含沙眼衣原体M278外膜肽的聚乳酸-聚乙二醇纳米颗粒经小鼠原代树突状细胞的胞膜窖介导内吞作用增强MHC II类和CD4+ T细胞介导的特异性免疫效应

Caveolin-mediated endocytosis of the Chlamydia M278 outer membrane peptide encapsulated in poly(lactic acid)-Poly(ethylene glycol) nanoparticles by mouse primary dendritic cells enhances specific immune effectors mediated by MHC class II and CD4+ T cells.

作者信息Saurabh Dixit, Rajnish Sahu, Richa Verma, Skyla Duncan, Guillermo H Giambartolomei, Shree R Singh, Vida A Dennis
PMID29324305
发布时间2018-03
DOI10.1016/j.biomaterials.2017.12.019

实验完整度

包含体外细胞模型(BMDCs)、免疫小鼠T细胞共培养、功能抑制实验(filipin III)、细胞运输成像等多层级验证。

主要模型

小鼠骨髓来源树突状细胞(BMDCs) C. muridarum免疫小鼠T细胞

重点核对

树突状细胞刺激浓度2.5 μg/mL M278和PPM的孵育时间24小时 共培养比例1:5(DC:T细胞) caveolin-1抑制剂filipin III浓度10 μg/mL T细胞增殖检测CFSE标记浓度5 μM

摘要

我们先前开发了一种沙眼衣原体纳米疫苗(PPM),通过将衣原体M278肽封装在聚乳酸-聚乙二醇生物可降解纳米颗粒中,该疫苗在小鼠中增强了衣原体特异性免疫效应反应。在此,我们研究了PPM与小鼠骨髓来源的树突状细胞(DCs)相互作用的机制,包括其摄取、运输和T细胞活化。我们的结果表明,PPM触发了效应细胞因子和趋化因子、表面活化标志物(Cd1d2、Fcgr1)、病原体感应受体(TLR2、Nod1)、共刺激分子(CD40、CD80、CD86)以及MHC I类和II类分子的表达增强。将PPM致敏的DCs与来自C. muridarium免疫小鼠的T细胞共培养,产生了增强的衣原体特异性免疫效应反应,包括CD3+淋巴细胞增殖、CD3+CD4+ IFN-γ分泌细胞以及CD3+CD4+记忆(CD44high和CD62high)和效应(CD44high和CD62low)表型。细胞内运输分析显示,PPM主要在内涵体中强烈表达并共定位。PPM还上调了DCs中内吞介质caveolin-1的转录和蛋白表达。更重要的是,特异性抑制caveolin-1导致PPM诱导的细胞因子和共刺激分子表达降低。我们的研究表明,PPM可能通过利用caveolin介导的内吞途径、内涵体加工和MHC II类呈递来增强摄取,从而增强由CD4+ T细胞介导的衣原体特异性免疫效应反应。

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
PPM纳米疫苗如何被树突状细胞摄取、加工并呈递,从而增强衣原体特异性免疫效应?
核心机制
PPM通过caveolin介导的内吞途径摄取,经内涵体加工避免溶酶体降解,并通过MHC II类呈递激活CD4+ T细胞,增强Th1型免疫效应。
主要证据
PPM刺激DCs上调共刺激分子和MHC II表达,与免疫小鼠T细胞共培养增强IFN-γ分泌和记忆/效应T细胞表型;抑制caveolin-1降低细胞因子和共刺激分子表达;免疫荧光显示PPM与内涵体及caveolin-1共定位。
研究意义
证明PLA-PEG可作为有效纳米递送系统,PPM作为衣原体纳米疫苗候选物,触发关键细胞免疫效应。

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

DC成熟与活化

评估PPM对DCs成熟和活化的影响

DCs用不同浓度和时间的M278、PPM或PPP刺激,收集上清和RNA,通过ELISA和qPCR检测细胞因子和趋化因子表达。

2

表面标志物和受体表达分析

检测PPM刺激的DCs表面标志物和病原体感应受体的表达变化

DCs刺激24小时后,通过流式细胞术检测CD80、CD86、CD40、MHC-I、MHC-II表达,通过qPCR检测Cd1d2、Fcgr1、TLR1、TLR2、Nod1、Nod2等基因表达。

3

T细胞共培养实验

评估PPM致敏的DCs对T细胞活化和效应功能的影响

DCs与M278、PPM或PPP共培养24小时后,与来自C. muridarum免疫或未免疫小鼠的纯化T细胞共培养48或120小时,检测细胞因子分泌、T细胞增殖和记忆/效应表型。

4

细胞内运输和共定位

确定PPM在DCs内的运输和加工途径

DCs刺激24小时后,用针对早期内涵体(EEA1)、晚期内涵体(Rab7)、内质网(calregulin)、溶酶体(LAMP-1)、MHC-I、MHC-II和caveolin-1的抗体进行免疫荧光染色,观察与M278的共定位。

5

内吞抑制实验

验证caveolin和网格蛋白在PPM摄取中的作用

DCs用caveolin-1抑制剂filipin III或网格蛋白抑制剂氯丙嗪预处理30分钟,然后刺激24小时,检测细胞因子表达和caveolin-1表达变化。

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
RPMI 1640培养基(含GlutaMax)Life Technologies--
Opti-EIA试剂盒BD-Biosciences--
ELISA MAX Deluxe试剂盒Biolegend--
TaqMan基因表达分析试剂Life Technologies--
RT2 Profiler PCR芯片(PAMM-406Z)Qiagen--
抗CD11c-APC-Cy7抗体BD561241
抗MHC-I-A647抗体BD562832
抗MHC-II-PE抗体BD558593
抗CD86-FITC抗体BD553691
抗CD80-PECy-7抗体BD562504
抗CD40-BV421抗体BD562846
抗CD3-APC-Cy7抗体BD560590
抗CD4-PerCP-Cy5.5抗体BD550954
抗CD62L-APC抗体BD553152
抗CD44-PE抗体BD553134
抗CD90.2磁珠Miltenyi Biotech--
抗PE-CD90.2抗体eBioscience--
非律平IIISigma-Aldrich--
盐酸氯丙嗪Sigma-Aldrich--
Cell-Trace CFSE细胞增殖检测试剂盒Thermo Fisher ScientificC34554
抗EEA1抗体(G4)Santa Cruz Biotechnologysc-137130
抗钙网蛋白抗体(F4)Santa Cruz Biotechnologysc-373863
抗Rab7抗体Bioss Antibodies Inc.bs-6703R
抗caveolin-1抗体Bioss Antibodies Inc.bs-1453R
抗LAMP-1抗体Bioss Antibodies Inc.bs-1970R
抗MHC-I抗体Biolegend107650
抗MHC-II抗体Biolegend114712
Alexa-fluor 594标记二抗Thermo Fisher Scientific--
Alexa-fluor 546标记二抗Thermo Fisher Scientific--
Alexa-fluor 488标记二抗Thermo Fisher Scientific--
DAPI----
RNeasy试剂盒Qiagen--
superscript vilo cDNA合成试剂盒Life Technologies--
Reaction Ready第一链cDNA合成试剂盒Qiagen--
TaqMan PreAmp预扩增混合液Life Technologies--
重组GM-CSFBiolegend--
胎牛血清Life Technologies--
ACK红细胞裂解液Life Technologies--
抗生素-抗真菌剂Life Technologies--
PEG-b-PLA双嵌段共聚物Polysciences Inc.--
聚乙烯醇Sigma-Aldrich--
乙酸乙酯Sigma-Aldrich--
鼠衣原体Virusys Corporation--
抗CD16/CD32受体封闭抗体BD Bioscience--
抗C. trachomatis MOMP多克隆抗体Fitzgerald20C-CR2104GP
BD Cytofix/Cytoperm试剂盒BD554714
布雷菲德菌素ABD--
BD LSR II流式细胞仪BD Bioscience--
Nikon Eclipse Ti荧光显微镜Nikon Instruments--
Applied Biosystems ViiA 7实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--

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
DC培养
BALB/c小鼠年龄(6-8周)、性别(雌性)、DC分化培养基成分(RPMI 1640 + 20 ng/mL rGM-CSF + 50 μM 2-巯基乙醇 + 10% FBS + 抗生素-抗真菌剂)、细胞密度(1×10^6)、培养时间(8天)、换液时间(第2、4、6天)
阅读提示:Methods 2.3
PPM刺激DC
刺激浓度(2.5 μg/mL)、刺激时间(24小时)、对照(PPP等效重量、未刺激DC)、孵育条件(37°C、5% CO2)
阅读提示:Methods 2.4
T细胞共培养
DC:T细胞比例(1:5)、共培养时间(48或120小时)、T细胞来源(C. muridarum免疫或未免疫小鼠)、免疫剂量(1×10^5 IFU/小鼠)
阅读提示:Methods 2.8, 2.9
内吞抑制实验
filipin III浓度(10 μg/mL)、氯丙嗪浓度(10 μg/mL)、预处理时间(30分钟)
阅读提示:Methods 2.12
流式细胞术
抗体浓度(0.250 μg/100 μL)、样本事件数(至少1×10^5)、Fc受体封闭时间(15分钟)
阅读提示:Methods 2.7