T 细胞和 CD14 + 单核细胞,使用 GM-CSF 和 IL-4 将单核细胞分化为 CD14 - 、HLA-DR +、CD141 +、CD1c + moDC,处理它们 24 小时,并与抗 CD3/CD28 刺激的自体 T 细胞共培养 72 小时。实验原理图如图 1 所示。
单核细胞/T ...
在这里,我们描述了一种可靠且通用的方法,用于评估免疫调节剂从 moDC 诱导 tolDC 的功能,并验证它们从体外自体 T 细胞产生 Tregs 的功能。该协议有几个关键步骤。首先,单核细胞是众所周知的敏感细胞,必须从新鲜的、而不是先前冷冻的 PBMC 中获得,以获得最佳结果。应尽快分离单核细胞并置于分化混合物中。通常,前 24 小时内单核细胞产量低或单核细胞死亡...
作者没有需要披露的利益冲突。
我们要感谢宾夕法尼亚大学人类免疫学核心 (HIC) 提供来自供体的新鲜人类 PBMC。HIC 部分由 NIH P30 AI045008 和 P30 CA016520 支持。
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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