I Vitro differensiering modell av menneskelig Normal minne B-celler til lang levetid Plasma celler
Summary
Bruker flertrinns kultur systemer, rapportere vi en i vitro B-celle til plasma celle differensiering modell.
Abstract
Plasma celler (stk.) skiller ut store mengder av antistoffer og utvikle fra B-celler som har blitt aktivert. PCer er sjeldne celler finnes i benmarg eller mucosa og sikre humoral immunitet. Deres lav frekvens og plassering, studiet av PCer er vanskelig i menneskelig. Vi rapporterte en B til PC i vitro differensiering modellen med valgte kombinasjoner av cytokiner og aktivisering molekyler som kunne reprodusere sekvensiell celledifferensiering forekommer i vivo. I denne i vitro modellen, minne B-celler (MBCs) vil skille ut før plasmablasts (prePBs), plasmablasts (PBs), tidlig PCer og til slutt i varige nær PCer, med en fenotypen sine kolleger i friske individer. Vi har også bygget en åpen tilgang Bioinformatikk verktøy for å analysere den mest fremtredende informasjonen fra GEP data relatert til PC differensiering. Disse ressursene kan brukes til å studere human B til PC differensiering og i denne studien, vi undersøkt genet uttrykk regulering av epigenetic faktorer i human B til PC differensiering.
Introduction
Differensiering av B-celler til plasma celler (stk.) er avgjørende for humoral immunitet og beskytte verten mot infeksjoner1. B å PC differensiering er forbundet med store endringer i transkripsjon kapasitet og metabolisme å imøtekomme til antistoff sekret. Transkripsjonsfaktorer som kontrollerer B til PC differensiering har vært grundig studert og avdekket eksklusive nettverk inkludert B – og PC-spesifikke transkripsjon faktorer (TFs)2. B celler er PAX5, BCL6 og BACH2 TFs voktere av B celle identitet2,3. Induksjon av IRF4, PRDM1 koding BLIMP1 og XBP1 PC TF vil slukke B celle gener og indusere en koordinert antistoff-sekresjon celle transcriptional programmet3,4,5. Koordinerte transcriptional endringene er forbundet med Ig gener transkripsjon aktivisering med en bryter fra skjemaet membran-bundet til secreted form av immunglobulin tunge kjeden2,3, 4. B til PC differensiering er knyttet til induksjon i gener involvert i endoplasmatiske retikulum og Golgi apparatet fungerer samtidig med oppslåtte protein svar (UPR) aktivisering kjent for å spille en nøkkelrolle i PC ved imøtekommende syntesen av utskilles immunglobuliner6,7. TF-XBP1 spiller en viktig rolle i denne mobilnettet tilpasning8,9,10.
B-celler og PCer er sentrale aktører i humoral immunitet. Forstå biologiske prosesser som kontrollerer produksjonen og overlevelse av normale plasma celler er kritisk i terapeutiske tiltak som skal sikre effektiv immunreaksjoner og forhindre autoimmunitet eller uimottakelig mangel. PC er sjeldne celler differensiering-tidligfasen som finner sted i anatomisk steder som hemmer full biologiske karakterisering, spesielt i menneskelig. Bruker flertrinns kultur systemer, har vi rapportert en i vitro B PC differensiering modellen. Denne modellen reproduserer den sekvensielle celledifferensiering og modning forekommer i forskjellige organer i vivo11,12,13. I et første skritt, minne B-celler er først aktivert for fire dager av CD40 ligand, oligodeoxynucleotides og cytokin kombinasjon og differensiere i preplasmablasts (PrePBs). Under det andre trinnet hjulpet preplasmablasts til å skille ut plasmablasts (PBs) ved å fjerne CD40L og oligodeoxynucleotides stimulering og endre cytokin kombinasjonen. I en tredje trinnet er plasmablasts overtalt til å skille ut tidlig PCer ved å endre de cytokin kombinasjon11,12. En fjerde trinnet ble innført for å få fullt ut modne PCer ved dyrking disse tidlige PCs med benmarg stromal celler betinget medium eller valgt vekstfaktorer13. Disse eldre PCer kan overleve flere måneder i vitro og skiller ut store mengder immunglobulin (figur 1). Interessant, viser vår i vitro modell koordinerte transcriptional endringene og fenotypen av ulike B til PC stadier som kan være oppdaget i vivo11,12,13,14 ,15. PCer er sjeldne cellene våre i vitro differensiering modellen kan studere human B til PC differensiering.
Protocol
Representative Results
Discussion
I menneskelige, PC er sjeldne celler differensiering stadier foregår anatomiske steder som hemmer full biologiske karakterisering. Vi har utviklet et i vitro B PC differensiering modellen bruker flertrinns kultur systemer der ulike kombinasjoner av aktivisering molekyler og cytokiner brukes deretter for å reprodusere sekvensiell celledifferensiering forekommer i den forskjellige organer/vev i vivo11,12,13.
<p class="jove_c…Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet av tilskudd fra fransk INCA (Institut nasjonale du kreft) Institute (PLBIO15-256), ANR (Tie-Skip) og ITMO kreft (MM & TT).
Materials
| anti-CD2 magnetic beads | Invitrogen | 11159D | |
| Anti-CD138-APC | Beckman-Coulter | B49219 | |
| Anti-CD19-APC | BD | 555415 | |
| Anti-CD20-PB | Beckman-Coulter | B49208 | |
| Anti-CD27-PE | BD | 555441 | |
| Anti-CD38-PE | Beckman-Coulter | A07779 | |
| Anti-histidine | R&D Systems | MAB050 | |
| CpG ODN(PT) | Sigma | T*C*G*T*C*G*T*T*T*T*G*T*C* G*T*T*T*T*G*T*C*G*T*T |
|
| human Transferin | Sigma-Aldrich | T3309 | |
| IFN-α | Merck | Intron A | |
| IMDM | Gibco | 31980-022 | |
| Recombinan Human CD40L-hi | R&D Systems | 2706-CL | |
| Recombinant Human APRIL | R&D Systems | 5860-AP-010 | |
| Recombinant Human IL-10 | R&D Systems | 217-IL- | |
| Recombinant Human IL-15 | Peprotech | 200-15-10ug | |
| Recombinant Human IL-2 Protein | R&D Systems | 202-IL- | |
| Recombinant Human IL-6 | Peprotech | 200-06 |
References
- Shapiro-Shelef, M., Calame, K. Regulation of plasma-cell development. Nature Reviews Immunology. 5 (3), 230-242 (2005).
- Nutt, S. L., Hodgkin, P. D., Tarlinton, D. M., Corcoran, L. M. The generation of antibody-secreting plasma cells. Nature Reviews Immunology. 15 (3), 160-171 (2015).
- Shaffer, A. L., et al. Blimp-1 orchestrates plasma cell differentiation by extinguishing the mature B cell gene expression program. Immunity. 17 (1), 51-62 (2002).
- Minnich, M., et al. Multifunctional role of the transcription factor Blimp-1 in coordinating plasma cell differentiation. Nature Immunology. 17 (3), 331-343 (2016).
- Klein, U., et al. Transcription factor IRF4 controls plasma cell differentiation and class-switch recombination. Nature Immunology. 7 (7), 773-782 (2006).
- Gass, J. N., Gunn, K. E., Sriburi, R., Brewer, J. W. Stressed-out B cells? Plasma-cell differentiation and the unfolded protein response. Trends in Immunology. 25 (1), 17-24 (2004).
- Goldfinger, M., Shmuel, M., Benhamron, S., Tirosh, B. Protein synthesis in plasma cells is regulated by crosstalk between endoplasmic reticulum stress and mTOR signaling. European Journal of Immunology. 41 (2), 491-502 (2011).
- Yoshida, H., Matsui, T., Yamamoto, A., Okada, T., Mori, K. XBP1 mRNA is induced by ATF6 and spliced by IRE1 in response to ER stress to produce a highly active transcription factor. Cell. 107 (7), 881-891 (2001).
- Shaffer, A. L., et al. XBP1, downstream of Blimp-1, expands the secretory apparatus and other organelles, and increases protein synthesis in plasma cell differentiation. Immunity. 21 (1), 81-93 (2004).
- Reimold, A. M., et al. Plasma cell differentiation requires the transcription factor XBP-1. Nature. 412 (6844), 300-307 (2001).
- Jourdan, M., et al. Characterization of a transitional preplasmablast population in the process of human B cell to plasma cell differentiation. Journal of Immunology. 187 (8), 3931-3941 (2011).
- Jourdan, M., et al. An in vitro model of differentiation of memory B cells into plasmablasts and plasma cells including detailed phenotypic and molecular characterization. Blood. 114 (25), 5173-5181 (2009).
- Jourdan, M., et al. IL-6 supports the generation of human long-lived plasma cells in combination with either APRIL or stromal cell-soluble factors. Leukemia. , (2014).
- Kassambara, A., et al. Global miRNA expression analysis identifies novel key regulators of plasma cell differentiation and malignant plasma cell. Nucleic Acids Research. 45 (10), 5639-5652 (2017).
- Kassambara, A., et al. GenomicScape: an easy-to-use web tool for gene expression data analysis. Application to investigate the molecular events in the differentiation of B cells into plasma cells. PLOS Computational Biology. 11 (1), 1004077 (2015).
- Miremadi, A., Oestergaard, M. Z., Pharoah, P. D., Caldas, C. Cancer genetics of epigenetic genes. Human Molecular Genetics. 16, 28-49 (2007).
- Pei, H., et al. The histone methyltransferase MMSET regulates class switch recombination. Journal of Immunology. 190 (2), 756-763 (2013).
- Le Gallou, S., et al. IL-2 requirement for human plasma cell generation: coupling differentiation and proliferation by enhancing MAPK-ERK signaling. Journal of Immunology. 189 (1), 161-173 (2012).
- Cocco, M., et al. In vitro generation of long-lived human plasma cells. Journal of Immunology. 189 (12), 5773-5785 (2012).
- Leung-Hagesteijn, C., et al. Xbp1s-negative tumor B cells and pre-plasmablasts mediate therapeutic proteasome inhibitor resistance in multiple myeloma. Cancer Cell. 24 (3), 289-304 (2013).
- Orlowski, R. Z. Why proteasome inhibitors cannot ERADicate multiple myeloma. Cancer Cell. 24 (3), 275-277 (2013).
- Ding, B. B., Bi, E., Chen, H., Yu, J. J., Ye, B. H. IL-21 and CD40L synergistically promote plasma cell differentiation through upregulation of Blimp-1 in human B cells. Journal of Immunology. 190 (4), 1827-1836 (2013).
- Tsai, C. M., et al. Galectin-1 promotes immunoglobulin production during plasma cell differentiation. Journal of Immunology. 181 (7), 4570-4579 (2008).
- Tsai, C. M., et al. Galectin-1 and galectin-8 have redundant roles in promoting plasma cell formation. Journal of Immunology. 187 (4), 1643-1652 (2011).
- Anginot, A., Espeli, M., Chasson, L., Mancini, S. J., Schiff, C. Galectin 1 modulates plasma cell homeostasis and regulates the humoral immune response. Journal of Immunology. 190 (11), 5526-5533 (2013).
- Belnoue, E., et al. Homing and adhesion patterns determine the cellular composition of the bone marrow plasma cell niche. Journal of Immunology. 188 (3), 1283-1291 (2012).
- Belnoue, E., et al. APRIL is critical for plasmablast survival in the bone marrow and poorly expressed by early-life bone marrow stromal cells. Blood. 111 (5), 2755-2764 (2008).
- Huard, B., et al. APRIL secreted by neutrophils binds to heparan sulfate proteoglycans to create plasma cell niches in human mucosa. Journal of Clinical Investigation. 118 (8), 2887-2895 (2008).
- Ame-Thomas, P., et al. Human mesenchymal stem cells isolated from bone marrow and lymphoid organs support tumor B-cell growth: role of stromal cells in follicular lymphoma pathogenesis. Blood. 109 (2), 693-702 (2007).
- Ramachandrareddy, H., et al. BCL6 promoter interacts with far upstream sequences with greatly enhanced activating histone modifications in germinal center B cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (26), 11930-11935 (2010).
- Li, G., Zan, H., Xu, Z., Casali, P. Epigenetics of the antibody response. Trends in Immunology. 34 (9), 460-470 (2013).
- Miles, R. R., Crockett, D. K., Lim, M. S., Elenitoba-Johnson, K. S. Analysis of BCL6-interacting proteins by tandem mass spectrometry. Molecular & Cellular Proteomics. 4 (12), 1898-1909 (2005).
- McManus, S., et al. The transcription factor Pax5 regulates its target genes by recruiting chromatin-modifying proteins in committed B cells. The EMBO Journal. 30 (12), 2388-2404 (2011).
- Ahmadnejad, M., et al. Elevated expression of DNMT1 is associated with increased expansion and proliferation of hematopoietic stem cells co-cultured with human MSCs. Blood Research. 52 (1), 25-30 (2017).
- Beguelin, W., et al. EZH2 is required for germinal center formation and somatic EZH2 mutations promote lymphoid transformation. Cancer Cell. 23 (5), 677-692 (2013).
- Herviou, L., Cavalli, G., Cartron, G., Klein, B., Moreaux, J. EZH2 in normal hematopoiesis and hematological malignancies. Oncotarget. 7 (3), 2284-2296 (2016).
- Beguelin, W., et al. EZH2 enables germinal centre formation through epigenetic silencing of CDKN1A and an Rb-E2F1 feedback loop. Nature Communications. 8 (1), 877 (2017).
- Herviou, L., et al. PRC2 targeting is a therapeutic strategy for EZ score defined high-risk multiple myeloma patients and overcome resistance to IMiDs. Clinical Epigenetics. 10 (1), 121 (2018).
- Asangani, I. A., et al. Characterization of the EZH2-MMSET histone methyltransferase regulatory axis in cancer. Molecular Cell. 49 (1), 80-93 (2013).
- Pei, H., et al. MMSET regulates histone H4K20 methylation and 53BP1 accumulation at DNA damage sites. Nature. 470 (7332), 124-128 (2011).
- Cui, J., et al. EHMT2 inhibitor BIX-01294 induces apoptosis through PMAIP1-USP9X-MCL1 axis in human bladder cancer cells. Cancer Cell International. 15 (1), 4 (2015).
- Santo, L., et al. Preclinical activity, pharmacodynamic, and pharmacokinetic properties of a selective HDAC6 inhibitor, ACY-1215, in combination with bortezomib in multiple myeloma. Blood. 119 (11), 2579-2589 (2012).
- Amengual, J. E., et al. Dual Targeting of Protein Degradation Pathways with the Selective HDAC6 Inhibitor ACY-1215 and Bortezomib Is Synergistic in Lymphoma. Clinical Cancer Research. 21 (20), 4663-4675 (2015).
- Schoenhals, M., et al. Forced KLF4 expression increases the generation of mature plasma cells and uncovers a network linked with plasma cell stage. Cell Cycle. 15 (14), 1919-1928 (2016).
