AAV1载体的肌肉定向递送导致非人灵长类与人类中衣壳特异性T细胞耗竭

Muscle-Directed Delivery of an AAV1 Vector Leads to Capsid-Specific T Cell Exhaustion in Nonhuman Primates and Humans

作者信息Gwladys Gernoux, Alisha M Gruntman, Meghan Blackwood, Marina Zieger, Terence R Flotte, Christian Mueller
PMID31982038
期刊Mol Ther
发布时间2020-03-04
DOI10.1016/j.ymthe.2020.01.004

实验完整度

包含非人灵长类(3种给药途径)和人类患者样本两个独立证据层级,并通过流式、免疫组化和PD1阻断实验进行了功能与机制验证。

主要模型

恒河猴肌肉注射模型(ssAAV1-CB-rhAAT-cMyc) AATD患者样本(PBMCs和肌肉组织)

重点核对

AAV1载体剂量为6e12 vg/kg,给药途径包括IM、VLP和IAPD Treg定义为CD3+CD4+Helios+Foxp3+细胞,耗竭T细胞定义为CD3+CD8+PD1+细胞 分析时间点为注射后第21天和第60天 PD1/PDL1阻断实验:PBMCs用AAV1免疫优势肽刺激48小时,阻断组与非阻断组比较IFNγ分泌 IFNγ ELISpot阳性判定标准为每10^6细胞斑点形成单位>50且高于对照3倍

摘要

随着美国食品药品监督管理局(FDA)和欧洲药品管理局(EMA)对Zolgensma、Luxturna和Glybera的批准,重组腺相关病毒(rAAVs)被认为是基因转移的有效工具。然而,动物和人类研究表明,肌肉内(IM)AAV递送可触发针对AAV衣壳和/或转基因的免疫反应。在人类中,IM递送rAAV1也被描述为诱导对rAAV的耐受,其特征是外周存在衣壳特异性调节性T细胞(Tregs)。为了理解耐受机制及其涉及的参数,我们在恒河猴中测试了3种肌肉定向给药途径:IM递送、静脉肢体灌注和动脉内推注停留法。这3种方法均耐受良好,并导致转基因表达。有趣的是,肌肉中的基因转移在注射后第21天和第60天原位导致Tregs和耗竭T细胞浸润。在人类样本中,对这些细胞功能的深入分析表明,衣壳特异性耗竭T细胞在载体递送后至少5年仍可检测到,且通过阻断检查点通路可逆转耗竭。总体而言,我们的研究表明,肌肉基因转移后持续的转基因表达由Tregs和耗竭T细胞介导。

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
肌肉内AAV1载体递送后,是否通过调节性T细胞和耗竭T细胞介导免疫耐受,从而维持转基因的持续表达?
核心机制
肌肉内基因转移后,衣壳特异性T细胞发生耗竭,且Tregs浸润,二者共同抑制细胞毒性免疫应答,从而维持转基因表达。
主要证据
恒河猴中检测到Tregs和耗竭T细胞浸润,AATD患者中阻断PD1通路后IFNγ分泌增加(44%),证实T细胞耗竭可逆。
研究意义
表明肌肉内基因转移可诱导调节性T细胞和耗竭T细胞,为开发更安全的基因转移方案和新的免疫调节策略提供基础。

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

非人灵长类实验设计与载体递送

比较不同给药途径对转基因表达和免疫反应的影响

对恒河猴进行IM、VLP和IAPD三种途径递送ssAAV1-CB-rhAAT-cMyc载体,并检测血清中rhAAT-cMyc蛋白表达水平。

2

原位免疫细胞浸润分析

检测注射部位肌肉中Tregs和耗竭T细胞的存在

在注射后第21天和第60天收集肌肉样本,通过流式细胞术和免疫组化分析Tregs(CD3+CD4+Helios+Foxp3+)和耗竭T细胞(CD3+CD8+PD1+)的浸润情况。

3

人类患者样本的功能验证

验证AATD患者中T细胞耗竭的功能性

从AATD患者(5年前接受IM AAV1注射)分离PBMCs,用AAV1衣壳肽刺激,并在有无PD1/PDL1阻断抗体的情况下进行IFNγ ELISpot检测。

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
抗人FoxP3流式试剂盒BioLegend--
BD FACS LSRII流式细胞仪BD Biosciences--
抗人CD3抗体DakoA0452
抗人CD4抗体BioLegend317402
抗人CD8抗体Bio-RadMCA351GT
抗人FoxP3抗体Invitrogen14-4777-82
抗人PD1抗体BioLegend329902
山羊抗兔Alexa Fluor 555偶联抗体InvitrogenA32732
山羊抗小鼠Alexa Fluor 647偶联抗体InvitrogenA21242
山羊抗大鼠Alexa Fluor 647偶联抗体InvitrogenA21247
山羊抗小鼠Alexa Fluor 488偶联抗体InvitrogenA21121
DAPISigma Aldrich10236276001
Leica DM5500B显微镜Leica--
人IFN-γ ELISpot试剂盒MABTech--
iSpot ELISpot读数仪ELR068IFLAID--
PD1/PDL1抗体BioLegend--
Galacto-Star试剂盒Applied Biosystems--
抗人IgG HRP抗体Bethyl LaboratoriesA80-104P
TMB底物BD Biosciences--
VersaMax酶标仪Molecular Devices--
脱氧核糖核酸酶IZymo Research--
胶原酶Roche--
石蜡切片----

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
非人灵长类动物研究
动物物种(恒河猴)、AAV1 NAb滴度≤1:10、载体剂量(6e12 vg/kg)、给药途径(IM、VLP、IAPD)及具体流程、样本采集时间点(第21天和第60天)
阅读提示:Materials and Methods:Study Design - Nonhuman Primate Study
流式细胞术分析
表面和胞内标记物(CD3/CD4/Helios/FoxP3/CD25和CD3/CD8/PD1/CD69)、染色步骤、抗体克隆和浓度、使用仪器(BD FACS LSRII)和软件(FlowJo v10.1)
阅读提示:Materials and Methods:Flow Cytometry
IFNγ ELISpot和PD1/PDL1阻断
PBMCs来源(AATD患者)、肽库(AAV1重叠肽和免疫优势肽)及浓度、刺激时长(48小时)、PD1/PDL1抗体(BioLegend)和同型对照、阳性判定标准(>50 SFU/1e6 cells和3倍以上)
阅读提示:Materials and Methods:IFNγ ELISpot Assay 和 PD1/PDL1 Blocking Assay