局部IL-23是皮肤常驻记忆TH17细胞增殖和保留所必需的

Local IL-23 is required for proliferation and retention of skin-resident memory TH17 cells

作者信息Sarah K Whitley, Mushi Li, Sakeen W Kashem, Toshiro Hirai, Botond Z Igyártó, Kelley Knizner, Jonhan Ho, Laura K Ferris, Casey T Weaver, Daniel J Cua, Mandy J McGeachy, Daniel H Kaplan
PMID36367947
发布时间2022-11-18
DOI10.1126/sciimmunol.abq3254

实验完整度

包含体外细胞系/小鼠模型、体内感染模型、人类患者样本、骨髓嵌合体及功能验证(如抗体阻断、细胞耗竭)和机制验证(如BrdU增殖、TUNEL凋亡),涉及多个独立证据层级。

主要模型

C57BL/6小鼠和Il23a−/−小鼠 17Tracker报告小鼠 Mgl2-DTR小鼠 银屑病患者皮肤活检样本 混合骨髓嵌合小鼠

重点核对

IL-23R抗体处理剂量和途径:700 μg,腹腔注射 CD301b+细胞耗竭:DT剂量和方案(1 μg负载剂量,100 ng维持剂量,每3-4天,持续14天) BrdU标记方案:注射1 mg后饮水0.8 mg/mL持续2周 C. albicans感染剂量:2x10^8 CFU 患者抗IL-23治疗类型和剂量:risankizumab 150 mg或guselkumab 100 mg

摘要

细胞因子IL-23对于非淋巴组织中自身免疫炎症的发展和维持至关重要,然而IL-23支持组织特异性免疫的机制仍不清楚。在小鼠中,我们发现循环记忆T细胞对于白色念珠菌皮肤感染的回忆保护不是必需的,而组织常驻记忆(TRM)细胞介导的白色念珠菌再感染保护需要IL-23。在原发性白色念珠菌感染消退后给小鼠施用抗IL-23R抗体导致皮肤中CD69+ CD103+组织常驻记忆Th17(TRM17)细胞丢失,临床抗IL-23治疗耗竭了银屑病患者的TRM17。IL-23受体阻断损害了TRM17细胞的增殖,但不影响凋亡敏感性或组织逸出。CD301b+髓系细胞产生的IL-23是白色念珠菌感染后皮肤中TRM17维持所必需的,而CD301b+细胞在咪喹莫特皮炎发展过程中是TRM17扩增所必需的。这项研究表明,局部产生的IL-23促进皮肤TRM17的原位增殖以支持其长寿和功能,并为IL-23阻断在银屑病治疗中的持久疗效提供了机制见解。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
IL-23如何支持皮肤中常驻记忆Th17细胞(TRM17)的维持和功能?
核心机制
局部IL-23(由CD301b+髓系细胞产生)通过促进TRM17的原位增殖来维持其皮肤驻留和功能,而非通过影响凋亡或组织逸出。
主要证据
小鼠模型中:IL-23R阻断或IL-23缺乏减少皮肤TRM17但非SLO,且BrdU掺入减少;CD301b+细胞耗竭或缺乏IL-23的骨髓嵌合体减少TRM17;人皮肤样本中,抗IL-23治疗减少TRM17且降低Ki67表达。
研究意义
揭示IL-23阻断治疗银屑病持久疗效的机制,可能为增强或减弱TRM17反应提供治疗策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

验证IL-23对皮肤记忆Th17细胞积累的作用

确定IL-23是否影响白色念珠菌特异性CD4+ T细胞在皮肤和次级淋巴器官中的积累

用WT和Il23a−/−小鼠经皮感染表达2W1S抗原的白色念珠菌,在不同时间点通过MHC-II四聚体染色检测皮肤和SLO中抗原特异性CD4+ T细胞的数量和频率。

2

表征皮肤TRM17的生成和持久性

验证C. albicans皮肤感染能否产生长期存在的TRM17并描述其表型和位置。

使用17Tracker报告小鼠,经皮感染C. albicans,在不同时间点通过流式细胞术、免疫荧光和viSNE分析皮肤中tdTomato+和Thy1.1+细胞的表型、数量和空间分布。

3

IL-23R阻断对TRM17持久性和宿主防御的影响

确定IL-23R信号是否对于已建立的TRM17在皮肤中的维持及其介导的回忆保护是必需的。

在C. albicans感染后第28天,给17Tracker小鼠注射抗IL-23R或同型对照抗体,14天后分析皮肤和SLO中tdTomato+ CD4+ T细胞的数量和表型;另外,在记忆小鼠中,在二次攻击前阻断IL-23R、TCRγδ、T细胞迁移(FTY720、抗CD49d、抗VCAM-1),24小时后测定皮肤CFU及IL-17A和IFNγ表达。

4

评估IL-23对TRM17原位增殖和凋亡的影响

确定IL-23是否通过促进局部增殖和/或抑制凋亡来维持TRM17。

在IL-23R阻断或同型对照处理期间,对小鼠进行BrdU标记(第28-42天),并通过流式细胞术和免疫荧光分析检测BrdU掺入及凋亡标志物(Annexin-V和TUNEL)在tdTomato+ CD4+ T细胞中的表达。

5

鉴定CD301b+髓系细胞作为IL-23来源

确定CD301b+髓系细胞是否是皮肤中维持TRM17所需IL-23的来源。

使用Mgl2-DTR小鼠,在记忆阶段通过白喉毒素耗竭CD301b+细胞,分析皮肤TRM17数量;并通过混合骨髓嵌合体(Mgl2-DTR + Il23a−/− → WT)特异性缺失CD301b+细胞中的IL-23,评估TRM17数量和增殖。

6

在咪喹莫特诱导的银屑病样皮炎模型中评估CD301b+细胞对TRM17扩增和疾病严重度的作用

确定CD301b+细胞是否驱动TRM17扩增并加重银屑病样皮肤炎症。

在C. albicans感染后第28天开始,每日局部涂抹咪喹莫特5天,并给予DT或PBS以耗竭CD301b+细胞,每天评估皮肤炎症评分(改良PASI),并分析TRM17数量、增殖(Ki67)和IL-17F表达。

7

在银屑病患者中验证IL-23阻断对TRM17的影响

确定临床抗IL-23治疗是否减少银屑病皮肤中的TRM17。

从接受抗IL-23治疗的中重度银屑病患者治疗前后取皮肤活检标本,通过免疫荧光和NanoString GeoMX DSP技术分析CD3+ T细胞亚群的数量、增殖和TRM标记表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
抗IL-23R中和抗体(克隆21A4)----
白喉毒素List Biological Laboratories--
抗TCRγδ抗体(克隆UC7-13D5)----
抗CD49d抗体(克隆PS/2)BioXCell--
抗VCAM-1抗体(克隆M/L-2.7)BioXCell--
芬戈莫德Cayman Chemical--
EasySep小鼠CD4+ T细胞分离试剂盒STEMCELL Technologies--
抗CD4抗体(GK1.5)BD Biosciences--
抗CD8α抗体(53-6.7)BioLegend--
抗CD44抗体(IM7)BioLegend--
抗TCRβ抗体(H57-597)BioLegend--
抗CXCR3抗体(CXCR3-173)BioLegend--
抗CD3抗体(17A2)BioLegend--
抗Thy1.2抗体(30-H12)BioLegend--
抗Thy1.1抗体(OX-7)BioLegend--
抗CD69抗体(H1.2F3)BioLegend--
抗CD103抗体(2E7)BioLegend--
抗CD45.2抗体(104)BioLegend--
抗CD27抗体(LG.3A10)BioLegend--
抗KLRG1抗体(2F1)BioLegend--
抗CD127抗体(A7R34)BioLegend--
抗IFNγ抗体(XMG1.2)Tonbo Biosciences--
BD LSRFortessa流式细胞仪BD Biosciences--
FlowJo软件TreeStar--
AccuCheck计数微球Thermo Fisher--
ProLong Gold抗淬灭封片剂含DAPIInvitrogen--
Alexa Fluor 647标记的抗小鼠CD4抗体BioLegend--
奥林巴斯荧光显微镜Olympus Corporation--
ApopTag荧光原位凋亡检测试剂盒Millipore Sigma--
5-溴-2'-脱氧尿苷Sigma--
BD Pharmingen BrdU流式试剂盒(APC)BD Biosciences--
Navy RINO裂解试剂盒Net Advance--
TRI试剂Sigma Aldrich--
High Capacity cDNA逆转录试剂盒Applied Biosystems--
TaqMan基因表达分析(Il23a, Il23r, Il12rb1)ThermoFisher--
抗人CD4单克隆抗体Invitrogen--
抗人IL-17A生物素化抗体R&D SystemsBAF317
抗人CD69抗体Novus Biologicals8B6
抗人CD103抗体AbcamEPR4166-2
重组抗Ki67抗体AbcamSP6
二抗----
Mantra定量病理成像显微镜PerkinElmer--
NanoString GeoMx数字空间分析仪NanoString--
Prism软件GraphPad--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
C. albicans皮肤感染
感染剂量:2x10^8 CFU;感染途径:经皮涂布;菌株:SC5314遗传改造表达2W1S;时间点:5-120天
阅读提示:Methods 'Candida albicans skin infection';Figure 1 legend
IL-23R阻断
抗体克隆:21A4;剂量:700 μg;给药途径:腹腔注射;时间:感染后28天开始,14天后分析
阅读提示:Figure 3A实验方案;Methods 'Inhibition of T cell migration into skin'
CD301b+细胞耗竭
DT剂量:1 μg负载剂量,100 ng维持剂量;给药途径:腹腔注射;频率:每3-4天,持续14天
阅读提示:Methods 'Dendritic cell depletion with diphtheria toxin';Figure 5A
TRM17增殖检测
BrdU剂量:1 mg腹腔注射,饮水0.8 mg/mL;标记时间:第28-42天;检测方法:BrdU流式试剂盒
阅读提示:Methods 'Assessment of T cell proliferation';Figure 4
银屑病患者样本分析
患者数量:5例;治疗类型:risankizumab 150 mg或guselkumab 100 mg;活检时间:治疗前和对后1周
阅读提示:Methods 'Patient specimens';Figure 7 legend