CD155免疫检查点的过度活跃抑制了冠状动脉疾病患者的抗病毒免疫

Hyperactivity of the CD155 immune checkpoint suppresses anti-viral immunity in patients with coronary artery disease

作者信息Tuantuan V Zhao, Zhaolan Hu, Shozo Ohtsuki, Ke Jin, Bowen Wu, Gerald J Berry, Robert L Frye, Jörg J Goronzy, Cornelia M Weyand
PMID36860353
发布时间2022-07
DOI10.1038/s44161-022-00096-8

实验完整度

高

包含临床样本分析、体外细胞实验、功能验证、机制研究(m6A位点鉴定、荧光素酶报告实验)及体内NSG小鼠模型验证。

主要模型

健康人与CAD患者外周血单核细胞来源的巨噬细胞 CD14+单核细胞 免疫缺陷NSG小鼠人源化模型 人动脉粥样硬化斑块组织

重点核对

病毒抗原刺激浓度(1μg/ml)及刺激时间(5天) 巨噬细胞分化条件(M-CSF 20ng/ml,5天;LPS 100ng/ml和IFN-γ 100U/ml,24小时) CD155和METTL3 siRNA敲低(10 nM) m6A抑制剂3-DAA处理 体内模型中细胞转移数量(1×10^7 PBMC,1×10^6 Mϕ)和免疫方案(10μg SARS-CoV-2蛋白)

摘要

先前存在的心血管疾病是抗病毒免疫力弱的风险因素,但其潜在机制仍未明确。在此,我们报告冠状动脉疾病(CAD)患者具有巨噬细胞(Mϕ),它们主动抑制针对两种病毒抗原的辅助性T细胞诱导:SARS-CoV2刺突蛋白和爱泼斯坦-巴尔病毒(EBV)糖蛋白350。CAD Mϕ过表达甲基转移酶METTL3,促进脊髓灰质炎病毒受体(CD155)mRNA中N⁶-甲基腺苷(m6A)的积累。CD155 mRNA 3'UTR中1635和3103位点的m6A修饰稳定了转录本并增强了CD155表面表达。因此,患者的Mϕ大量表达免疫抑制性配体CD155,并向表达CD96和/或TIGIT受体的CD4+ T细胞传递负信号。METTL3hi CD155hi Mϕ的抗原呈递功能受损,在体外和体内削弱了抗病毒T细胞反应。LDL及其氧化形式诱导了免疫抑制性Mϕ表型。未分化的CAD单核细胞具有高甲基化的CD155 mRNA,提示骨髓中的转录后RNA修饰在塑造CAD抗病毒免疫中起作用。

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
冠状动脉疾病患者为何不能有效产生针对病毒抗原(如SARS-CoV2和EBV)的适应性免疫反应,其潜在机制是什么?
核心机制
CAD患者的巨噬细胞过表达METTL3,导致CD155 mRNA的m6A修饰增强(特别是3'UTR的1635和3103位点),增加mRNA稳定性并上调表面CD155表达,CD155与T细胞上的TIGIT/CD96受体结合传递抑制信号,从而抑制抗病毒T细胞反应。
主要证据
体外抗原呈递实验显示CAD患者的Mϕ诱导T细胞应答能力减弱,且与CD155表达负相关;抗CD155抗体或CD155 siRNA敲低可恢复T细胞反应;METTL3敲低或3-DAA处理降低CD155表达并恢复T细胞功能;体内NSG小鼠模型证实METTL3或CD155敲低可增强抗病毒T细胞反应。
研究意义
该研究揭示了CD155免疫检查点在心血管疾病相关免疫缺陷中的作用,提出了靶向m6A调控(如METTL3或CD155)或CD155/TIGIT/CD96通路作为增强高危个体抗病毒免疫的潜在治疗策略。

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

评估CAD患者的抗病毒T细胞反应

确定CAD患者对SARS-CoV2和EBV抗原的T细胞反应是否存在缺陷

分离健康对照和CAD患者的PBMC,用SARS-CoV2刺突蛋白和核衣壳蛋白或EBV gp350刺激5天,检测IFN-γ分泌和CD69+CD40L+ T细胞频率。

2

验证巨噬细胞在抗原呈递中的作用

探究CAD患者的巨噬细胞是否具有抗原呈递缺陷

将健康或CAD单核细胞分化为巨噬细胞,负载病毒抗原后与自体T细胞共培养,检测再刺激后的IFN-γ和CD69+CD40L+ T细胞频率。

3

体内验证抗病毒T细胞反应

在体内环境中确认CAD患者T细胞和巨噬细胞对病毒抗原的反应缺陷

将健康或CAD患者的PBMC和自体巨噬细胞转移到NSG小鼠,免疫SARS-CoV-2蛋白,一周后检测脾脏中人CD4+CD38+ T细胞频率。

4

鉴定关键免疫检查点分子

确定导致CAD巨噬细胞抑制T细胞反应的共刺激/共抑制分子

分析健康与CAD巨噬细胞的共刺激/共抑制分子转录谱,发现CD155显著上调,并通过流式和免疫荧光验证蛋白表达。

5

验证CD155的功能作用

证实CD155在CAD巨噬细胞中抑制抗病毒T细胞反应中的作用

使用抗CD155阻断抗体或CD155 siRNA敲低,评估对T细胞IFN-γ和CD69+CD40L+细胞频率的影响;并在体内模型中验证CD155敲低的效果。

6

确定CD155受体在T细胞上的表达

鉴定与CD155相互作用的T细胞受体及其表达模式

通过流式分析CD4+记忆T细胞在抗CD3/CD28刺激后的TIGIT、CD96、PD-1和CD226表达,并检查病毒抗原反应性T细胞上TIGIT和CD96的表达。

7

研究METTL3对CD155表达的作用

确定METTL3调控CD155 mRNA稳定性的机制

通过放线菌素D实验测定CD155 mRNA半衰期;RT-PCR和Western检测METTL3表达;siRNA敲低METTL3后检测CD155 mRNA和蛋白水平。

8

鉴定m6A修饰位点及功能验证

确认CD155 mRNA上的特异性m6A位点及其对mRNA稳定性和表达的功能影响

通过m6A-RT-PCR定位m6A位点;构建3'UTR突变载体进行双荧光素酶报告实验;Me-RIP验证m6A富集。

9

验证METTL3对T细胞反应的影响

证实METTL3在CAD巨噬细胞介导的T细胞抑制中的作用

在CAD Mϕ中敲低METTL3或抑制m6A,评估对病毒抗原诱导的T细胞IFN-γ和CD69+CD40L+细胞频率的影响;体内实验验证METTL3敲低的作用。

10

探索METTL3高表达的上游诱导因素

确定CAD患者单核细胞中METTL3和CD155高表达的环境因素

分析健康单核细胞在含不同脂质血浆或oxLDL、LDL、LPS等刺激下METTL3和CD155 mRNA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
Lymphoprep分离液STEMCELL Technologies--
EasySep人记忆CD4+ T细胞富集试剂盒STEMCELL Technologies19157
EasySep人单核细胞分离试剂盒STEMCELL Technologies19359
EasySep人初始CD4+ T细胞分离试剂盒IISTEMCELL Technologies17555
巨噬细胞集落刺激因子Biolegend--
胎牛血清Lonza--
脂多糖Sigma-Aldrich--
干扰素-γSino Biologicals--
Accutase细胞分离溶液Innovative Cell Technologies--
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
siRNA(CD155或METTL3)Santa Cruz Biotechnology--
IFN-γ高灵敏度人ELISA试剂盒abcam--
Brilliant Violet 785标记抗人CD154抗体Biolegend310842
Brilliant Violet 510标记抗人CD69抗体Biolegend310936
Brilliant Violet 421标记抗人CD3抗体Biolegend344834
PE/Cyanine7标记抗人CD4抗体Biolegend343574
Brilliant Violet 650标记抗人CD8抗体Biolegend344730
APC/Cyanine7标记抗人CD45RA抗体Biolegend304128
FITC标记抗人CD45RO抗体Biolegend304242
PerCP/Cyanine5.5标记抗人CD38抗体Biolegend356614
Brilliant Violet 711标记抗人CD163抗体Biolegend333630
PE/Cyanine7标记抗人CD45抗体Biolegend368532
Brilliant Violet 711标记抗人CD4抗体Biolegend317439
Pacific Blue标记抗人HLA-DR抗体Biolegend307624
APC标记抗人CD206抗体Biolegend321110
PE标记抗人CD155抗体Biolegend337610
CD155单克隆抗体Thermo Fisher ScientificMA5-13493
CD68单克隆抗体Thermo Fisher ScientificMA5-13324
METTL3(E3F2A)兔单克隆抗体Cell Signaling Technology86132S
山羊抗兔IgG(H+L)Alexa Fluor 488Thermo Fisher ScientificA-11008
山羊抗小鼠IgG(H+L)Alexa Fluor 594Thermo Fisher ScientificA-31635
RIPA裂解缓冲液Abcam--
蛋白酶抑制剂Thermo Fisher Scientific--
SDS-PAGE凝胶Bio-Rad4561083
PVDF膜Bio-Rad1620177
抗兔IgG HRP标记抗体Cell Signaling Technology7074S
SuperSignal West Femto高灵敏度底物Thermo Fisher Scientific34094
Direct-zol RNA MiniPrep试剂盒Genesee Scientific--
High-Capacity cDNA反转录试剂盒Thermo Fisher Scientific--
SYBR Green qPCR预混液Bimake--
RealPlex2梯度PCR仪Eppendorf--
EpiQuik CUT&RUN m6A RNA富集试剂盒EpiGentekP-9018
pMIR-REPORT载体Thermo Fisher--
双荧光素酶报告分析系统Promega--
LIVE/DEAD细胞成像试剂盒Thermo Fisher Scientific--
Pierce LDH细胞毒性分析Thermo Fisher Scientific--
AlamarBlue细胞活力试剂Thermo Fisher Scientific--
氧化低密度脂蛋白----
低密度脂蛋白----

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
患者特征
CAD患者纳入标准:需有冠状动脉旁路移植术、冠状动脉支架置入术或心肌梗死病史,且事件后至少90天;健康对照需排除心血管疾病。
阅读提示:Methods部分的Patients小节
细胞分离
PBMC分离方法(密度梯度离心)、单核细胞分离试剂盒(EasySep #19359)、T细胞分离试剂盒(EasySep #19157和#17555)。
阅读提示:Methods部分的Cell culture小节
巨噬细胞分化
单核细胞用M-CSF(20ng/ml)培养5天,然后LPS(100ng/ml)和IFN-γ(100U/ml)刺激24小时。
阅读提示:Methods部分的Cell culture小节
抗原呈递实验
PBMC与病毒抗原(1μg/ml)共培养5天;再刺激时用抗原负载的巨噬细胞(2×10^5)与T细胞共培养6小时。
阅读提示:Methods部分的In vitro Antigen Presentation Assay小节
CD155和METTL3敲低
使用Lipofectamine 3000转染10 nM siRNA(CD155或METTL3)于巨噬细胞。
阅读提示:Methods部分的Cell culture小节
RNA稳定性实验
放线菌素D处理浓度(3μg/ml或10μg/ml),时间点0,2,4,8小时。
阅读提示:Methods部分的RNA decay assays小节
m6A位点检测和Me-RIP
m6A-RT-PCR使用BstI和MRT酶;Me-RIP使用EpiQuik CUT&RUN m6A RNA Enrichment Kit(P-9018)。
阅读提示:Methods部分的m6A RNA enrichment和RT-PCR based quantification of m6A小节
体内实验
NSG小鼠转移1×10^7 PBMC和1×10^6 Mϕ,腹腔注射10μg SARS-CoV-2蛋白,7天后检测脾脏中CD4+CD38+ T细胞。
阅读提示:Methods部分的In vivo Antigen Presentation Assay小节