调节性T细胞研究进展.ppt
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调节性T细胞研究进展.ppt
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,调节性T细胞研究进展高晓明北京大学医学部2009.12.11苏州,ImmunityApril,2009,Tr1:
ProducingIL-10afterAgtriggeringNKT:
SecretIL-4afteractivationTh3:
ProduceTGF-bafterAgtriggeringTact(AnergicTcells)CD8+gd-TcellsCD4-CD8-Tcells,OthertypesofregulatoryTcells,Treg细胞的表型,nTreg和iTreg,Treg的免疫调节作用机制,Treg的临床应用前景,4,1,2,3,Treg细胞的表型,Tregs,CD25,Foxp3,TGF-,其他标志分子,Treg与CD25,经典实验一,Treg与CD25,经典实验二,Normalmouse,CD4+TcellseliminatedCD25+cells,Tcell-deficientmouse,AutoimmunediseasesThyroidStomachSalivaryglandLangerhansisletsAdrenalglandsOvariesOestes,CD4+CD25+Tregs在外周淋巴细胞中的比例,Th9,Th17,性联免疫失调综合征(IPEX)患者,Scurfy小鼠,Foxp3基因敲除小鼠,Treg与Foxp3,2023/7/27,IPEX,Immunedeficiency/dysregulationPolyendocrinopathyEnteropathy(OftenhaveAbagainstgutepithelium)X-linkedinheritance,PatientshavemutationsinFOXP3gene.TheysufferfrominflammatorydiseasessimilartothatseeninmicedeficientinCD4+CD25+Tregcells.,2023/7/27,IPEXOutside(ClinicalFindings),Firstdescribedin1982byPowelletal.asasyndromeofdiarrhea,polyendocrinopathy,andfatalinfectionininfancy.NeonatalonsetdiabetesmellitusHypothyroidismEnteritis(diarrhea/villousatrophy)Hemolyticanemia&thrombocytopenia.DermatitisDermatitis(eczema)Deathby1-2yearsofage,2023/7/27,SkinDiseaseinIPEX,2023/7/27,IPEXInside(AutopsyFindings),Pancreas:
isletsofLangerhansabsentwithlymphocyticinfiltratesIntestine:
villousatrophywithlyphocyticinfiltratesLiver:
CholangitisSpleen:
enlarged,Lymphnodes:
FollicularhyperplasiaThyroid:
LymphocyticinfiltratesLungs:
Consolidation/InflammationThymus:
Atrophy,(inflammatorydiseasessimilartothatseeninmicedeficientinCD4+CD25+nTregcells).,2023/7/27,FOXP3Mutations,IPEXsyndrome-FOXP3deficiency,2023/7/27,PROLINE-RICHDOMAIN,ZINC-FINGER,LEUCINEZIPPER,FORKHEADDOMAIN,N,C,FOXP-3isthemastercontrolgeneforTregdevelopment,encodesanovelforkhead/wingedhelixtranscriptionfactor,2023/7/27,WhatdoesFOXP3do?
1PlaysanessentialroleinthedevelopmentandfunctionofCD4+CD25+Tregs,Foxp-3expressioninCD4+thymocytesisdetected3daysafterbirth2Mayfunctionasatranscriptionalrepressorofcytokinepromoters3Foxp3ishighlyenrichedinCD4+CD25+Tregsinthymusaswellasinperiphery4TargeteddisruptionofFoxp3genepreventsCD4+CD25+nTregdevelopmentandmicedeveloplethalinflammatorydisease(Scurfy),SignalingPathways,TranscriptionFactors,andRegulatoryDNAElementsthatControlFoxp3Expression.(Josefowiczetal.,Immunity,2009),Treg与TGF-,Nakamuraetal.,JEM,2001,CD4+CD25+Tregs高表达TGF-,特别是膜结合型TGF-,Treg与TGF-,TGF-1缺陷的CD4+CD25+Treg,Wild-typeCD4+CD25+Tcells,SCIDmouse,SCID+colitismouse,Transfer,动物模型中TGF-对Treg功能的影响,Treg与TGF-,TGF-缺陷的CD4+CD25+Treg在体内不能保护小鼠发生自身免疫病性结肠炎,TGF-1缺陷的CD4+CD25+Treg,Nakamuraetal.,JI,2004,wild-typeCD4+CD25+Tcells,Treg与TGF-,TGF-与CD4+CD25+Treg的诱导产生,Chenetal.,JEM,2003,TGF-andTCRcostimulationinducesFoxp3expressioninCD4+CD25-naiveresponderTcells.,Treg与TGF-,Zhouetal.,Immunity,2009,TheCytokineMilieuDeterminesCD4+TCellDifferentiationandConversion,Treg的其他标志分子,CTLA-4,CD39,4,2,Neuropilin-1expressiononregulatoryTcellsenhancestheirinteractionswithdendriticcellsduringantigenrecognition.Neuropilin-1isnotamarkerofhumanFoxp3+Treg.,IsolationoffunctionalhumanregulatoryTcells(Treg)fromtheperipheralbloodbasedontheCD39expression.(JImmunolMethods,2009),OX40costimulationcanabrogateFoxp3+regulatoryTcell-mediatedsuppressionofantitumorimmunity.(IntJCancer,2009),CTLA-4controloverFoxp3+regulatoryTcellfunction.,小结,Treg的基因表达有其特殊性:
信号转导相关基因(COS,SOCS-1,SOCS-2及SLAP130);分泌性分子(IL-10,IL17,IL-35,MIP-1,MIP-1及ETA-1等);细胞表面分子(CD2,OX40,CD25,CD122,Ly-6,Thy-1及GITR等)。
虽然这些分子中的一些或在一般活化态T细胞表达,或在Foxp3-的无能T细胞表达,但可能正是这样的基因组合保障了Treg的存活和低反应状态,且是其发挥免疫学功能的分子基础。
InthymusIL-2SpecificantigenstimulationFoxp-3expression,2023/7/27,Bonemarrow,Deletion,CD25+CD4+,CD4+,CD4+,Periphery,B,Mj,Effector,Thymus,Treg,Navecells,Selfantigen,2023/7/27,IL-2isrequiredfordevelopmentofCD4+CD25+nTregs,anti-IL-2treatmentearlyafterbirthleadstoautoimmunediseasesinadultsExpansionofnTresgsinthymusislikelyautoantigen-driven,2023/7/27,OVA-TCR-tg,OVA-TCR-tgRag-/-,不表达内源性TCR链,内源性TCR链大量表达,CD4+CD25+nTreg的产生依赖对抗原的特异识别,无CD25nTregs,产生OVA特异性CD25nTregs,2023/7/27,Probabilityofselection,AvidityofTCR-MHC-peptide,Positiveselection,Negativeselection,CD25+CD4+nTregs,HighaffinityinteractionwithMHC/selfpeptideisrequired,NaturallyoccurringTregs:
CD4+CD25+Foxp3+,MostFoxp3+thymicTreg(tTreg)cellsdifferentiatefromFoxp3-negativeCD4+SPthymocytes.,CD4+,Foxp3+Treg,Foxp3-,Foxp3-,TE,Tr1,Foxp3+nTreg,Foxp3+iTreg,胸腺,外周,TGF-,IL-10,TGF-binducestheexpressionofFoxp3inCD4+CD25-Tcells;RetroviraltransductionofFoxp3rendersCD4+CD25-TcellssuppressiveIL-10TreatmentofCD4+CD25-Tcellsmakesthemsuppressive,InductionofTregs1:
InductionofTregs2:
Treg-iTreg(Thsup),CD25TregcellsconveyasuppressiveactivitytoconventionalCD4Thcells.(Jonuleitetal.,JEM,2002),InductionofTregs2:
Treg-iTreg,ModelofTeffectorcellregulation.,Treg-iTreg,TheCytokineMilieuDeterminesCD4+TCellDifferentiationandConversion,EpigeneticStatusofLineage-SpecificTranscriptionalRegulatorGeneLociinCD4+TCells,TheplasticityofTcells,Zhouetal.,Immunity,2009,Lafailleetal.,Immunity,2009,小结,nTreg与iTreg的异同,2.免疫抑制性(suppressive),1.无能态(Anergic),Treg细胞的两个功能特征,Treg,对高浓度IL-2的单独刺激,固相包被或可溶性抗CD3单抗,以及抗CD3单抗、抗CD28单抗的联合作用呈无应答状态,也不分泌IL-2。
当经TCR介导信号刺激并有高浓度外源IL-2存在的情况下,CD4+CD25+Treg细胞可活化并增殖,但其增殖程度较CD4+CD25-T细胞弱很多。
1.免疫无能性(Anergic),Treg抑制作用机制,抑制作用的接触依赖性,介导靶细胞溶解,对APC的抑制作用,2.免疫抑制性(suppressive),Treg抑制靶细胞IL-2基因表达,TE,IL-2,IL-10,TGF-b,TGF-bR,GITR,CD4+25+,CTLA4,mTGFb,LAG3,Foxp3+,MHCII,Treg抑制作用机制,介导靶细胞溶解,对APC的抑制作用,2.免疫抑制性(suppressive),Detectionofgalectin-1byconfocalmicroscopy.,Galectin-1isrequiredformaximalregulatoryTcellfunction.,Galectin-1与Treg细胞抑制作用的接触依赖性,Garinetal.,Blood,2007,Epstein-Barr-virus-inducedgene3(Ebi3,whichencodesIL-27beta)andinterleukin-12alpha(Il12a,whichencodesIL-12alpha/p35)arehighlyexpressedbymouseFoxp3+(forkheadboxP3)T(reg)cellsbutnotbyrestingoractivatedeffectorCD4+T(T(eff)cells,andthatanEbi3-IL-12alphaheterodimerisconstitutivelysecretedbyT(reg)butnotT(eff)cells.,Treg-restrictedexpressionofEbi3andIl12a.,Treg与靶细胞的接触诱导抑制性细胞因子的分泌(eg.IL-35),Collisonetal.,Nature,2007,IL-35suppressesTeffcellproliferation.,Treg抑制作用机制,抑制作用的接触依赖性,对APC的抑制作用,2.免疫抑制性(suppressive),ProposedModelfortheRoleofGranzymeBandPerforininTregCell-MediatedSuppressionofAntitumorNKandCD8+TCellsCaoetal.,Immunity,2007,Treg抑制作用机制,抑制作用的接触依赖性,2.免疫抑制性(suppressive),Nrp-1,成熟DC,FoxP3+Treg细胞,LAG-3/MHCII,CD39,ATP,AMP,未成熟DC,CD80/CD86,CTLA-4,共刺激信号减弱,抗原提呈能力减弱,抑制DC成熟,Treg对APCs的抑制作用,2023/7/27,AntibodiesagainstCTLA-4,mTGF-bandGITRblocksuppressioninvitroNeedcell-cellcontactinvitroSuppressivecapacitycouldbereversedbyaddingexogenousIL-2Variousantibodyblockingexperimentsinvivo,MechanismsofSuppression,2023/7/27,TcellsexpressingdullTGF-bRescapecontrolbyTregcellsTGF-b-/-CD4+CD25+TregcellsfailtosuppresscolitisinTcelltransfermodelAbsagainstTGF-babrogateTreg-mediatedsuppressioninvivoTcellsexpressdominant-negativeTGF-bRIIescapecontrolbyTreginvivoIL-10:
IL-10-/-CD4+CD25+Tcellsfailtoinhibitbacteria-inducedintestinalinflammation.IL-10productionbyTregcellsisrequiredtoinhibittheaccumulationofinnateimmunecells.,RoleofTGF-bandIL-10invivo,2023/7/27,1弱化刺激信号模型,2023/7/27,2细胞因子模型,2023/7/27,3细胞代谢模型,CTLA-4与CD80/86的结合影响APC的色氨酸代谢,最终干扰其向效应细胞呈递抗原的能力,2023/7/27,nTregsexpresshighlevelgranzymeB,maykillactivatedBcells,TcellsordendriticcellsinagranzymeB-dependentmanner,4直接杀伤模型,2023/7/27,5最可能的模型,尚未发现的抑制性细胞因子,尚未查明的抑制性膜分子,Treg抑制作用的几种模型,1弱化刺激信号模型,1弱化刺激信号模型,2细胞因子模型,CTLA-4与CD80/86的结合影响APC的色氨酸代谢,最终干扰其向效应细胞呈递抗原的能力,3细胞代谢模型,4直接杀伤模型,nTregsexpresshighlevelgranzymeB,maykillactivatedBcells,TcellsordendriticcellsinagranzymeB-dependentmanner,小结,最可能的模型,抑制性细胞因子,抑制性膜分子,Treg过继疗法,Tregs临床治疗的前景,PartII,PartIII,Treg与自身免疫病,系统性红斑狼疮病人(SLE),免疫治疗,从病人体内分离出部分Treg,经过体外活化和扩增,再输回病人体内;体外扩增SLE病人的Treg,其免疫活性有所恢复,向病人回输后可以改善病情,缺少Treg的小鼠会出现以产生大量抗双链DNA抗体为特点的SLE症状;SLE病人的Treg数量较健康人明显减少,缺乏正常免疫调节活性,并且更容易发生由Fas介导的凋亡,ConstructionandcharacterizationofanovelDNAvaccinethatispotentantigen-specifictolerizingtherapyforexperimentalarthritisbyincreasingCD4+CD25+TregcellsandinducingTh1toTh2shiftinbothcellsandcytokines.(Vaccine,2009),Treg与抗肿瘤免疫,Treg,Teff,Tumor,Treg功能抑制剂(eg.环磷酰胺),抑制,抑制作用减弱,抗肿瘤作用增强,Treg与移植免疫,免疫抑制剂雷帕霉素(rapamycin)在病人和小鼠模型中用于控制对同种异体移植的排斥反应,其在体外可选择性地扩增小鼠的天然Treg细胞,这些Treg细胞可在体外抑制同源T细胞的增殖,也可以防止体内同种异体移植物排斥反应;同种异体造血干细胞移植(HSCT)可引起移植物抗宿主反应。
研究表明,在移植过程中,将新鲜分离或体外扩增的供者Treg过继给受体后,可以明显抑制急慢性移植物抗宿主反应(GVHD)。
Toolittle,Toomuch,致敏的Th2反应,Treg的抑制作用,Treg与过敏性疾病,过敏性疾病,降低致敏的Th2细胞活化,增强Treg细胞应答能力,免疫治疗,Tregs临床治疗的前景,PartIII,利用Treg临床治疗疾病的一般方法,体外活化和扩增,从病人体内分离出部分Treg,回输入病人体内,Treg的诱导
(1),Treg的诱导,SEREX-definedself-antigens,Immunization,ActivatedCD4+CD25-T,Treg的诱导
(2),TGF-+,Foxp3+Treg,Treg的诱导,TheplasticityofTcells,Treg细胞的体外扩增,抗CD3单抗抗CD28单抗IL-2,刺激,CD127低表达,CD127(IL-7R)是近来发现的Treg相关抗原,其在Treg细胞低表达,而在活化态记忆T细胞高表达,故目前临床上用磁珠分选CD4+CD25highFoxp3+T细胞后,常以CD127作为Marker分子去除其中高表达CD127的细胞,以提高Treg的纯度,扩增后的细胞保持了调节性T细胞的表型且表达Foxp3,他们能够在体外抑制T细胞的增殖和细胞因子的产生,其抑制能力与新分选的调节性T细胞相似或更强。
ClinicalApplicationsofHumanTregCellsinAllo-HSCT,Rileyetal.,Immunity,2009,Treg过继疗法,PartII,Treg过继疗法的优势,向病人回输Treg之前可以对细胞的表型和功能进行鉴定,并且准确的控制治疗用细胞的数量,增强了治疗的安全性和可操作性;与大多药物治疗相比,Treg过继转移可以最大程度的降低治疗毒性带来的副作用。
体外扩增的Treg细胞是否有恢复为普通T细胞的可能,体内输入大量具有免疫抑制功能的Treg细胞,是否会增加感染和肿瘤发生的可能,Tregs发挥免疫调节作用的分子机制仍不完全清楚,多个机制共同参与?
哪一个更重要?
多个机制参与控制Tregs免疫调节作用的强度?
Foxp3如何控制影响Tregs发育的其他基因?
如何利用naveCD4T细胞制备抗原特异性Tregs?
临床应用中面临的问题,2023/7/27,Controlofthecontrollers,?
ThankYou!
Q&A,
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