Pandemrix相关发作性睡病1型中对甲型流感H1N1 T细胞表位的增强识别及与蛋白O-甘露糖转移酶1的交叉反应性

Enhanced influenza A H1N1 T cell epitope recognition and cross-reactivity to protein-O-mannosyltransferase 1 in Pandemrix-associated narcolepsy type 1.

作者信息A Vuorela, T L Freitag, K Leskinen, H Pessa, T Härkönen, I Stracenski, T Kirjavainen, P Olsen, O Saarenpää-Heikkilä, J Ilonen, M Knip, A Vaheri, M Partinen, P Saavalainen, S Meri, O Vaarala
PMID33863907
发布时间2021-04-16
DOI10.1038/s41467-021-22637-8

实验完整度

高

包含体外T细胞表位筛选、患者PBMC功能验证、RNA-seq转录组分析、TCR克隆型分析和血浆自身抗体检测等多个独立证据层级,并明确功能与机制验证。

主要模型

Pandemrix相关NT1患儿PBMC Pandemrix疫苗接种的健康对照儿童PBMC HLA-DQ6.2转基因小鼠脾细胞

重点核对

HLA-DQB1*0602阳性状态确认 Pandemrix疫苗接种状态及时间 刺激肽NA175–189和POMT1675–689的浓度(10 μM) 刺激培养时间(6天) T细胞应答检测方法(FMIA、RT-qPCR、RNA-seq)

摘要

发作性睡病1型(NT1)是一种慢性神经系统疾病,与HLA-DQB1*0602强相关,提示其具有免疫学起源。在AS03佐剂补充的甲型H1N1流感疫苗Pandemrix免疫的儿童或青少年中,NT1风险增加。我们在此表明,儿科Pandemrix相关NT1患者对病毒表位神经氨酸酶175–189(NA175–189)和核蛋白214–228(NP214–228)具有增强的T细胞免疫,但也对NA175–189模拟肽、脑自身表位蛋白O-甘露糖转移酶1(POMT1675–689)产生应答。流感病毒特异性T细胞和T细胞交叉反应在NT1中的致病作用由IFN-γ、穿孔素1和颗粒酶B的上调,以及在刺激肽NA175–189或POMT1675–689时T细胞受体TRAV10/TRAJ17和TRAV10/TRAJ24克隆型的汇聚选择所支持。此外,在Pandemrix接种的儿童或青少年中,抗POMT1血清自身抗体增加。这些结果因此将POMT1确定为NT1中T细胞和B细胞识别的潜在自身抗原。

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
Pandemrix疫苗接种后NT1患儿是否对甲型H1N1流感病毒表位表现出增强的T细胞免疫,并是否存在与脑自身抗原的交叉反应。
核心机制
流感病毒NA表位与脑蛋白POMT1表位之间的分子模拟导致交叉反应性T细胞和B细胞自身免疫,涉及TRAV10/TRAJ17和TRAV10/TRAJ24克隆型的汇聚选择。
主要证据
Pandemrix相关NT1患者PBMC对NA175–189和NP214–228及POMT1675–689的IFN-γ反应增强,RNA-seq显示IFN-γ、穿孔素1、颗粒酶B上调,TCR测序发现TRAV10/TRAJ17和TRAV10/TRAJ24克隆型上调,血浆中抗POMT1抗体增加。
研究意义
研究结果提示POMT1可能是NT1中T细胞和B细胞识别的自身抗原,为Pandemrix疫苗接种后NT1的自身免疫机制提供了证据,并可能作为潜在的生物标志物。

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

流感病毒T细胞表位筛选

鉴定Pandemrix疫苗株中能被HLA-DQ6.2限制性T细胞识别的表位。

使用覆盖HA、NA和NP的15聚体肽池刺激HLA-DQ6.2转基因小鼠脾细胞,通过RT-qPCR和FMIA检测IFN-γ和IL-2表达,随后用单肽验证。

2

患者PBMC中表位确认与定位

验证NT1患者对候选病毒表位是否具有增强的T细胞反应,并确定核心表位区域。

使用预选单肽刺激NT1患者和健康对照PBMC,通过FMIA检测IFN-γ和IL-2分泌;使用重叠肽进行表位定位。

3

预测交叉反应性自身表位

寻找与病毒表位同源的人类蛋白序列,预测潜在的自身抗原表位。

使用blastp将病毒表位序列与人类蛋白质组比对,识别同源序列。

4

交叉反应性T细胞验证

验证预测的自身表位是否能被NT1患者T细胞识别,并评估其与病毒表位的交叉反应性。

用POMT1675–689和SNTG1330–344肽刺激患者和对照PBMC,通过FMIA检测IFN-γ分泌,并分析IFN-γ反应与病毒肽刺激的相关性。

5

转录组分析

表征NA175–189和POMT1675–689刺激后的基因表达谱,揭示效应细胞类型和致病途径。

对刺激后的PBMC进行RNA-seq,比较NT1患者和健康对照的差异表达基因,并分析FACS分选的CD4+和CD8+ T细胞。

6

TCR库分析

在克隆水平上验证交叉反应性,寻找共享的TCR克隆型。

对刺激后的PBMC进行TCR α链和β链测序,分析克隆型丰度变化,确定共享克隆型。

7

自身抗体检测

检测Pandemrix疫苗接种后儿童血浆中是否存在抗POMT1自身抗体。

使用放射性免疫沉淀法检测血浆中POMT1抗体水平,比较疫苗接种者和未接种者。

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。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
验证机制链路

产品清单

实验环节名称品牌货号
Pandemrix疫苗GlaxoSmithKline Biologicals--
RPMI 1640培养基Sigma-Aldrich--
胎牛血清Sigma-Aldrich--
青霉素/链霉素Sigma-Aldrich--
L-谷氨酰胺Sigma-Aldrich--
HEPES缓冲液Sigma-Aldrich--
抗CD3抗体eBioscience--
抗CD28抗体eBioscience--
无内毒素卵清蛋白Hyglos--
重组甲型流感H1N1血凝素Sino Biological11085-V08H
重组甲型流感H1N1神经氨酸酶Sino Biological11058-V01H
重组甲型流感H1N1核蛋白Sino Biological11675-V08B
无内毒素重组人POMT1蛋白Origene--
无内毒素重组人γ1互生蛋白----
热灭活AB血清Innovative Research--
二甲基亚砜Sigma-Aldrich--
庆大霉素Sigma-Aldrich--
Ficoll分离液GE Healthcare--
破伤风类毒素----
抗CD3-Efluor 610抗体BioLegend--
抗CD4-FITC抗体BD Pharmingen--
抗CD8-AF700抗体eBioscience--
SYTOX® Blue染料Thermo Fisher Scientific--
BD Influx流式细胞分选仪BD Biosciences--
RNeasy Mini试剂盒Qiagen--
高容量cDNA逆转录试剂盒Applied Biosystems--
TaqMan基因表达检测(IFN-γ)Applied BiosystemsMm01168134_m1
TaqMan基因表达检测(Rn18S)Applied BiosystemsMm03928990_g1
TaqMan® Fast Universal PCR预混液Applied Biosystems--
StepOne Plus实时PCR仪Applied Biosystems--
人Milliplex MAP试剂盒MilliporeHCYTMAG-60K
小鼠Milliplex MAP试剂盒MilliporeMCYTMAG-70K
Magpix检测仪Luminex Corp.--
xPONENT软件Luminex Corp.--
Bio-Plex 200系统BIO-RAD Laboratories--
Bio-Plex Manager软件BIO-RAD Laboratories--
RLT裂解缓冲液Qiagen--
QIAshredder柱Qiagen--
NanoDrop分光光度计Thermo Fisher Scientific--
RNAlater保存液Thermo Fisher Scientific--
Dynabeads链霉亲和素磁珠Thermo Fisher Scientific--
polyT尾索引寡核苷酸Integrated DNA Technologies--
Maxima H逆转录酶Thermo Fisher Scientific--
RNA酶抑制剂Lucigen--
模板转换寡核苷酸Integrated DNA Technologies--
T100热循环仪Bio-Rad--
HiFi热启动预混液Kapa Biosystems--
HighPrep PCR纯化试剂MAGBIO--
Nextera XT文库制备试剂盒Illumina--
Illumina NextSeq 500测序仪Illumina--
Qubit 2荧光计Invitrogen--
Qubit DNA HS检测试剂盒Thermo Fisher Scientific--
LabChip GXII Touch HT电泳系统PerkinElmer--
DNA高灵敏度检测试剂盒PerkinElmer--
DNA 5K/RNA/电荷变异分析芯片PerkinElmer--
MiSeq v3 600循环测序试剂盒Illumina--
Illumina MiSeq测序仪Illumina--
pTNT载体GenScript--
DH5α感受态细胞ThermoFisher--
TNT偶联网织红细胞裂解物系统Promega--
35S-甲硫氨酸Perkin Elmer--
NAP-5脱盐柱GE Healthcare--
蛋白A-琼脂糖----
1450 MicroBeta Trilux液体闪烁计数器Perkin Elmer--

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
T细胞表位筛选(小鼠)
Pandemrix疫苗来源与剂量;HLA-DQ6.2转基因小鼠年龄、性别;免疫途径(肌肉注射);免疫时间(0天和14天);脾细胞采集时间;肽库组成与浓度;刺激时间与检测方法
阅读提示:Methods: Vaccine, Mice, Mouse spleen cell stimulation; Figure legends 2
患者PBMC刺激
PBMC制备方法;刺激肽浓度(10 μM);培养时间(6天);培养基与补充成分;细胞数(2×10^5/孔);刺激物(肽、蛋白对照)
阅读提示:Methods: Human PBMC stimulation; Figure legends 3-5
RNA-seq
RNA提取方法;测序平台(NextSeq 500);分析流程(STAR, edgeR);差异表达基因筛选标准(p<0.01,BH校正);样本量(患者与对照数)
阅读提示:Methods: RNA Sequencing, Read alignment and generation of digital expression data; Figure legends 6
TCR测序
TCR文库构建方法;测序平台(MiSeq);分析工具(MiXCR, VDJtools);数据处理(降采样,过滤);统计检验(Rank Products test)
阅读提示:Methods: TCR sequencing, TCR analysis; Figure legends 8, 9
POMT1抗体检测
血浆样本类型与体积;POMT1抗原的放射性标记方法;RIA具体操作步骤;结果单位(RU)
阅读提示:Methods: Plasma POMT1 antibody radioimmunoassay; Figure legend 10