I Vitro differentiering modell av människans normala minne B celler att långlivade plasmaceller
Summary
Använda flera steg kultur system, rapportera vi en in vitro-B-cellen till plasma cell differentiering modell.
Abstract
Plasma celler (st) utsöndrar stora mängder antikroppar och utveckla från B-celler som har aktiverats. Datorer är sällsynta celler i benmärgen eller slemhinna och säkerställa humorala immuniteten. På grund av deras lågfrekventa och läge, studiet av datorer är svårt i mänskliga. Vi rapporterade ett B till PC in vitro-differentiering modell med valda kombinationer av cytokiner och aktivering molekyler som möjligt för att reproducera den sekventiella celldifferentiering inträffar invivo. I denna in vitro-modell, minne B-celler (MBCs) kommer att differentieras till före plasmablasts (prePBs), plasmablasts (PBs), tidigt datorer och slutligen in i långlivade nära datorer, med en fenotyp sina motsvarigheter hos friska individer. Vi har också byggt en öppen tillgång bioinformatik verktyg för att analysera de mest framträdande informationen från GEP data relaterade till PC differentiering. Dessa resurser kan användas för att studera mänskliga B till PC differentiering och i den aktuella studien, undersökte vi gen uttryck regleringen av epigenetiska faktorer under mänskliga B till PC differentiering.
Introduction
Differentieringen av B-celler till plasmaceller (st) är viktigt för humoral immunitet och skydda värden mot infektioner1. B till PC differentiering är förknippat med stora förändringar i transkription kapacitet och metabolism för att rymma till antikropp sekretion. De transkriptionsfaktorer som styr B till PC differentiering har studerats och avslöjade exklusiva nätverk inklusive B – och PC-specifika transkription faktorer (TFs)2. I B-celler är PAX5, BCL6 och BACH2 TFs väktare av B-cell identitet2,3. Induktion av IRF4, PRDM1 BLIMP1 och XBP1 PC TF-kodning kommer att släcka B cell gener och framkalla en samordnad antikropp-utsöndrar cell transkriptionell program3,4,5. Dessa samordnade transkriptionell förändringar är associerade med Ig gener transkription aktivering tillsammans med en switch från formuläret membran-bundna till formuläret utsöndras av immunglobulin tung kedja2,3, 4. B till PC differentiering är länkad med induktion av gener involverade i endoplasmatiska retiklet och Golgi apparaten fungerar samtidig med ovikta protein svar (UPR) aktiveringen känd för att spela en nyckelroll i PC av tillmötesgående syntesen av utsöndras immunglobuliner6,7. Den TF XBP1 spelar en viktig roll i denna cellulära anpassning8,9,10.
B-celler och datorer är nyckelaktörer av humorala immuniteten. Förstå biologiska processer som styr produktionen och överlevnaden av normala plasma celler är kritisk i terapeutiska interventioner som behöver säkerställa effektivt immunsvar och förhindra autoimmunitet eller immunbrist. PC är sällsynta celler med differentiering tidigt äger rum på anatomiska platser som hindrar fullständig biologisk karakterisering, särskilt i mänskliga. Använda flera steg kultur system, har vi rapporterat en in vitro-B till PC differentiering modell. Denna modell återger den sekventiella celldifferentiering och mognad som förekommer i de olika organ i vivo11,12,13. I ett första steg, minne B celler aktiveras först fyra dagar av CD40 ligand, oligodeoxynucleotides och cytokin kombination och differentieras till preplasmablasts (PrePBs). I ett andra steg förmås preplasmablasts att differentieras till plasmablasts (PBs) genom att ta bort CD40L och oligodeoxynucleotides stimulering och ändra kombinationen cytokin. I ett tredje steg induceras plasmablasts differentieras till tidiga datorer genom att ändra de cytokin kombination11,12. Ett fjärde steg infördes för att få fullt mogen datorer genom att odla dessa tidiga datorer med benmärgens stromaceller luftkonditionerade medium eller valda tillväxtfaktorer13. Dessa mogna datorer kunde överleva flera månader in vitro- och utsöndrar stora mängder immunglobulin (figur 1). Intressant, recapitulates vår in vitro-modell samordnade transkriptionell ändringarna och fenotypen av olika B till PC-stadier som kan vara upptäckta invivo11,12,13,14 ,15. Datorer är sällsynta celler och vår in vitro-differentiering modell gör det möjligt för att studera mänskliga B till PC differentiering.
Protocol
Representative Results
Discussion
I mänskliga, PC är sällsynta celler med differentiering arrangerar äger rum i anatomiska platser som hindrar fullständig biologisk karakterisering. Vi har utvecklat en in vitro-B i PC differentiering modell med flera steg kultur system där olika kombinationer av aktiveringen molekyler och cytokiner tillämpas därefter för att reproducera den sekventiella celldifferentiering som förekommer i den olika organ/vävnader i vivo11,12,<sup class="xre…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöds av bidrag från franska INCA (Institut National du Cancer) Institutet (PLBIO15-256), ANR (Tie-Skip) och ITMO Cancer (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).
