وتصف هذه الورقة طريقة لقياس alloreactivity في يسكنها خليط من الخلايا T باستخدام التدفق الخلوي التصوير.
ومن المرجح أن تكون حاسمة للحد ناجحة أو سحب المناعة قياس تفاعل مناعي لمستضدات المانحة في متلقى. كانت جميعها تطبيق ردود فعل متباينة الكريات البيض (MLR)، والحد المقايسات التخفيف، وعبر الجسم الحي من نوع تأخر فرط الحساسية (DTH) فحص على هذا السؤال، ولكن هذه الأساليب لها قدرة محدودة على التنبؤ و / أو القيود العملية الهامة التي تقلل من فائدتها. تدفق التصوير الخلوي هو الاسلوب الذي يجمع بين القوى الكمية multiparametric من التدفق الخلوي مع قدرات التصوير المجهري الفلورسنت. التي قطعناها على أنفسنا في الآونة الأخيرة استخدام نهج التدفق الخلوي التصوير لتحديد نسبة المتلقي T خلايا قادرة على تشكيل نقاط الاشتباك العصبي المناعي ناضجة مع الجهات المانحة الخلايا المقدمة للمستضد (ناقلات الجنود المدرعة). باستخدام الماوس نموذج زرع قلب تتميز بشكل جيد، ونحن قد أظهرت أن وتيرة في المختبر نقاط الاشتباك العصبي المناعي بين T-APC membrوتوقع الأحداث انو الاتصال بقوة نتيجة المزروع في الرفض، والتسامح، والحالة التي يكون فيها يعتمد بقاء الزرع على خلايا T التنظيمية التي يسببها. زادت وتيرة الاتصالات T-APC مع خلايا T من الفئران خلال الرفض الحاد وانخفض مع خلايا T من الفئران المقدمة لا تستجيب لمستضد خيفي. إضافة خلايا T التنظيمية للنظام في المختبر خفضت طويلة الاتصالات T-APC. الأهم من ذلك، كان ينظر إلى هذا تأثير أيضا مع polyclonally الإنسان الموسعة، التي تحدث بشكل طبيعي خلايا T التنظيمية، والتي تعرف للسيطرة على رفض الأنسجة البشرية في نماذج الماوس أنسنة. مواصلة تطوير هذا النهج قد تسمح لتوصيف أعمق للمقصورة تي خلية alloreactive في متلقى. في المستقبل، ومواصلة تطوير وتقييم هذه الطريقة باستخدام خلايا الإنسان قد تشكل أساسا لفحوصات المستخدمة لتحديد المرضى لتقليل المناعة، ويمكن استخدامه لقياس تأثير مولد التحملجيم العلاج في العيادة.
حولت زرع الأعضاء الصلبة رعاية المرضى الذين يعانون من أمراض في نهاية المرحلة في الكلى والكبد والقلب والرئتين. ونظرا إلى التفاوت في مستضدات التوافق النسيجي الرئيسية والثانوية، ومع ذلك، يتم رفض ال allografts على الفور من قبل خلايا T المتلقي إذا لم يتم استخدام الأدوية المثبطة للمناعة. هذه العوامل لها العديد من الآثار السلبية، بما في ذلك مخاطر الإصابة بالسرطان وضعف الجهاز. لذا، فإن الهدف الرئيسي هو سريري لخفض جرعة من المناعة إلى مستوى الحد الأدنى المطلوب لمنع رفض المزروع. ومن المرجح أن تختلف تبعا لدرجة تفعيل نظام المناعة الفطري هذا المستوى. درجة عدم تطابق مستضد خيفي المانح والمتلقي. والاختلاف بين المريض في وظائف المناعة، الدوائية، والدوائية.
للأسف، الأطباء زرع ليس لديهم أي أدوات لتقييم بدقة التفاعل المانحة في مريض 1. مختلطةرد فعل الكريات البيض (MLR) يمكن الكشف عن تفاعل الجهات المانحة، لكنها فشلت في التنبؤ بشكل موثوق الكسب غير المشروع النتيجة 2 و 3. الحد المقايسات التخفيف، ELISPOTs خلوى، وفحص عبر الجسم الحي إما تقيس مجموعة محدودة من الاستجابات أو ليست عملية التوقيعات 4، 5، 6، 7، 8 ملامح التعبير .Gene كشفت المتعلقة التسامح التشغيلي 9، 10، 11، 12 ورفض 13، 14، 15، ولكن هذه ليست دائما للتعميم عبر السكان 16 و في نهاية المطاف قد حدت من فائدة في مريض على حدة. analy القائم على التسلسلكما وضعت إس إي إس من مستقبلات الخلايا التائية (TCR) خلايا T في الدم المحيطي 17 أو المتكاثرة في MLR 18 ولكن تحتاج إلى مزيد من التحقق من الصحة.
من الناحية النظرية، يستحسن أن يكون هناك فحص يكشف عن أقرب الخطوات المطلوبة في المتلقي تي خلية التنشيط بواسطة المستضد المانحة. منذ زراعة الخلايا خلال الأيام (كما في MLR) يمكن أن يعرض القطع الأثرية، فإن مثل هذا الاختبار من الناحية المثالية لا يتطلب قياس الأحداث المصب، مثل انتشار أو وظيفة المستجيب. وبالمثل، ومع ذلك، فإنه من شأنه أيضا أن يكون من المرغوب فيه للاختبار ليعتمد على بعض العناصر من وظيفة الخلايا التائية، منذ تقييم وصفية بحتة (على سبيل المثال، TCR التسلسل) قد تكون غير قادر على التمييز بين الخلايا T التعطيلي والوظيفية.
وقد أشارت العديد من الدراسات إلى أن فترات طويلة T-APC الاتصال مطلوب من أجل تشكيل المشبك المناعي، وهو أول شيء أساسيخطوة في استجابة خلايا T 19، 20، 21، 22. بلغنا مؤخرا أنه خلال ديناميكية في المختبر التصوير الفاصل الزمني، حوالي 5 – 10٪ من الماوس خلايا CD4 + T تشكل الاتصالات طويلة الأمد مع العظم خيفي الخلايا الجذعية المشتقة من نخاع (BMDCs) 23. وزادت وتيرة الاتصال لفترات طويلة في الحيوانات التي رفضت الكسب غير المشروع، في حين أن الفئران المقدمة سابقا تسامحا لنفس مستضدات، إلا أنها ظلت في مستويات لم تشهدها في الفئران untransplanted 23. تم تخفيض التفاعلات لفترات طويلة في وجود المتلقي Tregs وزيادة في غيابهم، ونحن لاحظ ظواهر مماثلة باستخدام خلايا T الإنسان وخيفي البلدان النامية المشتقة من الوحيدات (MoDCs) 23.
ومع ذلك، فإن تعداد الأسماء المطولة يتخذ خلال populatio بولكلونل T-خليةn غير مضيعة للوقت وكثيفة العمالة. لذا قدمنا استخدام التصوير تدفق الخلوي لفحص خيفي تشكيل المشبك المناعي. تدفق التصوير يتضمن الخلوي في الحصول على البيانات وقدرات التحليل multiparametric تدفق التقليدية الخلوي مع قدرات التصوير وحيدة الخلية المجهر مضان. وقد استخدمت هذه التقنية من قبل باحثين آخرين لدراسة تشكيل المشبك المناعي عن طريق خلايا T وحيدة النسيلة 24، 26، 27 أو في وجود مستضد فوقي 28. في مثل هذه الأوضاع، ولكن وتيرة الاستجابة خلايا T تتراوح 30-100٪، في حين تقدر alloreactive خلايا T عموما لتمثيل 5-15٪ من مجموع خلايا T ذخيرة 29، 30، 31، 32. الأهم من ذلك، أننا أظهرنا أن التدفق الخلوي التصوير يمكن أن تنتج مركباتريها تدبير مماثل من alloreactive تردد T-خلية 23 وأن التغيرات في وتيرة المشبك داخل بولكلونل السكان T-الخلية هي التنبؤية لنتائج الكسب غير المشروع 23. حاليا، وقد تم تحسين هذا النهج لقياس alloreactivity مباشرة من خلايا CD4 + T، ولكن، من حيث المبدأ، ويمكن أيضا أن تكون وضعت لفحص خلايا CD8 + T ومسار غير مباشر. ويعتقد alloreactivity غير مباشرة لتصبح ذات الصلة على نحو متزايد في أوقات أطول في مرحلة ما بعد زراعة 33. نقوم حاليا بتطوير هذه الطريقة لاستخدام الخلايا البشرية، والتي سوف تسمح للاختبار في المرضى. وهكذا، في المستقبل، قد يكون من المفيد النهج العام للتقييم وظيفي الردود T-خلية في متلقى قبل الزرع. مباشرة بعد الزرع. وعلى المدى الطويل، وعندما يصبح الحد المخدرات هدفا مهما.
تدفق التصوير الخلوي قد استخدمت لإثبات تشكيل المشبك المناعي بين الخلايا T وحيدة النسيلة وناقلات الجنود المدرعة أو في وجود مستضد فوقي 24 و 25 و 26 و 27 و 28. يأخذ هذا الأسلوب الاستفادة من حقيقة أنه بعد T إنتاجية الخلية APC الاتصال، الخلية T تعيد ترتيب الهيكل الخلوي الأكتين لها، استقطاب عليه نحو موقع التماس 21. لا يحدث هذا إعادة ترتيب دون TCR الإشارات، وبالتالي فإنه هو المضاهاة في وقت مبكر من تنشيط خلايا T 19 و 20 و 21. الطريقة المعروضة هنا تتكيف مع هذا النهج لقياس alloreactive تردد T-خلية في بولكلونل السكان T-الخلية. على هذا النحو، فإنه لا يجوز في المستقبل بمثابة أساس لتطوير المقايسات لreactivi المانحة تاي في زرع السريري.
وعلى الرغم من المقارنات المباشرة لم يتم بعد المقدمة، يظهر الكشف عن alloreactive نقاط الاشتباك العصبي المناعة لديها القوة التنبؤية العالية من MLR التقليدية. على سبيل المثال، أظهرت الأعمال السابقة أنه في بروتوكول tolerizing المذكورة أعلاه، تفشل النتائج لMLR لربط موثوق مع نتائج الكسب غير المشروع 2.
وقد تم تطوير عدد من المقايسات للدولة متسامحة عمليا في البشر 9، 10، 11، على الرغم من أن هذه لا قياس وظيفة الخلية المستجيب ردا على مستضد خيفي. في المقابل، IFNγ ELISPOT المقايسات وظيفة 8 قياس المستجيب T-الخلية ولكن لا يمكن التقاط مجموعة كاملة من إفراز السيتوكينات التي قد تكون ذات صلة رفض المزروع الحادة والمزمنة، مثل IL-17 38،> 39. وفحص تخفيف الحد 4، وهي كثيفة العمالة، وعبر فيفو الفحص 6، الأمر الذي يتطلب الفئران، على قيود عملية هامة من شأنها أن تعيق تطبيقها في عملية إعداد سريرية. قد يكون التحسن الذي طرأ مؤخرا على تحليل الخلايا المتكاثرة باستخدام TCR تحليل تسلسل الخلايا T الاستجابة في MLR من قيمة، ولكن مثل فحص المقدمة هنا، سوف تحتاج إلى مزيد من التحقق من الصحة في الدراسات السريرية 18 و 40.
ومواصلة تطوير المشبك المناعي كشف الفحص يتطلب أن عددا من الأسئلة المهمة يتم الرد عليها. أولا، الفحص كما وضعت يقيس فقط alloreactivity مباشرة. ويشمل المسار المباشر عرض مجمعات MHC / الببتيد خيفي على ناقلات الجنود المدرعة المستمدة من الجهات المانحة. هذا الأخير يتم التخلص من عادة بسرعة بعد الزرع، ومزيد من العرض مستضد خيفي هو carriإد بها ناقلات الجنود المدرعة المتلقي تقديم المانحة سليمة MHC (مسار شبه المباشر) أو معالجتها مستضدات المانحة على الذات MHC (مسار غير مباشر). المسار غير المباشر دافعا هاما للرفض المزروع المزمن 33 و 41.
من حيث المبدأ، فإنه ينبغي أن يكون من الممكن للكشف عن نقاط الاشتباك العصبي المناعي غير المباشر باستخدام هذا الاختبار، ولكن بشكل غير مباشر alloreactive خلايا T لها تردد أقل بكثير من تلك المباشرة 42 و 43، وهذا يعني أنه ستكون هناك حاجة لتحليل عدد كبير من الأحداث. والاعتبار الثاني هو أن لدينا فقط اختبار هذا الاختبار باستخدام خلايا CD4 + T، في حين أن خلايا CD8 + T هي أيضا عنصرا هاما من الاستجابة لمكافحة المانحة. مرة أخرى، يجب أن يكون من الممكن للكشف عن نقاط الاشتباك العصبي CD8 + T الخلية APC باستخدام هذا الأسلوب. الحد الآخر هو أن أسلوب يتطلب المراجعة اليدوية وتحليل الصور خلية في memb النهائيRANE بوابة الاتصال، ونحن نعمل حاليا على أتمتة هذه الخطوة.
وأخيرا، فإن الأسلوب يتطلب الاختبار والتطوير في المواد البشرية، ويجري حاليا إجراء الدراسات الأولية مع العينات البشرية. سوف مزيد من المظهرية تحليل T-خلية فرعية (أي المستجيب والذاكرة والتنظيمية، وما إلى ذلك) في تركيبة مع الكشف عن نقاط الاشتباك العصبي المناعي في متلقى تمثل نهجا قويا للتميز alloreactive ذخيرة T-الخلية وسيكون محورا مهما لل العمل المستقبلي.
The authors have nothing to disclose.
وأيد SCJ من قبل الجمعية الدولية للقلب والرئة زرع زمالة أبحاث والكلية الملكية للأطباء والجراحين في كندا Detweiler السفر Fellowship.SM كان مدعوما جزئيا من قبل الجمعية الدولية للقلب والرئة زرع جائزة التطوير المهني (لSCJ). وأيد SS من قبل المعاهد الوطنية للصحة أوكسفورد للأبحاث الطبية الحيوية البحوث Centre.JH هو المستفيد من الكلى بحوث الزمالة البريطانية العليا غير الطبية. وقد تم تمويل هذا العمل من قبل المنح التالية لAB وKW: أ الاستئماني لبرنامج منحة ويلكوم (082519Z07Z)، وهي مؤسسة القلب البريطانية برنامج منح (PG / 10 / 62.28504)، وبرنامج الاتحاد الأوروبي الإطاري 7 (دراسة واحدة، BioDRIM). الكتاب أود أن أشكر مايكل بارسونز ومرفق التدفق الخلوي الأساسية في معهد بحوث Lunenfeld-تانينباوم، نظام الصحة سيناء، تورونتو لتوفير الوصول إلى والدعم مع الصك ImageStream كافة X.
Phosphate-buffered saline | Various | Varies | |
Ethylenediamenetetraacetic acid, 0.5M solution | Thermo Fisher Scientific | AM9260G | |
Triton X-100 nonionic detergent | Sigma-Aldrich | X100 | |
Beta-mercaptoethanol | Sigma-Aldrich | M3148 | |
Dimethyl sulfoxide | Sigma-Aldrich | D8418 | |
Formaldehyde | Sigma-Aldrich | F1635 | Solution is 37% formaldehyde and so must be diluted 25 times for 1.5% solution |
Cell strainers, 70 μm pore size | Fisher Scientific | 08-771-2 | |
Phalloidin-fluorescein isothiocyanate | Sigma-Aldrich | P5282 | |
7-aminoactinomycin D | Thermo Fisher Scientific | A1310 | Reconstitute in DMSO |
Allophycocyanin-conjugated anti-mouse CD90.2 | eBioscience | 17-0902 | |
Pacific blue-conjugated anti-mouse CD11b | eBioscience | 48-0112 | Pacific blue has been replaced by eFluor 450 |
Biotinylated anti-mouse CD3 | eBioscience | 13-0032 | |
Biotinylated anti-mouse MHC class II | eBioscience | 13-5321 | |
Biotinylated anti-mouse B220 | eBioscience | 13-0452 | |
Biotinylated anti-mouse CD8 | eBioscience | 13-0081 | |
Biotinylated anti-mouse CD19 | eBioscience | 13-0193 | |
Anti-biotin microbeads | Miltenyi Biotec | 130-090-485 | |
LS columns | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
MidiMACS magnetic cell separator | MIltenyi Biotec | 130-042-302 | |
recombinant mouse GM-CSF | Peprotech | 315-03 | |
recombinant human TGFβ1 | Peprotech | 100-21 | Human TGFβ1 has activity on mouse cells |
Amnis ImageStream X Mark II | Amnis/EMD Millipore | N/A | Imaging flow cytometer; details available at http://www.emdmillipore.com/ |
IDEAS Software | Amnis/EMD Millipore | N/A | Free download (registration required): https://www.amnis.com/index.php/page/Display/login%20%20 |
Cell culture medium | Various | Varies | |
Fetal bovine serum | Various | Varies | |
Cell culture plates | Various | Varies |