Plate-forme de transplantation de moelle osseuse pour étudier le rôle des cellules dendritiques dans la maladie de greffe-contre-hôte
Summary
La maladie de greffe-contre-hôte est une complication principale après la transplantation allogeneic de moelle. Les cellules dendritiques jouent un rôle critique dans la pathogénie de la maladie de greffe-contre-hôte. L’article actuel décrit une nouvelle plate-forme de transplantation de moelle osseuse pour étudier le rôle des cellules dendritiques dans le développement de la maladie de greffe-contre-hôte et de l’effet de greffe-contre-leucémie.
Abstract
La transplantation allogeneic de moelle (BMT) est une thérapie efficace pour des malignités hématologiques due à l’effet de greffe-contre-leucémie (GVL) pour éradiquer des tumeurs. Cependant, son application est limitée par le développement de la maladie de greffe-contre-hôte (GVHD), une complication majeure de BMT. GVHD est évoqué quand les lymphocytes T dans les greffes de donneur reconnaissentalloantigen exprimées par les cellules de destinataire et montent des attaques immunologiques indésirables contre les tissus sains de destinataire. Ainsi, les thérapies traditionnelles sont conçues pour supprimer l’alloreactivité de T-cellule de donneur. Cependant, ces approches nuisent considérablement à l’effet GVL afin que la survie du receveur ne soit pas améliorée. Il est donc essentiel de comprendre les effets des approches thérapeutiques sur le BMT, le GVL et le GVHD. En raison des capacités de présentation et de sécrétion de cytokine de l’antigène pour stimuler les lymphocytes T donneurs, les cellules dendritiques du receveur jouent un rôle significatif dans l’induction de GVHD. Par conséquent, le ciblage des CD destinataire devient une approche potentielle pour contrôler GVHD. Ce travail fournit une description d’une nouvelle plate-forme BMT pour étudier comment les DCs hôtes régulent les réponses GVH et GVL après la transplantation. Un modèle BMT efficace pour étudier la biologie de la GVHD et du GVL après la transplantation est également présenté.
Introduction
La transplantation de cellules souches hématopoïétiques allogéniques (BMT) est une thérapie efficace pour traiter les malignités hématologiques1,2 par l’effet greffe-contre-leucémie (GVL)3. Cependant, les lymphocytes de donneur montent toujours des attaques immunologiques non désirées contre des tissus de destinataire, un processus appelé greffe-contre-hôte maladie (GVHD)4.
Les modèles murins de GVHD sont un outil efficace pour étudier la biologie de GVHD et la réponse GVL5. Les souris sont un modèle animal de recherche rentable. Ils sont petits et efficacement dosés avec des molécules et des produits biologiques aux premières phases du développement6. Les souris sont des animaux de recherche idéaux pour les études de manipulation génétique parce qu’ils sont génétiquement bien définis, ce qui est idéal pour étudier les voies biologiques et les mécanismes6. Plusieurs modèles de souris majeure histocompatibilité complexe (MHC) MHC-dépareillé modèles de GVHD ont été bien établis, tels que C57BL/6 (H2b) à BALB / c (H2d) et FVB (H2q) C57BL/6 (H2b)5,7. Ce sont des modèles particulièrement précieux pour déterminer le rôle des types de cellules, des gènes et des facteurs qui affectent la GVHD. La transplantation de C57/BL/6 (H2b) donneurs parentaux à des receveurs présentant des mutations dans le MHC I (B6.C-H2bm1) et/ou MHC II (B6.C-H2bm12) a révélé qu’un décalage dans la classe I et la classe II du MHC est une exigence importante pour le développement de GVHD aigus. Ceci suggère que les cellulesT de CD4et de CD8 sont exigées pour le développement de la maladie7,,8. GVHD est également impliqué dans une cascade inflammatoire connue sous le nom de «tempête de cytokine pro-inflammatoire»9. La méthode de conditionnement la plus courante dans les modèles murins est l’irradiation totale du corps (TBI) par rayon X ou 137Cs. Ceci mène à l’ablation de moelle d’os du destinataire, permettant ainsi l’engraftment de cellules souches de donneur et empêchant le rejet de la greffe. Ceci est fait en limitant la prolifération des lymphocytes T bénéficiaires en réponse aux cellules de donneur. En outre, les disparités génétiques jouent un rôle important dans l’induction de la maladie, qui dépend également de l’inadéquation mineure du MHC10. Par conséquent, la dose d’irradiation myéloablative varie selon différentes souches de souris (p. ex., BALB/c-C57BL/6).
L’activation des lymphocytes T donneurs par les cellules présentant des antigènes hôtes (APC) est essentielle pour le développement de la DGV. Parmi les APC, les cellules dendritiques (DCs) sont les plus puissantes. Ils sont héréditairement capables d’induire le GVHD en raison de leur absorption supérieure d’antigène, expression des molécules co-stimulatrices de lymphocytes T, et production de cytokines pro-inflammatoires qui polarisent les lymphocytes T en sous-ensembles pathogènes. Les CD bénéficiaires sont essentiels pour faciliter l’amorçage des lymphocytes T et l’induction de GVHD après la transplantation11,12. En conséquence, les CDC sont devenus des cibles intéressantes dans le traitement de GVHD12.
TBI est nécessaire pour améliorer l’engraftment cellulaire donneur. En raison de l’effet TBI, les CD destinataires sont activés et survivent pendant une courte période après la transplantation12. Malgré les progrès importants dans l’utilisation de la bioluminescence ou de la fluorescence, l’établissement d’un modèle efficace pour étudier le rôle des CD bénéficiaires dans le GVHD est toujours difficile.
Parce que les lymphocytes T donneurs sont la force motrice de l’activité GVL, les stratégies de traitement utilisant des médicaments immunosuppresseurs tels que les stéroïdes pour supprimer l’alloreactivité à cellule T causent souvent une rechute de tumeur ou une infection13. Par conséquent, le ciblage des CD destinataires peut fournir une approche alternative pour traiter le GVHD tout en préservant l’effet GVL et en évitant l’infection.
En bref, la présente étude fournit une plate-forme pour comprendre comment différents types de signalisation dans les CD destinataires régule le développement de GVHD et l’effet GVL après BMT.
Protocol
Representative Results
Discussion
L’utilisation de cellules souches pour convenir à une personne particulière est une approche efficace pour traiter les cancers avancés et résistants18. Les produits pharmaceutiques à petites molécules, cependant, sont longtemps restés un foyer principal de la thérapie personnalisée de cancer. D’autre part, dans la thérapie cellulaire une multitude d’interactions entre le donneur et l’hôte peut influencer de façon décisive les résultats du traitement, tels que le développemen…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette étude est soutenue par l’Université de Central Florida College of Medicine subvention de démarrage (à HN), l’Université de Pittsburgh Medical Center Hillman Cancer Center start-up subvention (à HL), les États-Unis NIH Grant #1P20CA210300-01 et le ministère vietnamien de la Santé Grant #4694/QD-BYT (à PTH). Nous remercions le Dr Xue-zhong Yu de l’Université médicale de Caroline du Sud d’avoir fourni du matériel pour l’étude.
Materials
| 0.5 M EDTA pH 8.0 100ML | Fisher Scientific | BP2482100 | MACS buffer |
| 10X PBS | Fisher Scientific | BP3994 | MACS buffer |
| A20 B-cell lymphoma | University of Central Florida | In house | GVL experiment |
| ACC1 fl/fl | Jackson Lab | 30954 | GVL experiment |
| ACC1 fl/fl CD4cre | University of Central Florida | GVL experiment | |
| Anti-Biotin MicroBeads | Miltenyi Biotec | 130-090-485 | T-cell enrichment |
| Anti-Human/Mouse CD45R (B220) | Thermo Fisher Scientific | 13-0452-85 | T-cell enrichment |
| Anti-mouse B220 FITC | Thermo Fisher Scientific | 10452-85 | Flow cytometry analysis |
| Anti-mouse CD11c- AF700 | Thermo Fisher Scientific | 117319 | Flow cytometry analysis |
| Anti-Mouse CD25 PE | Thermo Fisher Scientific | 12-0251-82 | Flow staining |
| Anti-Mouse CD4 Biotin | Thermo Fisher Scientific | 13-0041-86 | T-cell enrichment |
| Anti-Mouse CD4 eFluor® 450 (Pacific Blue® replacement) | Thermo Fisher Scientific | 48-0042-82 | Flow staining |
| Anti-mouse CD45.1 PE | Thermo Fisher Scientific | 12-0900-83 | Flow cytometry analysis |
| Anti-Mouse CD8a APC | Thermo Fisher Scientific | 17-0081-83 | Flow cytometry analysis |
| Anti-mouse H-2Kb PerCP-Fluor 710 | Thermo Fisher Scientific | 46-5958-82 | Flow cytometry analysis |
| Anti-mouse MHC Class II-antibody APC | Thermo Fisher Scientific | 17-5320-82 | Flow cytometry analysis |
| Anti-Mouse TER-119 Biotin | Thermo Fisher Scientific | 13-5921-85 | T-cell enrichment |
| Anti-Thy1.2 | Bio Excel | BE0066 | BM generation |
| B6 fB-/- mice | University of Central Florida | In house | Recipients |
| B6.Ly5.1 (CD45.1+) mice | Charles River | 564 | Donors |
| BALB/c mice | Charles River | 028 | Transplant recipients |
| C57BL/6 mice | Charles River | 027 | Donors/Recipients |
| CD11b | Thermo Fisher Scientific | 13-0112-85 | T-cell enrichment |
| CD25-biotin | Thermo Fisher Scientific | 13-0251-82 | T-cell enrichment |
| CD45R | Thermo Fisher Scientific | 13-0452-82 | T-cell enrichment |
| CD49b Monoclonal Antibody (DX5)-biotin | Thermo Fisher Scientific | 13-5971-82 | T-cell enrichment |
| Cell strainer 40 uM | Thermo Fisher Scientific | 22363547 | Cell preparation |
| Cell strainer 70 uM | Thermo Fisher Scientific | 22363548 | Cell preparation |
| D-Luciferin | Goldbio | LUCK-1G | Live animal imaging |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | Atlanta Bilogicals R&D system | D17051 | Cell Culture |
| Flow cytometry tubes | Fisher Scientific | 352008 | Flow cytometry analysis |
| FVB/NCrl | Charles River | 207 | Donors |
| Lipopolysacharide (LPS) | Millipore Sigma | L4391-1MG | DC mature |
| LS column | Mitenyi Biotec | 130-042-401 | Cell preparation |
| MidiMACS | Miltenyi Biotec | 130-042-302 | T-cell enrichment |
| New Brunswick Galaxy 170R incubator | Eppendorf | Galaxy 170 R | Cell Culture |
| Penicilin+streptomycinPenicillin/Streptomycin (10,000 units penicillin / 10,000 mg/ml strep) | GIBCO | 15140 | Media |
| RPMI 1640 | Thermo Fisher Scienctific | 11875-093 | Media |
| TER119 | Thermo Fisher Scientific | 13-5921-82 | T-cell enrichment |
| Xenogen IVIS-200 | Perkin Elmer | Xenogen IVIS-200 | Live animal imaging |
| X-RAD 320 Biological Irradiator | Precision X-RAY | X-RAD 320 | Total Body Irradiation |
References
- Shlomchik, W. D. Graft-versus-host disease. Nature Reviews Immunology. 7, 340-352 (2007).
- Appelbaum, F. R. Haematopoietic cell transplantation as immunotherapy. Nature. 411, 385-389 (2001).
- Blazar, B. R., Murphy, W. J., Abedi, M. Advances in graft-versus-host disease biology and therapy. Nature Reviews Immunology. 12, 443-458 (2012).
- Pasquini, M. C., Wang, Z., Horowitz, M. M., Gale, R. P. 2010 report from the Center for International Blood and Marrow Transplant Research (CIBMTR): current uses and outcomes of hematopoietic cell transplants for blood and bone marrow disorders. Clinical Transplantation. , 87-105 (2010).
- Schroeder, M. A., DiPersio, J. F. Mouse models of graft-versus-host disease: advances and limitations. Disease Model & Mechanism. 4, 318-333 (2011).
- Graves, S. S., Parker, M. H., Storb, R. Animal Models for Preclinical Development of Allogeneic Hematopoietic Cell Transplantation. ILAR Journal. , ily006 (2018).
- Sprent, J., Schaefer, M., Korngold, R. Role of T cell subsets in lethal graft-versus-host disease (GVHD) directed to class I versus class II H-2 differences. II. Protective effects of L3T4+ cells in anti-class II GVHD. Journal of Immunology. 144, 2946-2954 (1990).
- Rolink, A. G., Radaszkiewicz, T., Pals, S. T., van der Meer, W. G., Gleichmann, E. Allosuppressor and allohelper T cells in acute and chronic graft-vs-host disease. I. Alloreactive suppressor cells rather than killer T cells appear to be the decisive effector cells in lethal graft-vs.-host disease. The Journal of Experimental Medicine. 155, 1501-1522 (1982).
- Lu, Y., Waller, E. K. Dichotomous role of interferon-gamma in allogeneic bone marrow transplant. Biology of Blood and Marrow Transplantation. 15, 1347-1353 (2009).
- Abdollahi, A., et al. Inhibition of platelet-derived growth factor signaling attenuates pulmonary fibrosis. The Journal of Experimental Medicine. 201, 925-935 (2005).
- Banchereau, J., Steinman, R. M. Dendritic cells and the control of immunity. Nature. 392, 245-252 (1998).
- Stenger, E. O., Turnquist, H. R., Mapara, M. Y., Thomson, A. W. Dendritic cells and regulation of graft-versus-host disease and graft-versus-leukemia. Blood. 119, 5088-5103 (2012).
- Ullmann, A. J., et al. Posaconazole or fluconazole for prophylaxis in severe graft-versus-host disease. New England Journal of Medicine. 356, 335-347 (2007).
- Dittel, B. N. Depletion of specific cell populations by complement depletion. Journal of Visualized Experiments. , (2010).
- Nguyen, H. D., et al. Metabolic reprogramming of alloantigen-activated T cells after hematopoietic cell transplantation. Journal of Clinical Investigation. 126, 1337-1352 (2016).
- Cooke, K. R., et al. An experimental model of idiopathic pneumonia syndrome after bone marrow transplantation: I. The roles of minor H antigens and endotoxin. Blood. 88, 3230-3239 (1996).
- Nguyen, H., et al. Complement C3a and C5a receptors promote GVHD by suppressing mitophagy in recipient dendritic cells. Journal of Clinical Investigation Insight. 3, (2018).
- McNutt, M. Cancer immunotherapy. Science. 342, 1417 (2013).
- Negrin, R. S., Contag, C. H. In vivo imaging using bioluminescence: a tool for probing graft-versus-host disease. Nature Reviews in Immunology. 6, 484-490 (2006).
- Roy, D. C., Perreault, C. Major vs minor histocompatibility antigens. Blood. 129, 664-666 (2017).
- Gendelman, M., et al. Host conditioning is a primary determinant in modulating the effect of IL-7 on murine graft-versus-host disease. Journal of Immunology. 172, 3328-3336 (2004).
- Li, J., et al. HY-Specific Induced Regulatory T Cells Display High Specificity and Efficacy in the Prevention of Acute Graft-versus-Host Disease. Journal of Immunology. 195, 717-725 (2015).
- Zeiser, R., et al. Early CD30 signaling is critical for adoptively transferred CD4+CD25+ regulatory T cells in prevention of acute graft-versus-host disease. Blood. 109, 2225-2233 (2007).
- Sadeghi, B., et al. GVHD after chemotherapy conditioning in allogeneic transplanted mice. Bone Marrow Transplant. 42, 807-818 (2008).
