PD-1 発現細胞の標的除去は、末梢クローン削除を通じて免疫寛容を誘導する

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免疫寛容 PD-1 クローン削除 臓器移植 抗体介在消耗 移植片拒絶

末梢クローン削除によるPD-1発現細胞を標的とした免疫寛容の誘導

背景紹介

胸腺のネガティブセレクションを通じてT細胞受容体（TCR）ライブラリーを構築することは、自己寛容および臓器移植後の獲得性寛容を達成するための重要なプロセスです。しかし、末梢クローン削除の具体的なメカニズムが移植寛容を誘導できるかどうかはまだ明らかではありません。本研究の目的は、プログラムされた細胞死タンパク質1（PD-1）を発現する細胞を標的とすることで免疫寛容を誘導する可能性とメカニズムを探求することです。PD-1はT細胞活性化および疲弊プロセス中に顕著な表面受容体であり、慢性感染および腫瘍免疫逃避に重要な役割を果たします。

臓器移植後、PD-1は反応性T細胞の表面マーカーとして考えられ、同種抗原との遭遇後のクローン拡張と関連しています。本研究は、自己の抗体手段を用いてPD-1陽性細胞を削除し、TCRライブラリーを再構築し、小鼠移植モデルにおいて免疫寛容を促進するかどうかを探求することを目的としています。

出典と著者情報

本論文は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によって執筆されました。彼らは華中科技大学同済医学院付属同済病院心血管外科および臓器移植研究室、Houston Methodist Hospitalなどの機関に所属しています。この研究論文は2024年4月26日に発行された《Science Immunology》に掲載されました。

研究内容

研究フロー

実験フロー概説

研究はまず、小鼠全身抗原不一致（BALB/cからB6へ）および同系（B6からB6へ）心臓移植モデルおよび移植されたTCRトランスジェニックCD4+細胞を用いて、反応性T細胞の特定表面マーカーを識別および研究しました。フローサイトメトリー、RNAシーケンシング、および遺伝子編集小鼠モデルを用いて、反応性T細胞のクローン拡張およびPD-1発現が移植寛容に与える影響を研究しました。

具体的な実験手順

1.反応性T細胞のマーカー選定：移植後6日目に、フローサイトメトリーおよびRNAシーケンシングを用いてBALB/c-to-B6心臓移植モデル中の受容体脾臓のTEA TCRトランスジェニックCD4+細胞の表面マーカーの発現を評価しました。

2. PD-1の内因性免疫細胞への発現：同系脾臓および同種脾臓内のT細胞に対して単一細胞RNAシーケンシングを実施し、PD-1の発現レベルを特定しました。

3.内因性反応性T細胞のクローン拡張解析：単一細胞トランスクリプトームおよびTCRシーケンシングを通じて、移植後の反応性T細胞のPD-1発現とクローン拡張の相関性を評価しました。

4. PD-1陽性細胞の機能的表現型分析：PD-1陽性T細胞の増殖および効果分子の発現を検査し、反応性T細胞内での機能を評価しました。

データと結果の分析

RNAシーケンシングとデータ分析：研究は主成分分析（PCA）および遺伝子エンリッチメント分析を通じて、反応性T細胞内でのPD-1の顕著な上昇を特定し、フローサイトメトリーを通じてそのタンパク質レベルを検証しました。

PD-1の内因性T細胞での発現および機能分析：単一細胞RNAシーケンシングおよびTCRシーケンシングにより、クローン拡張度が高いCD8+ T細胞はPD-1を発現すると同時に、細胞毒性機能に関連する分子を濃縮することを示しました。

研究の主要な結果

  1. PD-1は反応性T細胞の表面マーカーである：TEA TCRトランスジェニックCD4+細胞に対する同種抗原との遭遇後、PD-1の発現が顕著に増加し、他のマーカーの発現変化は顕著ではありませんでした。

  2. 反応性T細胞のクローン拡張とPD-1発現の関連：単一細胞RNAシーケンシングおよびTCRシーケンシングによって、クローン拡張度が高いT細胞群がPD-1を発現すると同時に、より強い細胞毒性機能を示しました。

  3. PD-1陽性細胞の削除は移植寛容を促進する：PD-1dtr小鼠モデルを使用してDTR介在の細胞削除を行い、皮膚および心臓移植物の生存時間を顕著に延長させ、移植物に見られるPD-1陽性T細胞を削除した後、移植物拒絶の遅延が観察されました。

  4. 残存T細胞の応答特異性の分析：移植受容体中の残存T細胞に対して、体外実験ではBALB/c抗原への反応が顕著に減少したことが示され、PD-1陽性細胞の削除が特定の同種反応性T細胞に主に作用し、全体的な免疫抑制ではないことが示されました。

結論と意義

研究は、PD-1が反応性T細胞において重要な役割を果たし、PD-1陽性細胞を標的とした削除を通じて、末梢クローン削除によるTCRライブラリーの再構築が移植寛容を促進することを示しました。この方法は、移植受容者の免疫反応を調整するための新しい手段として、自己免疫疾患の治療にも応用される可能性があります。

研究のハイライト

  • 革新的技術：本研究はDTRメカニズムおよび特異的抗体削除戦略を利用し、PD-1陽性細胞が移植免疫寛容において重要な役割を果たすことを実証しました。

  • 科学的価値：PD-1が反応性T細胞のマーカーとして、移植および自己免疫環境下でTCRライブラリーを再構築するメカニズムを明らかにし、標的免疫調節の新しい理論的根拠を提供しました。

  • 臨床的意義：本研究の発展は、この免疫調節戦略が臨床移植および自己免疫疾患の治療に適用される可能性があることを示しており、伝統的な免疫抑制療法による感染リスクを減少させる手助けとなるでしょう。

本論文は多数の実験データおよび分析を通じて、PD-1を標的とした削除が免疫寛容の誘導において果たす役割およびその潜在的応用を詳細に示し、今後の研究および臨床応用に豊富な科学的基盤を提供しました。