Induction of immune tolerance by targeted depletion of PD-1 expressing cells through peripheral cloning

Introduction

La sélection négative du thymus, qui établit la bibliothèque du récepteur de cellules T (TCR), est un processus clé pour réaliser la tolérance immunitaire et l’acquisition de la tolérance après une transplantation d’organe. Cependant, il n’est pas encore clair si les mécanismes spécifiques de la délétion clonale périphérique peuvent induire une tolérance à la transplantation. Cette étude vise à explorer la faisabilité et les mécanismes d’induction de la tolérance immunitaire par la cible des cellules exprimant la protéine de mort cellulaire programmée 1 (PD-1). PD-1 est un récepteur de surface proéminant dans les processus d’activation et d’épuisement des cellules T, qui contribue significativement à l’échappement immunitaire dans les infections chroniques et le cancer.

Après une transplantation d’organe, le PD-1 est considéré comme un marqueur de surface de cellules T réactives, et est associé avec l’expansion clonale après la rencontre avec l’antigène allogène. Cette étude vise à déléter les cellules PD-1 positives à travers des moyens autonomes et anticorps, à remanier la bibliothèque TCR, et explorer si cela peut promouvoir la tolérance immunitaire dans le modèle de transplantation de souris.

Source et informations sur les auteurs

Cet article est conjointement rédigé par Jikai Cui, Heng Xu, Jizhang Yu, Shuan Ran, Xi Zhang, Yuan Li, Zhang Chen, Yuqing Niu, Song Wang, Weicong Ye, Wenhao Chen, Jie Wu, Jiahong Xia et d’autres, provenant du Département de chirurgie cardiovasculaire et du Laboratoire de transplantation d’organes affilié à l’École de médecine de Tongji de l’Université de science et technologie de Chine centrale, Houston Methodist Hospital et d’autres institutions. Cet article de recherche a été publié dans le numéro du 26 avril 2024 de la revue « Science Immunology ».

Contenu de la recherche

Processus de recherche

Résumé de la procédure expérimentale

L’étude a d’abord utilisé des modèles de transplantation cardiaque chez la souris avec une incompatibilité antigénique complète (BALB/c vers B6) et des modèles isogéniques (B6 vers B6), ainsi que des cellules CD4+ transgéniques TCR-TEA transférées, pour identifier et étudier les marqueurs de surface spécifiques de cellules T réactives. À travers la cytométrie en flux, le séquençage de l’ARN et les modèles de souris édités génétiquement, la recherche a étudié l’expansion clonale des cellules T réactives ainsi que l’impact de l’expression de PD-1 sur la tolérance de la transplantation.

Étapes expérimentales spécifiques

1. Tri des marqueurs des cellules T réactives : Au sixième jour après la transplantation, par cytométrie en flux et séquençage de l’ARN, analyse des cellules CD4+ transgéniques TCR-TEA dans la rate du receveur du modèle de transplantation de cœur BALB/c-B6, pour évaluer l’expression de ces marqueurs de surface.

2. Expression de PD-1 dans les cellules immunitaires endogènes : Séquençage de l’ARN à cellule unique des cellules T de la rate iso- et allo-, pour identifier les niveaux d’expression de PD-1.

3. Analyse de l’expansion clonale des cellules T réactives endogènes : À travers la transcriptomique à cellule unique et le séquençage du TCR, évaluer la corrélation entre l’expression de PD-1 dans les cellules T réactives après la transplantation et leur expansion clonale.

4. Analyse du phénotype fonctionnel des cellules positives pour PD-1 : Vérification de la prolifération des cellules T positives pour PD-1 et de l’expression de molécules effectrices, pour évaluer leur fonction dans les cellules T réactives.

Analyse des données et résultats

Séquençage de l’ARN et analyse des données : L’étude a identifié une up-régulation significative de PD-1 dans les cellules T réactives par analyse en composantes principales (ACP) et analyse d’enrichissement des gènes, et a validé ces niveaux de protéines par cytométrie en flux.

Expression et analyse fonctionnelle de PD-1 dans les cellules T endogènes : Le séquençage de l’ARN à cellule unique et du TCR a montré que les cellules T CD8+ avec une forte expansion clonale expriment PD-1 et sont enrichies en molécules fonctionnelles cytotoxiques.

Principaux résultats de la recherche

1. PD-1 est un marqueur des cellules T réactives : Pour les cellules CD4+ transgéniques TCR-TEA qui rencontrent l’antigène allogène, l’expression de PD-1 a augmenté considérablement, tandis que l’expression d’autres marqueurs n’a pas montré de changements significatifs.

2. L’expansion clonale des cellules T réactives est liée à l’expression de PD-1 : Par séquençage de l’ARN à cellule unique et du TCR, la recherche a révélé que les populations de cellules T avec une forte expansion clonale exprimaient PD-1 tout en montrant une fonction cytotoxique plus forte.

3. La délétion des cellules positives pour PD-1 promeut la tolérance à la transplantation : En utilisant le modèle de la souris PD-1dtr, à travers l’élimination des cellules induite par la toxine de la diphtérie récepteur (DTR), la survie des greffons de peau et de cœur a été significativement prolongée, et après l’élimination des cellules T positives pour PD-1 dans le greffon, un rejet retardé du greffon a été observé.

4. Analyse de la spécificité de la réponse des cellules T survivantes : Pour les cellules T résiduelles chez le receveur de la transplantation, les expériences in vitro ont montré que leur réaction aux antigènes de BALB/c était significativement réduite, indiquant que l’élimination des cellules positives pour PD-1 ciblait principalement les cellules T réactives spécifiques à l’allogène, plutôt qu’une suppression immunitaire globale.

Conclusion et signification

La recherche montre le rôle important du PD-1 dans les cellules T réactives, et que par la délétion ciblée des cellules positives pour PD-1, il est possible de remodeler la bibliothèque TCR par une délétion clonale périphérique, promouvant ainsi la tolérance immunitaire dans le modèle de transplantation chez la souris. Cette méthode offre non seulement une perspective pour la modulation de la réponse immunitaire chez les receveurs de transplantation, mais peut également être utilisée comme une stratégie potentielle pour le traitement des maladies auto-immunes.

Points forts de la recherche

• Technologie innovante: Cette étude a utilisé le mécanisme DTR et des stratégies spécifiques d’élimination des anticorps, confirmant l’importance des cellules positives pour PD-1 dans la tolérance immunitaire à la transplantation.
• Valeur scientifique: En révélant PD-1 comme marqueur des cellules T réactives, cette recherche fournit une nouvelle base théorique pour la modulation ciblée du système immunitaire dans les contextes de transplantation et d’auto-immunité.
• Signification clinique: Les développements de la recherche indiquent que cette stratégie de régulation immunitaire pourrait être applicable en pratique clinique dans les transplantations et le traitement des maladies auto-immunes, contribuant à réduire les risques d’infection liés aux thérapies traditionnelles d’immunosuppression.

Cet article présente en détail, à travers une série de données et d’analyses expérimentales, le rôle de la suppression ciblée de PD-1 dans l’induction de la tolérance immunitaire et ses applications potentielles, fournissant une riche base scientifique pour les recherches et applications cliniques futures.