文摘
人类Vγ9 vδ2 T细胞识别pyrophosphate-based抗原(phosphoantigens)和有多个天然免疫与适应性免疫功能,包括一个独特的能力,激活免疫系统的其他细胞。我们用流式细胞仪和ELISA定义V的早期细胞因子的概要文件γ9 vδ2 T细胞刺激体外isopentenyl焦磷酸(IPP)和(E) 4-hydroxy-3-methyl-but-2 enyl焦磷酸(HMB-PP)在没有和和IL-15 - 2的存在。我们表明,新鲜Vγ9 vδ- 2 T细胞产生干扰素γ(IFN -γ)和肿瘤坏死因子-α(肿瘤坏死因子-α与phosphoantigen在4小时内)的刺激,但无论是il - 10, IL-13、IL-17 72小时在这些条件下检测到。细胞因子的生产不会受到表达式或缺乏,CD4和CD8。添加或- 2 IL-15干扰素-扩张引起的γ第Vγ9 vδ2 T细胞,但没有提高干扰素-γ分泌后24 - 72小时。因此,phosphoantigen-stimulated Vγ9 vδ2 T细胞潜在Th1-biasing佐剂的免疫疗法。
1。介绍
γδT细胞构成人类T淋巴细胞大约1 - 5%的循环,和这些表达的多数(通常是> 80%)T细胞受体(tcr)组成的Vγ9和Vδ2链。Vγ2 vδ2细胞识别小,磷酸nonpeptide抗原(phosphoantigens)独立的主要组织相容性复合体(MHC)分子(综述引用(1,2])。这γδ只存在于人类t细胞子集和更高的灵长类动物,许多角色在抵抗感染和肿瘤的免疫监视和保护已经被提出,然而特定,独特作用还有待发现。在体外研究表明,激活Vγ9 vδ2 T细胞迅速产生一个数组的促炎细胞因子和趋化因子3),细胞溶解的化合物(4,5],抗病毒[6),抗菌7),和组织生长因子(8,9]。激活V之间的串扰被描述γ9 vδ2 T细胞和其他免疫细胞,如中性粒细胞(10),B细胞(11),单核细胞(12],树突细胞(13- - - - - -16]。Vγ9 vδ2 t细胞子集也被证明有抗原表达和cross-presentation能力与专业的抗原呈递细胞(17,18]。这种明显的功能基因多效性的基础是未知的,但可能会影响的条件γδT细胞激活,如在没有或存在一个持续的炎症反应。
必须可靠地定义Vγ9 vδ2 T细胞反应现在更为紧迫,因为这些细胞及其激活抗原免疫治疗药物目前感兴趣的,特别是对癌症的治疗。除了他们的抗原呈递17,18和辅助11- - - - - -16V)活动,γ9 vδ2 T细胞识别并杀死肿瘤细胞在体外(5,19- - - - - -21),和在癌症患者的临床试验正在进行22- - - - - -26]。目前的治疗策略旨在优化扩大和激活Vγ9 vδ(体外或2 T细胞在活的有机体内)管理phosphoantigens随着t细胞生长因子,通常2,或通过使用aminobisphosphonates抑制类异戊二烯合成导致内源性phosphoantigens[的积累27]。这样的策略显示改善病人生存的证据;然而,观察到的可塑性Vγ9 vδ2 T细胞功能来说是把双刃剑,有可能治疗疾病平衡引发不良免疫反应的可能性,或细胞衰竭。因此,激活V的进一步描述γ9 vδ2 T细胞是必需的,如果这样的细胞可以用于生成可靠的免疫效果。
大量研究表明,小鼠γδT细胞产生细胞因子,可以控制不同的子集适应性免疫反应,比如归类为辅助T 1型(Th1), Th2, Th17、调节性T (Treg)反应28- - - - - -32]。人类Vγ9 vδ2 T细胞可以释放Th1细胞因子干扰素-γ和肿瘤坏死因子-α(12,14,33- - - - - -37),这些细胞可以诱导的子集在特定条件下产生Th2 (il - 4, IL-5和IL-13), Th17 (IL-17)和Treg细胞因子(il - 10)11,35,38,39]。在目前的研究中,我们已经描述早期Th细胞因子的主要Vγ9 vδ2 T细胞取自健康志愿者外周血和刺激在体外与phosphoantigens存在和缺乏t细胞生长因子- 2或IL-15。使用的抗原是isopentenyl焦磷酸(IPP)和(E) 4-hydroxy-3-methyl-but-2 enyl焦磷酸(HMB-PP),甲羟戊酸的中间体和nonmevalonate类异戊二烯合成途径,分别是(40,41]。HMB-PP是最强大的γδT细胞刺激抗原描述日期(40),但还有待临床开发。我们的结果表明,Vγ9 vδ2 T细胞刺激与这部小说phosphoantigen临床相关的条件下也有类似的细胞因子IPP-stimulated Vγ9 vδ2 T细胞,快速生产的细胞因子,促进Th1反应,但很少或根本没有与Th2相关细胞因子,Th17或Treg反应。
2。材料和方法
2.1。血液样本和准备
实际上静脉血样来自健康的捐赠者。为γδt细胞充实,血液从巴菲外套包从爱尔兰输血服务董事会使用。外周血单核细胞(PBMCs)是由标准密度梯度离心法在Lymphoprep(奈科明,奥斯陆,挪威)。
2.2。磁珠富集αβ和γδT细胞
γδT细胞是丰富使用Anti-TCR PBMC的积极的选择γδ格拉德巴赫Bergisch Microbead工具包(Miltenyi研究,德国)。T细胞为阴性γδ细胞受体(以下表示αβT细胞CD3)是由积极的选择+细胞的γδ使用微磁珠是CD3 TCR-negative分数(Miltenyi研究)。纯洁的αβ和γδt细胞分数被流式细胞术进行评估。
2.3。体外刺激T细胞
PBMC或丰富αβ和γδT细胞是镀在106细胞/毫升完全RPMI介质(RPMI 1640包含Glutamax补充25毫米玫瑰,50毫克/毫升链霉素,50 U /毫升青霉素、2μheat-inactivated g / mL二性霉素b,和10%胎牛血清)和刺激的4 - 72小时十四烷酸佛波醇酯(PMA;10 ng / mL;Sigma-Aldrich,普尔,英国)和ionomycin (1μg / mL;Sigma-Aldrich)或不同浓度的phosphoantigens IPP (0 - 100μM;Sigma-Aldrich)或HMB-PP (0 - 1μM;请由哈桑Jomaa捐赠和阿明Reichenberg) [42),有或没有- 2 (50 U /毫升;由国家癌症Institute-Frederick研究基金会捐赠的生物资源分支)或IL-15 (10 ng / mL;研发系统,阿宾顿、英国)。
2.4。胞内细胞因子分析生产Vγ9 vδ2 T细胞
总PBMCs刺激了4小时节中描述2。3在brefeldin (10μg / mL, Sigma-Aldrich)促进细胞内细胞因子的积累。细胞收获和染色的细胞表面表达Vγ9,CD3, CD4和CD8细胞内的表达干扰素-γ肿瘤坏死因子-αil - 10, IL-13或IL-17使用fluorochrome-conjugated单克隆抗体(mAb)获得BD生物科学,(英国牛津大学),Immunotools (Friesoythe、德国),eBioscience(哈特菲尔德,英国),和研发系统(英国阿宾顿)43]。细胞分析使用FACSCalibur流式细胞分析仪与CellQuest软件(BD生物科学)或CyAN-ADP流式细胞分析仪与峰会(贝克曼库尔特)和FloJo(亚什兰或)软件。如果控制样本孵化与测试样本和isotype-matched,非特异性马伯,fluorescence-minus-one控制被用来设置补偿和盖茨。
2.5。细胞因子量化由ELISA
αβ和γδT细胞是PBMC的磁珠富集选择节中描述2。2和96孔板的细胞每口井的刺激在体外节中描述2。3。上层清液从这些文化收获24、48和72小时后刺激和干扰素-的水平γ,il - 10, IL-13, IL-17量化使用抗体ELISA对购自研发系统(DuoSet ELISA开发工具包)。
2.6。统计分析
统计分析的数据进行了使用棱镜GraphPad 5.0版。使用配对组之间的差异进行评估以及,<的价值观。05were considered significant.
3所示。结果
3.1。Vγ9 vδ2 T细胞迅速产生干扰素-γ,但不是il - 10, IL-13、IL-17焦磷酸刺激的反应
早期的细胞因子生产Vγ9 vδ2 T细胞被刺激了新分离PBMC仅为4小时中,PMA和ionomycin,或不同浓度的IPP HMB-PP brefeldin的存在(10μg / mL)。细胞被洗,染色的细胞表面表达CD3和Vγ9或Vδ2和细胞内的表达干扰素-γil - 10, IL-13或IL-17。几乎所有Vγ9+细胞表达了Vδ2链,反之亦然,阳性Vγ9+或Vδ2+是非常罕见的(16];因此,Vγ9 vδ2 T细胞随后被确认由单个Vγ9马伯污点。我们发现V的数字γ9+细胞被刺激后流式细胞术PBMC PMA和ionomycin通常是低于检测在如果PBMC来自同一个捐赠者(未显示)或与phosphoantigen刺激后(图1)。这可能是由于其他non-V扩散γ9+细胞表达的差别细胞或对这些Vγ9 vδ2 T细胞,刺激后发生PMA和ionomycin但不是HMB-PP [44]。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
分析早期细胞因子的生产由8健康新鲜PBMC捐助者表明,Vγ9细胞产生干扰素-γ,但不是il - 10, IL-13、IL-17在4小时的刺激与IPP(数据未显示),HMB-PP(图1),或者PMA和ionomycin(图1)。V的百分比γ9+细胞产生干扰素-γ没有增加更多的刺激时间(数据没有显示)。细胞因子生产non-Vγ9 vδ2细胞从未超过背景水平(0.4%),以应对phosphoantigens然而很明显在应对PMA和ionomycin治疗、细胞因子化验(图1)。
3.2。以及IL-15增强IFN - 2 -γ但不要诱导il - 10表达,IL-13、IL-17表达式Phosphoantigen-Stimulated Vγ9 vδ2 T细胞
V的频率γ9 vδ2 T细胞产生干扰素-γ为了应对刺激的PBMC IPP或HMB-PP增强通过添加或IL-15文化传媒(图- 22(一个))。添加这些生长因子并没有导致il - 10的感应,IL-13、IL-17生产phosphoantigen-stimulated Vγ9 vδ2+或Vγ9 vδ2−T细胞(没有显示)。V的百分比γ9 vδ2 T细胞产生干扰素-γ增加剂量依赖性的方式以应对IPP HMB-PP,与half-maximal刺激10时发生μM IPP或1 nM HMB-PP(图使用2 (b))。因此,正如前面报道(40,41),HMB-PP ~ 10000倍比IPP刺激干扰素-更有效γ生产Vγ9 vδ2细胞。同时存在或IL-15 - 2细胞刺激导致增加V的百分比γ9 vδ2 T细胞产生干扰素-γ,它并没有显著降低所需的浓度的phosphoantigens诱导干扰素-γ表达式(图2 (b))。
(一)
(b)
3.3。γδT细胞释放最大数量的干扰素-γ72小时后Phosphoantigen刺激
我们还测量了水平的干扰素-γ,IL-13 il - 10和IL-17释放到文化pyrophosphate-stimulated上层清液γδ细胞受体+和γδ细胞受体−(表示αβ用ELISA) T细胞。αβ和γδT细胞是用磁珠富集每种类型的细胞与不同浓度的刺激HMB-PP IPP没有或存在或IL-15 - 2。24小时后,干扰素-γ是在V的上层清液检测吗γ9 vδ2 T细胞,half-maximal 20时水平μM IPP或1 nM HMB-PP(使用数据3(一个)和3 (b))。相比之下,干扰素-水平很低γ被phosphoantigen-exposed发布αβT细胞。干扰素-测量γ水平24、48和72小时后刺激显示最大数量在72小时后检测,与水平观察24小时后(图5 - 10倍3 (c))。
(一)
(b)
(c)
(d)
图3 (d)显示,刺激的Vγ9 vδ2 T细胞和IPP HMB-PP 72小时导致显著的干扰素-γ释放。我们发现培养后如果Vγ9 vδ2 T细胞72小时或IL-15 - 2的存在,低水平(0.9和1.2 ng / mL,职责)的干扰素-γ文化上层清液中检测到。然而,2或IL-15仅略增广的干扰素-γ发布的phosphoantigen-stimulated Vγ9 vδ2 T细胞在3实验。因此,尽管2和IL-15 pyrophosphate-stimulated V的频率增加γ9 vδ2 T细胞表达干扰素-γ在早期的时间点(图2),他们的整体水平不显著提高干扰素-γ72小时后公布的这些细胞。
3.4。γδT细胞分泌il - 10, IL-13、IL-17 Phosphoantigen刺激但可以释放IL-13与或IL-15 - 2对治疗的反应
而丰富γδT细胞显著调节干扰素-γ在焦磷酸刺激(图3),没有upregulation il - 10, IL-13、IL-17后被发现在任何时间点刺激(图4)。我们观察到,与干扰素-γ,甚至PMA和ionomycin治疗移植il - 10和IL-17生产不足γδT细胞,即使这些细胞因子释放了PMA和ionomycin-treated总PBMC。添加- 2或IL-15如果IPP-stimulated或HMB-PP-stimulatedγδT细胞导致低水平的分泌IL-13(但不是il - 10和IL-17)后72小时(图4 (b))。因此,焦磷酸刺激不引起IL-13释放γδT细胞,一些γδT细胞却能产生这种细胞因子培养生长因子或IL-15 - 2。
(一)
(b)
(c)
3.5。细胞因子的生产Vγ9 vδ2独立于CD4和CD8 T细胞表达
细胞因子的生产,αβT细胞可以根据他们是否不同表达CD4、CD8,或没有。我们用流式细胞术检测CD4和CD8表达式由Vγ9 vδ2 T细胞,发现> 75% -这些coreceptors 4 6捐助者。然而大量的CD4细胞+,CD8+V,双重否定γ9 vδ2 T细胞被发现在所有科目(数字5(一)-5(c))。我们下一个调查是否这些子集的Vγ9 vδ2 T细胞可以产生TNF -α或干扰素-γ。电子门控Vγ9 vδ2 T细胞从6捐助者发现CD4的25%以上+和CD8+Vγ9 vδ2 T细胞表达TNF -α(数据5(d),5(e)5(g))和干扰素-γ(图5对PMA和ionomycin刺激(h))。电子门控CD4−CD8−Vγ9 vδ2 T细胞表明> 35%的PMA和ionomycin-stimulated细胞在这种双重否定也产生了这些细胞因子(数据子集5(f),5(g)5(h))。因此,细胞因子生产Vγ9 vδ2细胞没有出现与CD4和CD8表达式为αβT细胞CD4的重要比例+,CD8+V,双重否定γ9 vδ2 T细胞能产生Th1细胞因子。
4所示。讨论
Vγ9 vδ2 T细胞是天生的淋巴细胞,在免疫传感扮演关键角色的危险和启动天然免疫与适应性免疫和调节。他们应对各种各样的信号包括toll样受体的配体(45,46),stress-inducible配体感染和肿瘤细胞(47],phosphoantigens从内部可能产生或由微生物(1,48]。他们与大量免疫刺激性反应功能,包括细胞毒性(5,19- - - - - -21),直接激活免疫系统的其他细胞(11- - - - - -18),和间接控制免疫反应通过快速分泌的趋化因子和细胞因子(3,6,7,10,11]。由于这些原因,Vγ9 vδ2 T细胞吸引了相当大的兴趣作为传染病和免疫介导性疾病和癌症治疗药物。事实上,Vγ9 vδ2 T细胞也许是更为理性的候选人比不变的自然杀伤细胞免疫治疗目标T (iNKT)细胞,也承认nonpeptide通过守恒的抗原识别以及调节抗肿瘤免疫,但发现在较低的频率~ 100倍相比,人类血液Vγ9 vδ2 T细胞(49]。
临床试验使用各种Vγ9 vδ2 T细胞激活剂,如aminobisphosphonates phosphoantigens,正在进行癌症治疗(22- - - - - -26]。这些试验报告低毒性临床结果和改进的目标包括稳定和部分或完全缓解晚期转移性前列腺癌,肺和肾。治疗V的激活γ9 vδ2 T细胞在许多其他疾病也可能被证明是有益的设置,由于他们强大的辅助和天然免疫与适应性免疫效应功能10- - - - - -16]。然而,可想而知,同样的活动可能导致不良免疫反应的激活可能导致炎症或自身免疫性疾病;因此,进一步描述机制Vγ9 vδ2对不同的刺激T细胞反应是必需的。
在这项研究中,我们分析了V的细胞因子的生产资料γ9 vδ2 T细胞治疗在体外以类似的方式对当前免疫治疗协议,也就是说,使用phosphoantigens和t细胞生长因子。我们使用两个phosphoantigens原型IPP (48]和HMB-PP更有效,它可以诱导增殖,细胞毒性,细胞因子分泌Vγ9 vδ2 T细胞即使在subnanomolar浓度(40,41]。这些抗原被用来刺激新鲜的孤立的Vγ9 vδ2 T细胞在体外在存在和缺乏和IL-15 - 2和早期的生产帮助极化自适应免疫反应的细胞因子检查。
我们的结果表明,Vγ9 vδ及时2 T细胞产生促炎细胞因子的干扰素-γ和肿瘤坏死因子-α为了应对phosphoantigen刺激,干扰素-γ第细胞刺激后发现早4个小时。相比之下,我们无法发现任何upregulation il - 10, IL-13或IL-17生产phosphoantigen刺激的反应。这个观察Th1细胞因子只在Vγ9 vδ2 T细胞在新鲜分离PBMCs刺激与IPP或HMB-PP,流式细胞术和细胞内细胞因子表达进行了分析。当磁bead-enriched都能看到相同的概要文件γδT细胞刺激长达72小时,释放细胞因子由ELISA量化。干扰素的频率γ表达Vγ9 vδ2 T细胞和大量的细胞因子释放之后每个焦磷酸反应存在剂量依赖的相关性,与HMB-PP比IPP ~ 10000倍更有效,与之前的报道相一致(41,42]。
添加焦磷酸- 2或IL-15刺激导致的比例适度增加Vγ9 vδ2 T细胞产生干扰素-γ在4小时的刺激,但这些增加干扰素-只翻译成一个轻微的增强γ72小时后水平,当上层清液进行了分析。这表明,IL-15加速的动力学- 2 Vγ9 vδ2反应,没有把与phosphoantigens诱导干扰素-γ生产,可能通过刺激细胞分裂和增殖的干扰素-γ表达Vγ9 vδ而不是直接刺激干扰素- 2 T细胞γ分泌。这个结果也可以解释为其他辅助细胞的存在,如抗原递呈细胞(50在PBMC),用于细胞内细胞因子检测,从丰富而缺席γδt细胞制剂用于ELISA。
有趣的是,γδT细胞孵化2或IL-15没有phosphoantigen刺激释放适量的干扰素-γ和IL-13,但没有il - 10和IL-17。干扰素-γ生产的同时刺激HMB-PP或IPP,但IL-13生产不是。这表明phosphoantigen刺激Vγ9 vδ2 T细胞导致分泌的干扰素γ但不是IL-13,虽然治疗或IL-15 - 2可以诱导细胞因子的分泌。另外,干扰素-γ和IL-13释放或IL-15可能是从non-V - 2γ9 vδ2 T细胞的纯度γδt细胞的准备工作,如Vδ1+T细胞。然而,我们的研究结果清楚地表明,Vγ9 vδ2 T细胞释放干扰素-γ而不是IL-13 phosphoantigen刺激的反应。
后确认phosphoantigen-stimulated Vγ9 vδ2 T细胞产生干扰素-γ和肿瘤坏死因子-α之后,我们调查是否仅限于CD4细胞因子概要文件+,CD8+V或双重否定γ9 vδ2 T细胞。我们发现所有3 V的亚型γ9 vδ2 T细胞被发现在所有6捐助者测试,用双重否定细胞心态占据主导地位。3 V的重要比例γ9 vδ2 T细胞产生干扰素-子集γ和肿瘤坏死因子-α刺激后,显示CD4和CD8表达式不通过这些细胞对细胞因子的影响生产。
目前的发现与之前的研究一致表明,phosphoantigen-stimulated Vγ9 vδ2 T细胞释放细胞因子,促进Th1反应(12,14,33- - - - - -37]。我们也确认或由这些细胞IL-15增强Th1细胞因子的生产- 2 (36,38]。我们表明,CD4的第一次+,CD8+V,双重否定γ9 vδ2 T细胞亚群所有展览Th1细胞因子概要文件。我们的数据符合从我们以前的观测和其他phosphoantigen-stimulated Vγ9 vδ2 T细胞拥有Th1-promoting辅助活动对树突细胞,诱导他们释放il - 12但不成熟为抗原呈递细胞il - 10 (14,16),尽管Eberl和同事(12)报道,Vγ9 vδ2 T细胞可以诱导成熟单核细胞的抗原递呈细胞,刺激Th1和Th17细胞。尽管Vγ9 vδ2 T细胞似乎Th1抗病诱导剂,其他研究已经表明,这些细胞可以释放其他的子集cell-polarising细胞因子在不同条件下。Wesch和同事(35)报道,Vγ9 vδ2 T细胞刺激IPP的il - 12和anti-IL-4马伯产生干扰素- (Th1-priming条件)γ和肿瘤坏死因子-α,但当刺激存在il - 4和anti-12马伯(Th2启动)他们产生il - 4。Vermijlen和同事(38)报道,Vγ9 vδ2 T细胞刺激HMB-PP和2也可以产生IL-5 IL-13,但在协议与我们的结果,这些作者还发现,治疗Vγ9 vδ2 T细胞在缺乏- 2 phosphoantigen刺激足以诱发IL-13生产(38]。一个小的子集Vγ9 vδ2 T细胞的特点是CXCR5的表达和CD27也被报道释放il - 4和il - 10与合成phosphoantigen刺激后11]。IL-17和il - 22生成生产少数(< 0.1%)的Vγ9 vδ2 T细胞刺激与HMB-PP il - 1的存在βTGF -β和il - 6,或者IL-23也被报道(39]。因此,很明显,一些Vγ9 vδ2 T细胞可诱导产生各种细胞因子,但他们这样做是否在生理条件下尚不清楚。此外,这些细胞似乎占非常小的比例的外周血Vγ9 vδ2 T细胞,本研究中使用的条件下做出很小的贡献的整体细胞因子phosphoantigen-stimulated Vγ9 vδ2 T细胞。
总之,我们已经表明,IPP和小说phosphoantigen HMB-PP迅速激活一个强烈的促炎反应特定于Vγ9 vδ2 T细胞,从而显示了承诺作为免疫治疗剂,值得作进一步的评估。此外,我们确认Vγ9 vδ2 T细胞也对淋巴细胞生长因子。这些反应与新鲜、无教养的Vγ9 vδ2 T细胞类似与Vγ9 vδ2 T细胞的扩大在体外HMB-PP和[- 216]。未来的研究需要确定V刺激的影响γ9 vδ2 T细胞通过其他non-TCR刺激受体,如toll样受体(45,46]和NKG2D [47)和抑制性受体(51),切断各种costimulatory和抑制性受体的影响。澄清这些反应可能允许选择性诱导特定的Vγ9 vδ2 t细胞或功能子集,从而大大增强的免疫治疗的工具。
确认
作者感谢Hassan Jomaa阿明Reichenberg,马提亚Eberl HMB-PP。由于Conleth Feighery,约翰杰克逊,杰西塔凯利和安德鲁·霍根和梅丽莎·康罗伊Shijuan恩典曾庆红进行有益的讨论。这项工作是支持由爱尔兰科学工程和技术研究委员会健康研究委员会,爱尔兰科学基金会。