CN1893971A - 用于增强cd8+细胞毒性t细胞应答和用于治疗多发性硬化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明总的来讲涉及自身免疫和自体疫苗开发领域。更具体而言,本发明涉及通过用髓鞘碱性蛋白(MBP)片段活化的自体CD8+细胞免疫患者,从而治疗自身免疫病多发性硬化(MS)的方法。本发明鉴定了对HLA-A2和HLA-A24受体具有高结合亲和性的四种免疫原性MBP片段,并公开了如何使用这些片段制备抗MS疫苗。
Description
关于联邦资助研究或开发的声明
本发明部分在政府资助下、由国家健康研究所(National Instituteof Health)提供的资助号RO1 NS41289完成。政府在本发明中享有一定的权利。
发明背景
1.发明领域
本发明总的来讲涉及自身免疫病(如多发性硬化(MS))治疗领域。更具体地讲,本发明涉及用髓鞘碱性蛋白(MBP)的免疫原性片段制备的CD8+T细胞疫苗。
2.相关技术的介绍
多发性硬化(MS)是中枢神经系统(CNS)的一种脱髓鞘慢性炎性疾病。这种疾病的组织病理学标志包括白质中CD4+和CD8+T细胞以及其它炎性细胞的病灶性浸润和脱髓鞘,同时有某些轴索损伤的迹象(Martin等,Annu.Rev.Immunol.1992;10:53;Keegan等,Ann.Rev.Med.2002;53:285)。长期以来一直推测T细胞对某些髓鞘蛋白(如髓鞘碱性蛋白(MBP))的应答在MS发病机理中起着重要作用。在实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)-一种典型的MS动物模型中,业已发现识别MBP的CD4+T细胞诱发特征为广泛浸润和轻度脱髓鞘的CNS病变(Zamvil等,Nature 1985;317:355)。直到最近,尚未知晓识别MBP短肽的CD8+T细胞可以诱发EAE和明显的CNS病变。这些CD8+T细胞对靶细胞有细胞毒性,识别内源加工的MBP,并且在过继转移后诱发重症EAE(Huseby等,J.Exp.Med.2001;194:669;Steinman,J.Exp.Med.,2001;194:27)。重要的是注意到,在EAE中识别MBP的CD8+细胞毒性T细胞诱发的CNS病变,其特征为广泛脱髓鞘,非常类似人类的MS病变(Huseby等,出处同上),提示识别MBP的细胞毒性T细胞能引起表达I类MHC分子和MBP两者的少突胶质细胞损伤。这些发现已引起新的有关CD8+细胞毒性MBP反应性T细胞在MS中是否起类似作用的问题。
在MS中,有一些证据表明,CD4+T细胞对MBP和其它候选髓鞘抗原的应答可能在病程中起着重要作用(Ota等,Nature 1990;346:183;Martin等,J.Exp.Med.1991;173:19;Zhang等,Ann.Neurol.1992;32:330;Trotter等,J.Neuroummunol.1998;84:172;Markovic-Plese等,J.Immunol.1995;155:982;Kerlero de Rosbo等,1997;27:3059;Bieganowska等,J.Exp.Med.1997;185;1585;Wallstrom等,Eur.J.Immunol.1998;28:3329;Lindert等,Brain 1999;122:2089;Zhang等,J.Exp.Med.1994;179:973;Tejada-Simon等,Intern.Immunol.2000;12:1641)。迄今所积累的这些结果提示:与健康对照相比,在MS患者中CD4+MBP反应性T细胞在体内经历活化和克隆表达(Zhang等,J.Exp.Med.1994;179:973,Allegretta等,Science 1990;247:718;Chou等,J.Neurosci.Res.1989;23:207;Vandervyver等,Eur.J.Immunol.1995;25:958;Wucherpfenning等,J.Immunol.1994;152:5581),并且在急性恶化期间出现前体频率增加(Tejada-Simon等,Inter.Immunol.2000;12:1641)。与CD4+MBP反应性T细胞相应物相比,并不知晓CD8+细胞毒性MBP反应性T细胞可能参与MS发病机理。Tsuchida及其同事报道在MS患者和健康个体的血液中鉴定出CD8+细胞毒性T细胞(Tsuchida等,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 1994;91:10859)。这些CD8+T细胞系中的某些细胞系看来识别内源加工的髓鞘肽,提示它们可能在组成型表达I类MHC分子(而不是II类分子)和髓鞘抗原的少突胶质细胞的损伤中起作用。随后的研究证实:识别MBP之110-118肽的HLA-A2限制性CD8+T细胞系可能介导人少突胶质细胞的裂解(Jurewicz等,J.Immunol.1998;160:3056)。然而,仍未知晓与健康对照相比,识别MBP的CD8+T细胞在MS患者体内是否被敏化从而经历活化和扩增,以及是否有与其它I类MHC分子相关的其它表位。
发明概述
本发明涉及识别多发性硬化相关抗原(包括但不限于诸如髓鞘碱性蛋白(MBP)的抗原)和/或其片段的CD8+细胞毒性T细胞的分离。MBP片段可以是包含SEQ ID NO:1-4中所示任一序列的8个或更多个氨基酸的肽。MS相关抗原也可以是蛋白脂质蛋白(PLP)或髓鞘少突胶质细胞糖蛋白(MOG)。
在一个实施方案中,本发明涉及MBP片段,其以高亲和性结合HLA-A2受体和HLA-A24受体。在本发明所包括的MBP片段中有SEQ ID NO:1-4所示的MBP片段。所述片段也可以是在该片段的一个或多个位置上有保守氨基酸、但仍与HCA-A2受体和HCA-A4受体结合的同源物。
在另一实施方案中,本发明描述了可用于治疗或预防MS的疫苗的制备方法,包括获得外周血单核细胞(PBMC)群体,该细胞群体包含来自待治疗患者的T细胞;优选通过减少该群体中CD4+细胞数目或消除CD4+细胞,使该群体富集CD8+T细胞;将所述CD8+T细胞富集群体与一种或多种对应于能结合HLA-A2和HLA-A24的MBP片段的肽孵育,以便增强群体中对所述MBP多肽特异性的CD8+T细胞克隆数目。对所述MBP多肽特异性应答的CD8+T细胞群体可通过例如在抗原呈递细胞(APC)存在下,例如用相应的MBP肽和促分裂原交替刺激所述细胞来进一步加以扩增。
本发明的再一实施方案公开了测试CD8+T细胞疫苗对接触过MBP片段的自体细胞的细胞毒性的方法,所述MBP片段包括但不限于具有对应SEQ ID NO:1、2、3或4的氨基酸序列的肽。
在又一实施方案中,本发明涉及一种通过给予需要治疗的患者对所述MBP片段应答、优选能与HLA-A2和HLA-A24结合的自体CD8+T细胞治疗MS的方法。
在另一实施方案中,本发明提供一种通过分离或产生对患者MBP反应性CD8+T细胞有细胞毒活性的CD8+T细胞,制备自体CD8+T细胞疫苗的方法。按照这些方法,根据对患者MBP反应性CD8+T细胞的反应性,对自体CD8+T细胞记忆克隆进行选择。
本发明还涉及诸如在下述文献中所述的T细胞疫苗:共同待审的美国专利申请第09/952,532号、PCT/US02/28874、60/402,521、PCT/US03/24548(所有这些文献全文在此引入作为参考),所述疫苗通过加入按照本发明方法制备的对MS相关抗原肽具反应性的CD8+T细胞而进一步加以修饰。
附图简述
图1A和1B描述了T细胞去除前后CD4+T细胞和CD8+T细胞的百分比。分析来源于MS患者(MS-4)的PBMC中在磁珠去除CD4+T细胞前(左图)后(右图)CD4+T细胞和CD8+T细胞的百分比。在所有30个实验中,CD4+T细胞的去除率总是高于98%。在去除了CD4+T细胞的PBMC中,CD8+T细胞的平均百分比为72±8%。
图2显示了MS患者和正常受试者(NS)中MBP源性肽反应性CD8+T细胞的估计前体频率。CD8+T细胞频率分析通过半有限稀释法(split-well method)进行,其中将预先去除了CD4+T细胞的应答PBMC级分与经照射的未经分级分离的自体PBMC分别在指定MBP源性肽存在下培养。用对应于破伤风类毒素免疫显性表位(残基830-838)的合成肽作为对照。每个空心圆表示各个个体中的CD8+T细胞频率。数据以PBMC的CD4去除级分中识别所述MBP源性肽的CD8+T细胞的估计频率来表示。
图3显示了MBP源性肽反应性CD8+T细胞的表型表达。用一组抗TCRαβ/TCRγδ、CD4/CD8、CD45RA/CD45RO的单克隆抗体,分析CD8+T细胞系(E11、D10、B9和F12)的表型表达。
图4所示为用流式细胞术分析I类MHC四聚体与克隆化CD8+T细胞系的结合。通过流式细胞术,用HLA-A2-MBP111-119四聚体,分析识别MBP111-119肽(E11)和MBP87-95肽(D10)的两种A2限制性CD8+T细胞系。空心曲线代表用PE缀合对照抗体对T细胞的染色。实心曲线指示在同一代表性实验中用该四聚体对T细胞染色。
图5描述了识别MBP源性肽的CD8+T细胞的细胞因子分布型。通过ELISA,测量来源于MS患者(MS,n=25)和正常受试者(NS,n=14)的所得CD8+MBP反应性T细胞系的细胞因子产生。分别用相应的肽攻击T细胞系,48小时后测试上清液的指定细胞因子的浓度。条柱指示平均浓度(pg/ml)±SEM。该测定对所有细胞因子的检测基线皆低于25pg/ml。
图6A和6B显示了识别针对自体靶细胞的MBP源性肽的CD8+T细胞系的细胞毒活性。用LDH释放测定,检查了对MBP源性肽-E1(代表MBP111-119)、D10(代表MBP87-95)、B9(代表MBP134-142)和F12(代表MBP14-22)有反应性的四种代表性CD8+T细胞系的细胞毒性。图A:以效应物(CD8+T细胞)与靶(自体EBV转化B细胞)的指定比率,测试了CD8+T细胞系对用相应肽脉冲处理过的自体靶细胞的细胞毒活性。用对应于不相关TCR CDR3序列的合成9聚体肽((STRQGPQET)(SEQ ID NO:5)作为对照。图B:分析相同CD8+T细胞系对用不同MBP肽脉冲处理过的自体靶细胞的细胞毒活性。用不相关TCR肽脉冲处理过的相同自体靶细胞作为对照肽。效应物与靶之比为10。
图7说明CD8+细胞毒性T细胞系的MHC限制。在有和无以20μg/ml浓度使用的针对I类MHC(W6/32)和II类MHC(HB55)的两种单克隆抗体存在下,测试所选识别MBP源性肽的CD8+细胞毒性T细胞系对自体靶细胞的特异性细胞毒性。在所有实验中,效应物与靶之比皆为10。数据以特异性细胞毒性的百分比来表示。采用方法与图5所示方法相同。
图8所示为MBP源性肽反应性CD8+T细胞系对用人MBP和HLA-A2基因转染的COS细胞的细胞毒活性。
采用LDH释放测定,使用以人MBP和HLA-A2基因转染的COS细胞,测试所选CD8+细胞毒性T细胞系的细胞毒活性。效应物与靶之比为10。用非转染COS细胞作为对照。
详细描述
在公开和描述本发明化合物、产物和组合物以及方法之前,应当理解,除非正文中另外明确指出,否则说明书和所附权利要求书中所用的单数形式“a”、“an”和“the”包括复数形式。
自体反应性T细胞中识别髓鞘碱性蛋白(MBP)的CD4和CD8亚群引起多发性硬化(MS)发病。与EAE中诱发广泛CNS炎症和轻度脱髓鞘的CD4+MBP反应性T细胞不同,推测识别MBP源性肽的CD8+细胞毒性T细胞在EAE中通过诱发少突胶质细胞损伤而直接引起重症CNS脱髓鞘(Huseby等,J.Exp.Med.2001;194:669)。这些CD8+细胞毒性T细胞的不同作用与MS尤其相关,在MS中脱髓鞘代表与神经功能缺损相关的最为显著的CNS病变。文献中有证据表明,CD4+T细胞对MS中的候选髓鞘抗原应答,初步疗法尝试抑制或消除CD4+髓鞘反应性T细胞(Zhang等,Science 1993;261:1451;Vandenbark等,Nat.Med.1996;10:1109)。相比之下,事实上并不知晓MS中CD8+T细胞在识别髓鞘抗原中的功能特性和潜在作用。该领域无进展的部分原因与髓鞘抗原反应性CD8+T细胞的检测和产生中的技术难题相关。本发明公开了一种鉴定MS相关抗原(优选MBP和/或其片段)反应性CD8+T细胞和有效产生可用于治疗MS、监测疾病进程和监测治疗该疾病的治疗反应的CD8+T细胞系的途径。本发明的方法还可用于诊断和监测MS进程。
该途径包括从需要治疗的MS患者中获取PBMC;用MS相关抗原预先去除PBMC中的CD4+T细胞群体,得到CD8+细胞富集的PBMC群体,以便增加该群体中的CD8+T细胞数目,任选在有或无抗原呈递细胞存在下重复刺激循环。在美国专利申请第09/952,532号和国际申请PCT/US02/02887(公开号为WO 03/024393)和PCT/US03/24548(公开号为WO 04/15070)中,描述了用交替刺激循环产生T细胞系,上述文献的内容在此引入作为参考。也包括选择对特定抗原(包括MBP免疫原性片段)具反应性的CD8+T细胞系的方法。在这方面,免疫原性意指诱导或支持T细胞应答(包括但不限于增殖应答)或例如刺激T细胞产生共毒素(cotoxin)的能力。还公开了鉴定MBP免疫原性片段的方法,并且提供对HLA-A2和HLA-A24具有高结合亲和性的四种MBP免疫原性片段的氨基酸序列。
本文所述数据提供了重要的证据,证明识别MBP源性肽的CD8+细胞毒性T细胞参与MS发病机理,因此表明需要开发可在MS患者中降低这些CD8+细胞毒性T细胞数目的治疗。
识别MBP的已鉴定I类MHC肽的CD8+细胞毒性T细胞的估计频率,在来源于MS患者的PBMC中为3.4-5.4×10-7,而在对照组中为1.1-2.0×10-7。与此发现相关的有几个问题。首先,在同样实验条件下,PBMC中识别MBP已鉴定区域的CD8+细胞毒性T细胞的观测频率相对低于MS患者中识别MBP免疫显性肽的CD4+T细胞的观测频率(PBMC中为1-2×10-6)(Ota等,Nature 1990;346:183;Zhang等,J.Exp.Med.1994;179:973;Tejada-Simon等,Intern.Immunol.2000;12;1641)。同CD4+MBP反应性T细胞一样,这些CD8+细胞毒性MBP反应性T细胞也可在健康个体中检测到(Ota等,Nature 1990;346:183;Martin等,J.Exp.Med.173:19;Zhang等,J.Exp.Med.1994;179:973;Tejada-Simon等,2000;12:1641)。然而,MS患者中估计的T细胞频率显著高于对照中的这一频率。与在MS患者和对照中观测到的CD4+MBP反应性T细胞相比,上述差异似乎更为显著。还应当注意到,与作为表达CD45RA和CD45RO两者的原初T细胞的CD4+MBP反应性T细胞(Muraro等,J.Immunol.2000;164:5474)不同,所鉴定的这些CD8+细胞毒性T细胞属于表达CD45RO但不表达CD45RA表型的接触过抗原的(antigen-experienced)记忆T细胞亚群。其次,该发现提示:识别MBP源性肽的这些CD8+细胞毒性T细胞在MS患者体内可能经历活化。
在这方面,越来越多的证据表明,MBP反应性T细胞可为多种微生物抗原、通过被称为分子模拟的机制所活化(Oldstone,Curr.Topics Microbiol.Immunol.1989;145:127;Oldstone,FASEB J.1998;12:1255;Hafler,J.Clin.Invest.1999;104:527;Tejada-Simon等,Annalsof Neurology 2003;53:189)。最近,我们鉴定出疑为MS病原体的HHV-6和MBP之间的序列同源性,并且证明与健康个体相反,与两种抗原有交叉反应性的CD4+T细胞在MS患者中被敏化(Tejada-Simon等,Annals of Neurology 2003;53:189)。虽然在此鉴定的MBP区与髓鞘蛋白没有完全的序列同源性,但确立了在MBP反应性T细胞中存在TCR简并性,这使其能识别不完全序列匹配的微生物抗原肽,只要T细胞识别所需的TCR接触残基保守即可(Wucherpfennig等,Cell 1995;80:695;Hemmer等,J.Exp.Med.1997;185:1651;Kozovska等,Eur.J.Immunol.1998;28:1894)。最后,可论证的是,尽管业已证明基于细胞培养物的半有限稀释法可用于比较一致使用的个体样品间的T细胞频率(Ota等,Nature 1990;346:183;Zhang等,J.Exp.Med.1994;179:973;Tejada-Simon等,Intern.Immunol.2000;12:1641;Zhang等,Science 1993;261:1451;Tejada-Simon等,J.Virol.2002;76:6147),但用该方法可能低估了CD8+细胞毒性T细胞真正的前体频率。对CD4+特异性T细胞的前体频率分析进行的多项研究已经提供了一些指示。已有报道,通过基于响应抗原刺激的细胞因子离体分泌的ELISPOT测定,MS中CD4+MBP反应性T细胞的频率范围为4×10-5,这高于通过本文所用半有限稀释法测定的1-2×10-6。然而,在该项研究中,EILSPOT并不适用于定量检测CD8+T细胞,因为即使CD8+T细胞和CD4+T细胞经过照射,γ-IFN离体分泌源也不能区别CD8+T细胞和CD4+T细胞。在该项研究中,进一步的表征已证明识别MBP源性肽的这些CD8+T细胞本质上是细胞毒性的。如涉及用HLA-A2和人MBP基因双重转染的COS细胞的一系列实验所证明,它们识别经所述MBP肽脉冲处理和在I类MHC分子环境中内源加工MBP的两种自体靶细胞,并且对其有细胞毒性。从CD8+细胞毒性T细胞在表达I类分子和MBP两者的少突胶质细胞损伤中的可能作用来看,这一发现尤其重要。这些发现与Jurewicz及其同事的早期研究相一致,Jurewicz及其同事报道了CD8+MBP110- 118反应性T细胞对A2+人少突胶质细胞有特异性细胞毒性(Jurewicz等,J.Immunol.1998;160;3056)。本文所述的MBP源性肽反应性CD8+细胞毒性T细胞使人联想到在EAE中具有相似功能特性、可能通过特异性识别少突胶质细胞及对其细胞毒活性能诱发广泛CNS脱髓鞘的CD8+T细胞(Huseby等,J.Exp.Med.2001;194:669)。
本申请包括以下实施例,以证明本发明的优选实施方案。本领域技术人员应当认识到,以下实施例中所公开的技术代表了发明人所公开的、在本发明实施中有效的技术,因此可被认为构成了其优选实施方式。然而,根据本申请公开的内容,本领域技术人员应当认识到,在不偏离本发明的精神和范围的情况下,在所公开的具体实施方案中可作出许多改变,但仍可获得同样或类似的结果。
本发明有多个方面,可通过以下非限制性实施例来加以阐明。
实施例
实施例1
对HLA-A2和HLA-A24受体具有高结合亲和性的MBP片段的鉴定
采用TEPITOPE(Vaccinome website)-一项允许鉴定I类HLA配体结合表位的应用(Schroers等,Cancer Res.2002;62:2600;Engelhard Annu.Rev.Immunol.1994;12:181;Manici等,J.Exp.Med.1999;189:871),筛选人髓鞘碱性蛋白(MBP)中能与HLA-A2和HLA-A24结合的片段的氨基酸序列。鉴定出具有预测HLA-A2结合序列(1%阈值)的两个片段和具有预测HLA-A24结合序列(1%阈值)的两个片段。这些片段的氨基酸序列如下:
片段的氨基酸序列 | 对应的SEQ ID NO. | 人MBP的对应氨基酸 | 经鉴定与下述物质结合 |
MBPVVHFFKNIV | SEQ ID NO.1 | 87-95 | HLA-A2 |
SLSRFSWGA | SEQ ID NO.2 | 111-119 | HLA-A2 |
DYKSAHKGF | SEQ ID NO.3 | 134-142 | HLA-A24 |
KYLATASTM | SEQ ID NO.4 | 14-22 | HLA-A24 |
然后用Mayfield法合成具有SEQ ID NO:1-4的肽,并且用HPLC纯化(MD Anderson Cancer Center Peptide Core,Houston,TX)。所述肽的纯度高于90%。
实施例2
MS患者和健康对照中识别
MBP源性肽的CD8+T细胞的前体频率分析
本项研究中包括15位复发缓解性或继发进行性MS(Poser等,Ann Neurol.,13(3):227-31,1983)患者。患者在进入本项研究之前至少有3个月未用免疫抑制药或免疫调节药(如硫唑嘌呤、环磷酰胺、β干扰素或醋酸格拉默)治疗。该方案得到Baylor College of Medicine的Institutional Review Board批准。包括一组15位年龄和性别与MS组匹配的健康受试者作为对照。MS患者和对照受试者的临床特征/人口统计数据以及HLA-A2和HLA-A24表型示于表1。
用半有限稀释法(Ota等,Nature 1990;346:183;Zhang等,J.Exp.Med.1994;179:973)估计MS患者和对照中识别具有SEQ ID NO;1-4的所选MBP肽的T细胞前体频率。检测未分级分离外周血单核细胞中对MBP肽的CD8+T细胞应答的初步尝试,得到低频率的混合CD4+和CD8+表型的特异性T细胞分离物。随后通过预先去除CD4+T细胞,对检测MBP源性肽反应性CD8+T细胞的方法加以改进。用下述方法达到了所述去除。
通过Ficoll分离,从MS患者和健康个体的外周血分离出外周血单核细胞(PBMC)。用与抗CD4抗体偶联的磁珠(Dynal ASA,Oslo,Norway),预先去除CD4+T细胞。简言之,以10的磁珠与细胞之比,将PBMC与包被有抗体的磁珠一起在温和振摇下孵育30分钟。通过磁分离,收集未结合的PBMC级分。在所有情况下CD4+T细胞的去除率皆高于98%。经流式细胞术分析测定,所得的CD4去除级分通常含有72±8%的CD8+T细胞。图1展示了一个代表性实验。
然后将所得的PBMC级分以50,000细胞/孔的密度,与105自体未分级分离PBMC一起接种于96孔U型底微量滴定板中,所述自体未分级分离PBMC经过照射以便提供“辅助”功能的CD4+T细胞,但其自身不能对所述抗原应答而增殖。将具有SEQ ID NO;1-4的肽以20μg/ml的终浓度加入到培养物中。各种肽建立总共32孔。在前体频率分析中包括对应于破伤风类毒素免疫显性肽(残基830-838)的合成肽作为阴性对照。细胞于37℃、5%CO2环境下培养。7天后,通过氚标胸苷掺入,测试所有培养物对所述对应肽的特异性增殖。简言之,将各孔分成四个等份(每等份大约104细胞),以两份重复与105自体PBMC一起在有和无20μg/ml相应MBP源性肽存在下培养。将培养物保持3天,在培养的最后16小时期间,用1μCi/孔的[3H]-胸苷(Nycomed Amersham,Arlington Heights,IL)进行脉冲处理。然后用自动细胞收集器收集细胞,用betaplate计数器(Wallac,Turku,Finland)测量[3H]-胸苷掺入。
当CPM高于1,500并超过参比CPM(在无所述肽存在下)至少3倍时,孔/培养物定义对所述肽特异性的。然后通过将阳性孔的数目除以原始培养物中接种的CD4去除PBMC的总数,估计特异性CD8+T细胞的频率。
如图2所示,结果揭示:在获自MS患者的CD4+T细胞去除PBMC中,识别MBP源性肽的CD8+T细胞的平均前体频率估计为3.4-5.4×10-7,这大大高于对照受试者的该频率(1.1-2.1×10-7),尤其是对MBP111-119和MBP87-95(p<0.05)而言。相比之下,识别回忆抗原(recallantigen)-破伤风类毒素免疫显性表位(残基830-838)的CD8+T细胞频率在MS患者和健康对照之间并无显著差异(图2)。
实施例3
所产生的CD8+T细胞系的表型分析
对实施例2中所产生的一组39个CD8+T细胞系的表型表达、细胞因子分布型和对自体靶细胞的特异性细胞毒活性进行表征。该组包括来自MS患者的25个T细胞系和来自健康对照的14个T细胞系,代表对所有四种MBP源性肽的反应性(表2)。
为了分析表型表达,各T细胞系的105细胞在含1%FBS和0.1%叠氮钠的PBS(FBS-PBS)中洗涤,重悬于100μl含1∶100稀释的荧光染料标记抗体(Simultest CD4/CD8,CD45RA/CD45RO,TCRα/β/TCRγ/δ,Becton Dikinson Immunocytometry Systems,San Jose,CA)、或者适当Ig同种型对照(γ2aFITC/γ1-PE,Becton DickinsonImmunocytometry Systems)的FBS-PBS中。在冰上孵育30分钟后,细胞用FBS-PBS洗涤3次,在1%甲醛中固定,以供流式细胞术分析用。
发现所选CD8+T细胞系表达TCRαβ/CD8(平均>95%),但不表达CD4(<5%),表达CD45RO,但不表达CD45RA,这与其对各种MBP源性肽的反应性无关。所述发现表明,所选T细胞系属于CD8+记忆T细胞亚群。
实施例4
CD8+T细胞的细胞因子产生
对所得CD8+T细胞系的细胞因子分布型进行分析,以确定它们属于Th1亚群,还是属于Th2亚群。首先用经相应MBP肽脉冲处理的自体APC攻击所选T细胞系(n=39)。用ELISA试剂盒(PharMingen,San Diego,CA)定量测定细胞因子分布型。微量滴定板(96孔,NUNCMaxisorp)用1μg/孔抗人细胞因子(IL-4、IL-10、TNF-α、γ-IFN)(PharMingen)的纯化小鼠捕获单克隆抗体于4℃包被过夜。洗涤板,非特异性结合部位用10%(w/v)胎牛血清(FBS)饱和1小时,随后洗涤。用PBS稀释上清液和细胞因子标准品,一式两份加入孔中。将板于37℃孵育2小时,随后用PBS-T洗涤。向各孔中加入匹配的生物素化检测抗体,于室温孵育2小时。洗涤后,加入抗生物素蛋白缀合的辣根过氧化物酶,将板孵育1小时。用3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(TMB,Sigma)作为底物进行显色。用ELISA读取器(Bio-RadLaboratories,Hercules,CA)测定450nm的光密度,利用双重8点标准曲线(a double eight-point standard curve),通过Microplate计算机软件(Bio-Rad)定量细胞因子的浓度。
如图5所示,识别所述MBP源性肽的所选CD8+T细胞系主要产生TNF-α和IFN-γ,但不产生IL-4和IL-10,因此属于Th1表型。在MS源T细胞系和来源于对照受试者的T细胞系之间未见显著的定量差异。
实施例5
从代表性T细胞系建立克隆
根据对所示四种MBP肽的识别选择四个代表性T细胞系(E11、D10、B9和F12),进一步通过有限稀释来克隆。简言之,将T细胞以1个细胞/孔在有限稀释条件下,在经照射PBMC(100,000细胞/孔)和2μg/ml植物凝集素-蛋白(PHA-P)存在下,接种于96孔U型底板中。细胞在含IL-2的培养基中培养10-12天,每3-4天更换培养基。根据CD8的表型表达和对对应肽的反应性证实生长阳性孔。所得T细胞克隆通过用相应的MBP肽和PHA-P在自体APC存在下交替刺激进行进一步扩增。
两个这样克隆的CD8+T细胞系在HLA-A2环境下分别识别MBP111-119肽(E11)(SEQ ID NO:2)和MBP87-95肽(SEQ ID NO:1),而其它两个CD8+T细胞系为A24限制性的,与MBP134-142肽(B9)(SEQID NO:3)和MBP14-22肽(F12)(SEQ ID NO:4)反应。图3描述了上述四个克隆T细胞系的代表性表型表达。
然后检查HLA-A2四聚体与所选CD8+T细胞系的特异性结合。HLA-A2-MBP111-119四聚体得自Immunomics(San Diego,CA)。如图4所示,HLA-A2/MBP111-119四聚体对识别MBP111-119肽的CD8+T细胞系(E11)显示出高于90%的特异性结合,但不结合识别MBP87-95肽的A2+CD8+T细胞系(D10)。
实施例6
MBP反应性CD8+T细胞克隆对自体细胞的细胞毒性
分析所有39个所选CD8+T细胞系对自体靶细胞的细胞毒活性。为此,用先前已有描述的方法(Zhang等,J.Neuroimmunol.1989;23;249;Tejada-Simon等,Immunology 2002;107;403),周EBV转化从患者和对照中产生一组自体B细胞系。所产生的细胞系用相应的MBP肽脉冲处理,用作自体靶细胞。通过将细胞分别与MBP源性肽或对照T细胞受体肽(40μg/ml)一起孵育2小时,然后洗涤以除去游离肽,进行B细胞的脉冲处理。
用乳酸脱氢酶(LDH)释放测定(Promega Madison,WI)进行细胞毒性试验。用酶测定法,按照生产商的说明,测定LDH的释放。简言之,将CD8+T细胞(50,000效应细胞/孔)与自体细胞一起孵育,效应物与靶之比为10,以250×g离心一次。未经脉冲处理的自体B细胞和非转染体用作对照。在整个测定中使用无酚红的RPMI1640,以避免背景吸附。于37℃、5%CO2孵育4小时后,将板再次离心。将50μl上清液转移到另一块板上,与测试试剂盒中所提供的Substrate Mix混合。30分钟后终止反应,读取490nm吸光度。按下述公式计算特异性细胞毒性:%细胞毒性=(实验释放-自发释放)/(最大释放-自发释放)×100。
结果表明:21/25(84%)的MS源CD8+T细胞系和11/15(73%)的对照源CD8+T细胞系显示出对对应肽脉冲处理的自体靶细胞有特异性细胞毒性效应,但对未经脉冲处理或用不相关肽脉冲处理的相同自体靶细胞没有特异性细胞毒性效应,特异性细胞毒性效应定义为特异性裂解高于30%。然而,在MS源CD8+T细胞系和对照CD8+T细胞系之间未见特异性裂解百分比有显著性差异。用来源于三位MS患者的四个所选T细胞系进行的代表性实验示于图6。
此外,所观测到的细胞毒性效应受I类MHC分子限制,因为加入抗I类MHC分子的单克隆抗体(W6/32)可抑制该细胞毒性,而抗II类MHC分子的抗体(HB55)没有效应(图7)。对于这些MHC限制实验,在上述细胞毒性测定中效应细胞与靶细胞的孵育中,加入(20μg/ml)的纯化抗I类MHC单克隆抗体(W6/32)或抗II类MHC单克隆抗体(HB55)。
实施例7
MBP反应性CD8+T细胞克隆对表达加工MBP和I类MHC分子的
细胞的细胞毒性
重要的是鉴别所选CD8+T细胞对表达I类MHC分子和内源加工MBP两者的少突胶质细胞是否有细胞毒性效应。为了解决这一问题,开发了以下试验。按照该试验,用HLA-A2*01基因和人MBP基因转染COS细胞。具体而言,将编码人MBP和人HLA-A2的cDNA构建到含有两个启动子(PCMV启动子和PEF-α1启动子)的pBud CE4.1载体中。用LipoAfectAMINE 2000(Invitrogen,San Diego,CA)将重组DNA转染到COS-7细胞中。用含有400μg/ml Zeocin(Invitrogen,San Diego,CA)的选择性培养基选择稳定转染体。通过将细胞与抗MBP(Sigma,St.Louise,MO)或HLA-A2(BD Pharmingen,San Diego,CA)的缀合单克隆抗体一起孵育,评估MBP和HLA-A2的稳定表达,随后通过流式细胞术进行分析。
在细胞毒性实验中,用转染的COS细胞分析对肽脉冲处理自体靶细胞有细胞毒性的所选MS源CD8+T细胞系。两个HLA-A2+CD8+T细胞系(E11和D10)对A2-MBP转染的COS细胞表现出特异性细胞毒性,但对非转染体无特异性细胞毒性,而其它A24限制的CD8+细胞毒性T细胞系(B9和F12)对转染COS细胞无细胞毒性效应。有关四个代表性CD8+T细胞系的结果示于图8,其表明了对表达人MBP和HLA-A2两者的靶细胞的特异性识别和细胞毒性。
表1.MS患者和健康个体的临床特征和HLA-A2和A-24表型
RR,复发缓解性MS;SP,继发进行性MS;EDSS,扩展残疾状态等级评分(expanded disability scale score)。通过RT-PCR,用A*0201和A*2402特异性引物确定HLA分型。
受试者 | 年龄 | 性别 | RR/SP | EDSS | 持续时间(年) | A*0201/A*2402 |
MS-1MS-2MS-3MS-4MS-5MS-6MS-7MS-8MS-9MS-10MS-11MS-12MS-13MS-14MS-15NS-1NS-2NS-3NS-4NS-5NS-6NS-7NS-8NS-9NS-10NS-11NS-12NS-13NS-14NS-15 | 363355414647515456465354444763463442342122434026453046373535 | FFFFFFFMMFFMMFFMFFFMFFFMFFFMFF | RRRRRRRRRRRRSPRRRRRRRRRRRRSPSP-------------- | 01.06.53.52.07.56.02.56.02.03.53.03.04.06.5--------------- | 1798111614824813196917--------------- | +/++/+-/-+/-ND-/--/-+/-+/-+/++/--/++/+-/--/++/+-/+-/++/++/-+/-ND+/-+/++/++/--/-+/+-/--/+ |
表2.用于进一步表征用的所选CD8+T细胞系的特征
T细胞系总数 | 来源(受试者编号) | 肽特异性(细胞系编号) |
2514 | MS患者(12)对照(8) | 肽111-119(9)肽87-95(7)肽134-142(5)肽14-22(4)肽111-119(3)肽87-95(4)肽134-142(4)肽14-22(3) |
序列表
<110>贝勒医学院(Baylor College of Medicine)
<120>用于增强CD8+细胞毒性T细胞应答和用于治疗多发性硬化的方法
<130>05627.0010.00PC00
<140>尚未得到
<141>
<150>US 60/512,212
<151>2003-10-17
<160>5
<170>PatentIn version 3.2
<210>1
<211>9
<212>PRT
<213>合成序列
<400>1
Val Val His Phe Phe Lys Asn Ile Val
1 5
<210>2
<211>9
<212>PRT
<213>合成序列
<400>2
Ser Leu Ser Arg Phe Ser Trp Gly Ala
1 5
<210>3
<211>9
<212>PRT
<213>合成序列
<400>3
Asp Tyr Lys Ser Ala His Lys Gly Phe
1 5
<210>4
<211>9
<212>PRT
<213>合成序列
<400>4
Lys Tyr Leu Ala Thr Ala Ser Thr Met
1 5
<210>5
<211>9
<212>PRT
<213>合成序列
<400>5
Ser Thr Arg Gln Gly Pro Gln Glu Thr
1 5
Claims (14)
1.用于治疗多发性硬化的自体T细胞疫苗的制备方法,包括:
(a)提供外周血单核细胞群体,其包含来自待用该疫苗治疗的患者的T细胞;
(b)减少CD4+T细胞群体;
(c)加入MS相关抗原,任选加入抗原呈递细胞;和
(d)重复步骤(c)一次或多次。
2.权利要求1的方法,其中所述MS相关抗原选自髓鞘碱性蛋白、蛋白脂质蛋白、髓鞘少突胶质细胞糖蛋白及其组合。
3.权利要求1的方法,其中所述MS相关抗原含有SEQ ID NO:1-4所示的任一序列。
4.权利要求1的方法,其中所述MS相关抗原含有MBP的氨基酸83-99或151-170。
5.权利要求1的方法,其中步骤(c)还包括加入IL-2。
6.权利要求1的方法,其中步骤(c)还包括加入促分裂原。
7.权利要求6的方法,其中所述促分裂原选自植物凝集素、伴刀豆球蛋白A、美洲商陆促分裂原和抗CD3的单克隆抗体。
8.一种自体T细胞疫苗,其用权利要求1-7任一项的方法制备。
9.治疗多发性硬化的方法,包括给予有需要的患者权利要求8的自体T细胞疫苗。
10.一种自体T细胞疫苗,其包含经富集的MS相关抗原反应性CD8+T细胞群体。
11.权利要求10的疫苗,其中CD4+T细胞群体被减少。
12.权利要求10的疫苗,其中所述MS相关抗原选自髓鞘碱性蛋白、蛋白脂质蛋白和髓鞘少突胶质细胞糖蛋白。
13.权利要求10的疫苗,其中所述MS相关抗原含有SEQ ID NO:1-4所示的任一序列。
14.权利要求10的疫苗,其中所述MS相关抗原含有MBP的氨基酸83-99或151-170。
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