Inductie en scoren van transplantaat-versus-gastheer ziekte in een xenogene Murine model en kwantificering van menselijke T cellen in muizen weefsels met behulp van digitale PCR

Allogene hematopoëtische stamceltransplantatie (HSCT) is een routine behandeling geworden voor patiënten die lijden aan hematologische maligniteiten zoals leukemie met een slechte prognose. Een significante complicatie van HSCT is acute graft-versus-hostziekte (GVHD). In een 2012-studie werd gemeld dat acute GVHD werd ontwikkeld in 39% van de HSCT-patiënten die transplantaties kregen van broer of zus en 59% van de patiënten die transplantaties ontvingen van niet-verbonden donoren¹. Acute GVHD treedt op wanneer de donor afkomstige T-cellen de organen van de geadresseerde aanvallen. De enige succesvolle therapie voor GVHD is behandeling met zeer immunosuppressieve geneesmiddelen², die zeer giftig en verhogen het risico van infectie en tumor herhaling. Zo, ondanks verbeteringen die zijn aangebracht in acute gvhd overleving in de afgelopen jaren^3,4,⁵, er is nog steeds een kritische behoefte aan verbeterde gvhd therapieën met minimale toxiciteit die op lange termijn remissie bevorderen.

Het algemene doel van de volgende methoden is om te induceren en te scoren xenogene GVHD (xenoGVHD). De xenoGVHD model werd ontwikkeld als een instrument voor het opwekken van acute GVHD met menselijke cellen in plaats van Murine cellen waardoor meer directe vertaling van pre-klinisch GVHD onderzoek naar klinische proeven⁶. Dit model omvat het intraveneus injecteren van humane perifere bloed mononucleaire cellen (PBMC) in NOD-SCID IL-2Rγnull (NSG) muizen die sublethaal bestraald zijn. Geïnjecteerde humane t-cellen worden geactiveerd door humane antigeen-presentatie cellen (apc’s) die muriene antigeen vertonen en de geactiveerde T-cellen migreren naar verre weefsels resulterend in systemische ontstekingen en uiteindelijk overlijden^{6,7, 8 , 9 , 10}. ziekte pathologie en progressie in het xenogvhd model nabootsen van menselijke acute gvhd. In het bijzonder zijn de pathogene menselijke T-cellen reactief naar Murine Major histocompatibility complex (MHC) eiwitten, die vergelijkbaar is met de T-cel alloreactivity in humaan gvhd^6,9. Het belangrijkste voordeel van de xenoGVHD model over de muis MHC-mismatch model, de andere veel gebruikte GVHD model, is het mogelijk voor het testen van therapieën op menselijke cellen in plaats van Murine cellen. Dit maakt het testen van producten die direct kunnen worden vertaald naar de kliniek zonder enige wijzigingen, omdat ze zijn gemaakt om menselijke cellen te richten. Onlangs is dit model gebruikt om een humaan anti-Il-2 antilichaam¹¹, humane Thymus regulatoire T-cellen (tregs)¹² en humane mesenchymale stamcellen¹³ te testen als mogelijke behandelingen voor acute gvhd. In een bredere context kan dit model worden gebruikt als een in-vivo-onderdrukkings test voor elk medicijn of celtype dat menselijke T-celactiviteit kan onderdrukken. Stockis et al.¹⁴ gebruikte bijvoorbeeld het xenoGVHD-model om het effect te bestuderen van het blokkeren van integrine αvβ8 op Treg suppressieve activiteit in vivo. Het xenoGVHD-model kan dus inzicht geven in het mechanisme van elke therapie gericht op T-cellen in een in vivo-instelling.

Een aanvullende methode die in dit protocol wordt beschreven, is het detecteren van menselijke T-cellen in muis weefsels met behulp van digitale polymerase kettingreactie (dPCR). Het doel van deze methode is om een instrument aan te bieden om migratie en proliferatie van T-cellen in doelweefsels te kwantificeren, die de werkzaamheid van immunosuppressieve therapieën meten die in dit model worden getest. dPCR is een relatief nieuwe methode voor de kwantificering van nucleïnezuren¹⁵. In het kort wordt het PCR-reactiemengsel onderverdeeld in partities die kleine aantallen van de doel volgorde of helemaal geen doel bevatten. De doel volgorde wordt vervolgens versterkt en gedetecteerd met behulp van DNA-intercalciserende kleurstoffen of fluorescerende doelspecifieke sondes. dpcr kwantificeert het aantal kopieën van de doel volgorde op basis van de Fractie van positieve partities en de statistieken van Poisson^15,16. Het opsporen van T-cellen met dPCR vereist veel minder weefsel dan andere alternatieve methoden, waaronder Flowcytometrie en histologie, en kan worden uitgevoerd op bevroren of vast weefsel. dPCR vereist geen standaard curve om de Kopieer nummers te bepalen, noch zijn technische replicaten vereist. Dit vermindert de hoeveelheid reagens en het template-DNA die nodig zijn voor dPCR in vergelijking met traditionele kwantitatieve PCR (qPCR)¹⁶. Het partitioneren van de PCR-reactie in subreacties in dPCR concentreert zich doeltreffend op doelen¹⁷. Zo is dPCR in de eerste plaats een hulpmiddel voor het opsporen van zeldzame doelen in een grote hoeveelheid niet-doelwit DNA. Bijvoorbeeld, dPCR wordt gebruikt voor het opsporen van bacteriële besmetting in melk¹⁸, identificeren zeldzame mutaties in de oestrogeen receptor Gene¹⁹, en detecteren CIRCULEREND tumor-DNA in het bloed van patiënten²⁰. In dit protocol fungeert dPCR als een efficiënt hulpmiddel voor het opsporen en kwantificeren van menselijke T-cellen in weefsels van muizen met xenoGVHD.