כאן, אנו מציגים את פרוטוקול כדי לגרום לדלקת שיתוק ובעיות opticospinal על ידי העברה של aquaporin-4 (AQP4)-תאי T ספציפי של עכברים– / – AQP4 לתוך WT עכברים. בנוסף, נדגים כיצד להשתמש טומוגרפיה אופטית קוהרנטית טורי כדי לפקח על תפקוד מערכת הראייה.
בעוד הוא מוכר הזה aquaporin-4 (AQP4)-תאי T ו נוגדנים ספציפיים להשתתף בפתוגנזה של neuromyelitis אופטיקה (NMO), מחלות אוטואימוניות המיאלין במערכת העצבים המרכזית (CNS) האנושית, היצירה מודל ממוקדות AQP4 עם שניהם ביטויים קליניים היסטולוגיים של מחלת חיסון עצמי CNS הוכיחה מאתגר. חיסונים של פראי-סוג עכברים (WT) עם פפטידים AQP4 elicited תא T התפשטות, למרות האלה בתאי T אינו יכול להעביר מחלות לעכברים הנמען תמים. לאחרונה, רומן שני AQP4 T תא epitopes, פפטיד (p) 135-153, p201-220, אותרו כאשר לומדים החיסון התגובות AQP4 בעכברים AQP4 לקויה (AQP4– / –), רומז תגובתיות תא T כדי epitopes אלה נשלטת בדרך כלל על ידי הרתי מבחר שלילי. AQP4– / – Th17 קוטביות בתאי T בשלה p135-153 או p201-220 המושרה שיתוק בעכברים WT הנמען, שהיה משויך ברובו leptomeningeal לדלקת של חוט השדרה, העצבים האופטים העצבים האופטים שמסביב דלקת ומעורבות של השכבות הפנימיות ברשתית (IRL) באו לידי ביטוי בשערי טומוגרפיה אופטית קוהרנטית טורי (אוקטובר). כאן, אנו ממחישים את הגישות המשמש ליצירת ויוו המודל החדש של CNS, ממוקדות AQP4 מחלת חיסון עצמי (ATCA), אשר יכול להיות מועסק עכשיו ללמוד מנגנונים המאפשרים התפתחות תאי T ספציפי AQP4 פתוגניים, איך הם תשתף פעולה עם B תאים ב- NMO פתוגנזה.
Neuromyelitis אופטיקה (NMO) היא מערכת העצבים המרכזית (CNS) אוטואימוניות דלקתיות מחלה כרונית הגורמת פרקים חוזרים ונשנים של שיתוק ואובדן חזותי שמוביל נכות נוירולוגית קבועה1. NMO כיום נחשבת בעיקר מחלות אוטואימוניות ההורמונאלית2 כמו זו קשורה נוגדנים (ירושלים) מיקוד aquaporin-4 (AQP4), תעלת מים לידי ביטוי בשפע האסטרוציטים3,4. אולם, CNS דלקת היא תנאי הכרחי לכניסה CNS של AQP4 Ig5,6. לכן, זה לא היה אפשרי ליצור מודל של NMO באמצעות העברה של החברה הגניאלוגית הישראלית anti-AQP4 לבד. הממצאים כי פתוגניים (1) החברה הגניאלוגית הישראלית ספציפי AQP4 בחולים NMO נמצאים IgG11,2, Ig תלויי-תא T ותאי T7 (2) מחלקת מזוהים ב- NMO נגעים8,9 (3) NMO קשורה עם גנים מסוימים MHC II (למשל הלע-DR17 (DRB1 * 0301 בשידור))10ו- proinflammatory (4) ד ר AQP4-תגובתי-מוגבל Th17 תאים מורחבות NMO חולים11,12 כל מציינים כי בתאי T ספציפי AQP4 יש תפקיד מפתח ב- NMO פתוגנזה. לכן, חשוב לפתח מודלים בעלי חיים כדי לקבוע כיצד תאי T ספציפי AQP4 עשוי לתרום NMO פתוגנזה.
לפני כמה שנים, epitopes תא AQP4 T מרובים אותרו בפראי-סוג (WT) עכברים13,14 וחולדות15. בזמן זה היה ציין כי תאי T AQP4-תגובתי שיכולים לזרז דלקת opticospinal תמים חולדות הנמען15,16, לא נצפו סימנים קליניים משמעותיים למחלות מערכת העצבים המרכזית. באופן דומה, ישיר חיסון של WT עכברים עם פפטידים המכילים AQP4 T תא epitopes14,17, או העברה של proinflammatory T תאים מיקוד האלה גורמים17, לא גרמה סימנים קליניים או היסטולוגית עדות CNS מחלת חיסון עצמי.
לאחרונה, זה היה ציין כי חיסון של C57BL/6 AQP4 לקויה (AQP4– / –) עכברים עם פפטיד AQP4 (p) 135-153 או p201-220, שני גורמים חזה כדי לאגד MHC II (-Ab) עם זיקה גבוהה18, elicited CD4 חזק + תא T תגובות17. לעומת זאת, אלה שני פפטידים elicited רק צנוע התגובות המקדימות בעכברים WT. יתרה מזאת, הרפרטואר קולטן (TCR) תא T המשמש לזיהוי של גורמים אלה על-ידי תאי T של עכברים– / – AQP4 היה ייחודי. באופן קולקטיבי, ממצאים אלה מציינים כי הכרה תא T AQP4 מוסדר על ידי בחירה שלילי הרתי. AQP4 p135-153-p201-220-ספציפיים או תאים Th17 AQP4– / – תורם עכברים המושרה שיתוק כמעט 100% של עכברים WT הנמען תמים; זה היה קשור תסנין opticospinal של תאי T, תאים B ומונוציטים. טומוגרפיה קוהרנטיות opticospinal טורי (אוקטובר) הפגינו מעורבות מערכת הראייה דינמי. עכברים עם T תאית CNS, ממוקדות AQP4 מחלת חיסון עצמי (ATCA) התאוששה שיתוק ופציעה מערכת הראייה. בניגוד EAE שנגזרות המיאלין אוליגודנדרוציטים גליקופרוטאין (ש א) p35-55-ספציפי T תאים, אשר הובילה המחלה הקלינית מתמיד, ATCA הנגרם על ידי תאי T לבד לא היה מזוהה עם אובדן עצב או צמצום בתאי גנגליון (RGCs). התוצאות שלנו הראו בבירור כי ישנם מספר גורמים לתא AQP4 T פתוגניים. המודל החדש של ATCA שימושית לצורך לימוד מנגנוני שליטה התפתחות תאי T ספציפי AQP4 פתוגניים, לומד כיצד תאים אלה לגרום לדלקת CNS, איך הם תשתף פעולה עם תאים ספציפיים AQP4 B ונוגדנים כדי לקדם NMO פתוגנזה .
בדו ח הנוכחי, אנו מתארים בפרוטוקולים המשמשים זירוז ולהעריך ATCA תא T-induced. אנו מתחילים עם הטכניקות להשתמש חיסון, תרבית תאים T של קיטוב Th17 ליצירת תאי T ספציפי AQP4 פתוגניים, ניתוח cytometry זרימה כדי לאשר קיטוב והעברת המאמצים האלה בתאי T. לאחר מכן נתאר את שיטות השתמשו כדי להעריך מחלה קלינית היסטולוגיים ושימוש סדרתי OCT כדי לפקח על מערכת הראייה פציעה בעכברים הנמען.
AQP4 זוהה המטרה העיקרית ב- NMO אג ב- 20053. . אז, זה הוכר שיהיה זה חשוב לציין, ממוקדות AQP4 במודל חיה של CNS מחלת חיסון עצמי. מודל כזה יכול להיות שימושי כדי לחקור כיצד תאים ספציפיים AQP4 T ו- B להשתתף התפתחות מחלת חיסון עצמי CNS, כדי לבדוק את המועמד הרפוי NMO. למרות זיהוי של תא T ספציפי AQP4 epitopes בעכברים פראי-סוג דווחה לראשונה ב- 201013, תאי T להגיב epitopes האלה לא גרמו מחלה קלינית או היסטולוגית14,17. חוסר היכולת ליצור מודל של מערכת העצבים המרכזית מחלת חיסון עצמי המבוסס על תגובתיות מערכת החיסון כדי AQP4 נותרה תעלומה עד 2015 כאשר ג’ונס, et al. 25 גילה כי תורם AQP4 p135-153-בשלה ‘ T תאים של עכברים– / – AQP4 מסוגל לגרום סימנים קליניים היסטולוגיים של מחלת חיסון עצמי CNS בעכברים WT. עניין, AQP4 p135-153 הוא חזה כדי לאגד MHC II (-Ab) עם זיקה גבוהה17. אחד בלבד אחרים AQP4 חומצת אמינו רצף, 201-220, הוא חזה כדי לאגד-Ab עם זיקה גבוהה דומה. אכן, הבחנו כי AQP4 p135-153, p201-220 שני להפיק התפשטות חזקה ב- AQP4– / –, אבל לא WT, עכברים. כאן, אנחנו הראו איך אחד יכול לבודד ולהרחיב encephalitogenic Th17 AQP4 p135-153 – ו p201-220-תגובתי בתאי T של עכברים– / – AQP4. בעת העברת לתוך עכברים הנמען WT, תאים Th17 AQP4-תגובתי התורם המושרה שיתוק, אשר לוותה תא תאי תסנין חוט השדרה, עצב הראייה. מערכת הראייה מביא הפציעה ידועה אצל חולים עם NMOSD AQP4-seropositive26. . הנה, הבחנו כי דלקת עצב הראייה הנגרם על ידי תאים AQP4-תגובתי ו- Th17 ש א-תגובתי הייתה ברורה. ואילו תאים ספציפיים AQP4 Th17 המושרה perineuritis סיב אופטי, תאים ספציפיים ש א Th17 המושרה חמור לדלקת בעצה הראייה. גם תארנו של טכניקות השתמשו כדי לפקח על דלקת עצב הראייה הנגרם על ידי תאים ספציפיים AQP4 ו- T ספציפיים ש א על-ידי OCT טורי. חוקרים אחרים כעת אמור להיות מסוגל ליישם את הפרוטוקולים המתוארים כאן כדי לקדם את המחקרים שלהם עצמם התמקדו פתוגניים מנגנוני ATCA.
אפשר בקלות להימנע ממלכודות הפוטנציאל שלושה בפרוטוקול שלנו. הראשון, המאמצת בהעברת ATCA דורש שימוש בתאי T ספציפי AQP4 מ- AQP4– / – תורם עכברים. באופן ספציפי, התורם WT AQP4 p135-153-ספציפי T תאים לא גרמה ATCA בעכברים WT הנמען. שנית, חשוב לבצע “מים-מבחן” עם טיפת האמולסיה פפטיד/פרנק לפני חיסון של עכברים– / – AQP4 (פרוטוקול שלב 1.5). צריך האמולסיה לא תתפזרו במים כאשר הוא מתאים הזרקת ספורטינג. אם האמולסיה מפזר, אחד צריך לערבב האמולסיה פעם נוספת, שוב. תירגע, חזור על המים-המבחן. לבסוף, תאי T אנטיגן ספציפי מופעל התורם CNS לגרום מחלת חיסון עצמי CNS באופן יעיל יותר נח בתאי T. אחד עליך לפקח באופן חזותי התרבויות במיקרוסקופ אור לפני הקטיף תאי T התורם להעברת המאמצת. במהירות חלוקת תאים עשויים בצורת אשכולות, המורכבים מזוהים בקלות. כמו כן, כאשר תרבויות מכילות רבים ותאי T מופעל, התקשורת שינוי מיגדרי מורוד כתום או אפילו צהוב, עקב ירידה ב- pH. אחד גם יכול להעריך הפעלה של התורם AQP4-איפה זה מונח לימפה הצומת T תאים עבור הפצה על ידי 3H-תימידין התאגדות, כמתואר בשלב 3 פרוטוקול.
התגלית שלנו כי שני פתוגניים AQP4 T תא epitopes (1) צפויים לאגד MHC II עם זיקה גבוהה, (2) להפיק התגובות המקדימות חזק AQP4– / –, אבל לא WT, עכברים מציע כי בתאי T מיקוד גורמים אלה הם בדרך כלל נשלט על ידי בחירה שלילי הרתי17. Repertoires TCR מנוצל עבור זיהוי של AQP4 p135-153, p201-220 בעכברים– / – AQP4 הם ייחודיים (איור 2), וזה מתאים גם עם מחיקת המשובטים מתווכת על ידי תאים אפיתל מדולרי הרתי. מנגנונים tolerogenic אחרים עשויים בדרך כלל לרסן את תגובות מערכת החיסון כדי AQP4. לאחר הדיווח הראשוני שלנו17, קבוצה נוספת גם הדגימו כי AQP4 p201-220 מכיל encephalitogenic של תא T הקובע27. כאשר α/β (TCRα– / –) לקויה תא T עכברים היו מחדש עם AQP4– / – CD4+ T תאים, ניתן היה להפיק תשובה תא T encephalitogenic AQP4 ספציפי, אבל לא ספציפית AQP4 ההורמונאלית מענה, רומז ב WT עכברים ספציפי AQP4 תא B תגובות, הדומה AQP4 ספציפי תא T תגובות, כפופים הבחירה שלילי. אכן, אובדן של חוט השדרה אקסונים ו RGCs, אשר לא נצפתה ב WT עכברים עם ATCA הנגרם על ידי תאי T ספציפי AQP4 לבד, עשוי לדרוש השתתפות של נוגדנים ספציפיים AQP4 פתוגניים. ברור כי העכבר מודלים של מחלת חיסון עצמי, ממוקדות AQP4 CNS תמשיך להתפתח כאשר אנחנו לומדים יותר לגבי המנגנונים tolerogenic בדרך כלל שליטה חסינות ספציפי AQP4 תא T ו- B cell.
מודלים אחרים של מחלת חיסון עצמי, ממוקדות AQP4 CNS מתבצעת גם מפותחת6,16,28,29,30. כל אחד יכול להציע יתרונות לימוד היבטים מסוימים הנוגעים NMO פתוגנזה. תאי T ספציפי AQP4 זוהו WT חולדות6,16,29. תאי T ספציפי AQP4 האלה גרמו שינויים היסטולוגית של CNS מחלת חיסון עצמי, אבל, בדומה תצפיות בעכברים, תאי T ספציפי AQP4 חולדה WT אינם גורמים סימני מחלה. לכן, מנגנוני עמידות הגבלת תא T ו B תאים ספציפיים AQP4 תגובות מערכת החיסון בעכברים WT פעילים גם בחולדות. בכל מקרה, אחד שכדאי להמעיט את הכוח באמצעות העכבר מודלים לימוד מנגנונים מעורבים בפתוגנזה של המחלה. העושר של הנוק-אאוט, הטרנסגניים ועכברים כתב יכול להיות יתרון. זה צריך גם להיות מוכר כי מספר תגליות בסיסיות במחלת חיסון עצמי נעשו באמצעות העכבר EAE מודלים. לדוגמה, הפגנה שתא T שיבוטים ספציפיות עבור אנטיגן עצמי יכול לתווך31,מחלות אוטואימוניות32, זיהוי של תפקידו של תא T costimulation ב מחלת חיסון עצמי33 הגילוי מסלול התפתחותי עבור בידול Th1734 שתוארו קודם באמצעות העכבר EAE מודלים. באמצעות העכבר בדגם ATCA שרכשנו, עכשיו יש את האמצעים ללמוד פיתוח ותקינה של תגובות חיסוניות AQP4 ספציפיים פתוגניים ויוו, אשר אמור לספק תובנות חשובות הקשורות NMO פתוגנזה.
The authors have nothing to disclose.
העניקה תמיכה כדי S.S.Z. המכון הלאומי לבריאות (RO1 AI073737, NS092835-01-RO1), חברה לאומית טרשת (RG 4768, RG 5179 ו RG 5180), Maisin קרן, קרן הצדקה של ג’קסון Guthy.
M. tuberculosis H37Ra | BD Difco | 231141 | Dessicated, killed M. tuberculosis |
Incomplete Freund's Adjuvant | BD Difco | 263910 | |
AQP4 peptide p135-153 | Genemed | Custom Synthesis | Peptide sequence: LVTPPSVVGGLGVTMVHGN |
AQP4 peptide p201-220 | Genemed | Custom Synthesis | Peptide sequence: HLFAINYTGASMNPARSFGP |
MOG peptide p35-55 | Genemed / Auspep | Custom Synthesis | Peptide sequence: MEVGWYRSPFSRVVHLYRNGK |
3-way Stopcock | Kimble | 420163-4503 | |
HyClone Fetal Bovine Serum (Characterized) | GE Healthcare Life Sciences | SH30071 | |
Recombinant Mouse IL-23 | R&D Systems (BioTechne) | 1887-ML | |
Recombinant Mouse IL-6 | R&D Systems (BioTechne) | 406-ML | |
Recombinant Mouse IL-12 | R&D Systems (BioTechne) | 419-ML | |
Thymidine [Methyl-3H] | PerkinElmer | NET027 | |
Glass Fiber Filtermats | PerkinElmer | 1450-421 | |
Anti-mouse antibodies | eBioscience (Affymetrix) | [various] | |
Anti-mouse TCR Vβ Screening Panel | BD Biosciences | 557004 | |
LIVE/DEAD Fixable Dead Cell Stain | ThermoFisher Scientific | [various] | |
Paraformaldehyde (16%) | Electron Microscopy Sciences | 15710 | |
Fixation/Permeabilization Solution Kit with GolgiPlug | BD Biosciences | 555028 | |
Phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) | Sigma-Aldrich | P8139 | |
Iomomycin (calcium salt) | Sigma-Aldrich | I0634 | |
Pertussis Toxin from B. pertussis | List Biological Laboratories | 181 | |
10% Formalin | VWR | 89370-094 | |
Variable-Flow Peristaltic Pump | Fisher Scientific | 13-876-2 | |
Foam Biopsy Pads, Rectangular | Fisher Scientific | 22-038-221 | |
Isothesia (isoflurane, USP) | Henry Schein Animal Health | 050033 | NDC : 11695-0500-2 |
Tropicamide Ophthalmic Solution, USP (1%) | Akorn | NDC: 17478-102-12 | |
Spectralis Diagnostic Imaging Platform | Heidelberg Engineering |