MHC多聚体分子免疫学.ppt

分子免疫学专题12主要组织相容性复合物 MHC MHC类似分子及其多聚体的应用 授课老师 翁秀芳 主要组织相容性复合体 majorhistocompatibilitycomplex MHC 位于哺乳动物某一染色体上的一组紧密连锁的基因群 其编码产物参与抗原提呈 制约细胞间相互作用及诱导免疫应答 是介导移植排斥反应的主要抗原 人类MHC HLA复合体 编码HLA抗原 小鼠MHC H 2复合体 编码H 2抗原 1936年PeterA Gorer用近交系小鼠发现小鼠的移植排斥现象 同种异型移植 同种同型移植 决定移植排斥反应的基因 血细胞抗原2基因H 2系统 斯内尔GeorgeD Snell美国杰克逊实验室1903年 1996年 1948年证明了H 2基因复合体 肾移植后出现的排斥反应 人白细胞表面的某种抗原 人类白细胞抗原 humanleukocyteantigen HLA 1954年 J Dausset发现了人类的MHC HLA系统 多塞JeanDausset法国巴黎大学血液免疫实验室1916年 2009年 贝纳塞拉夫BarujBenacerraf美国哈佛大学医学院1920年 2011年 1963年 B Benacerraf发现了免疫应答 Ir 基因 并发现Ir基因与MHC紧密连锁 斯内尔GeorgeD Snell美国杰克逊实验室1903年 1996年 多塞JeanDausset法国巴黎大学血液免疫实验室1916年 2009 贝纳塞拉夫BarujBenacerraf美国哈佛大学医学院1920年 2011 1980年诺贝尔生理学医学奖授予Snell Dausset和Benacerraf三位科学家 以表彰他们在 调节免疫反应的细胞表面基因决定性结构方面的杰出研究工作 MHC多态性 ClassII HLA DR ClassI HLA A B C HLA提呈抗原肽的多样性 pMHC作为T细胞特异性的结合配体 多样性机制abgdV7052107D0202J611322组合多样性4 3x1031 4x1032028N序列插入5 5x1033 0 x1075 5x1031 6x1011V区基因数5 8x1066x102连接多样性2x10111013总计10181015 T细胞与TCR的多样性 TCR与pMHC特异性结合的可能应用领域 pMHC作为T细胞特异性的结合配体 检测抗原特异性T细胞 pMHC与TCR结合后作用的双面性 特异性增强 特异性抑制 T细胞的双信号识别 pMHC作为T细胞特异性的结合配体 抗肿瘤抗感染 抗移植排斥抗自身免疫 检测抗原特异性T细胞 可溶性pMHC与TCR的亲和力低 MHC多聚体 抗原特异性T细胞检测与调控的重要工具 pMHC多聚体技术的出现为TCR提供了高亲和力配体 1996年Altman等人建立了pMHC四聚体技术Science 1996 274 5284 94 96 被引用次数 23681993年Porto等人建立了pMHC二聚体技术PNAS 1993 6671 6675 pMHC四聚体技术 1996年Altman等人建立的MHC 抗原肽四聚体技术 已成为特异 敏感的检测T细胞克隆的工具 解决了TCR与其配体pMHC单体低亲合力结合的问题 从而实现对带有特定表型TCR的T细胞的特异性染色 pMHC四聚体的应用已经证实在抗病毒 抗肿瘤研究中具有重要的意义 pMHC单体 每一个MHC分子与其相应限制性的肽段结合 并具有酶催化的生物化位点pMHC四聚体 4个生物素化的可溶性MHC 抗原肽复合物单体与标记的亲合素结合形成的复合物 pMHCI类分子四聚体结构示意图 pMHC单体 每一个MHC分子与其相应限制性的肽段结合 并具有酶催化的生物化位点 pMHC四聚体 4个生物素化的可溶性MHC 抗原肽复合物单体与标记的亲合素结合形成的复合物 MHC四聚体结构示意图 HLA四聚体种类 HLAI类分子 HLA A2 HLA A11 HLA A24 HLA A28 HLA B8 HLA B27等HLAII类分子 HLA DR1 HLA DR4 HLA DQ等非经典MHC分子 HLA E HLA FHLA G 等MHC类似分子 CD1d MR1 MHC 抗原肽四聚体制备过程示意图 MHC 抗原肽四聚体 pMHC四聚体与TCR的特异性结合 检测抗原特异性T细胞分选抗原特异性T细胞克隆刺激抗原特异性T细胞调节抗原特异性T细胞 MHC四聚体检测抗原特异性T细胞 四聚体对特异性CTL的检测 Virus Species MHC四聚体检测特异性T细胞的频率 通过四聚体测得的病毒感染的急性期与记忆期病毒特异性CD8 T细胞是原先估计值的10倍惊人的体内抗原特异性T细胞增长速度 在LCMV感染的3 5天 抗原特异性T细胞增倍的时间只需6 8小时 与原认为的在病毒感染免疫应答中大部分T细胞增殖是非特异性相反 四聚体染色结果说明T细胞的免疫应答主要都是针对病毒抗原 非特异的活化很少了 MHC多聚体检测抗原特异性T细胞的基本原理 pMHC与TCR的特异性结合提供了结构基础pMHC多聚化为检测抗原特异性T细胞提供了足够的亲和力 pMHC多聚体引入的荧光标记实现了抗原特异性T细胞的流式检测 pMHC四聚体分选抗原特异性T细胞 pMHC四聚体刺激抗原特异性T细胞产生 pMHC提供第一活化信号B7与T细胞的CD28结合提供共刺激信号 自身免疫及移植物排斥 Maile等人 利用雌性HY TCR转基因鼠模型对其移植雄性鼠的皮肤 体内注射HY I类分子四聚体发现可诱导特异性的CD8 T细胞活化 但若成倍增加注射四聚体的剂量 则通过诱导T细胞无能或AICD反应清除雄性特异性的CD8 T细胞 在体内诱导特异性T细胞耐受 pMHC四聚体在肿瘤免疫治疗的潜力 Ogg与Robert等人报导了一种新的抗瘤策略 应用肿瘤特异性的抗体与pMHC四聚体结合形成复合物 通过特异性抗体靶向结合于肿瘤细胞表面从而使肿瘤细胞对四聚体特异性的CTL的溶解效应敏感 pMHC二聚体的构建策略 MHC二聚体 pMHC二聚体对抗原特异性T细胞的检测 利用pMHC二聚体诱导抗原特异性T细胞 利用加载pMHC二聚体的细胞作为抗原提呈细胞该抗原提呈细胞仅提呈单一表位适用于诱导普通抗原特异性T细胞与同种抗原特异性T细胞 在体外制备肿瘤抗原特异性T细胞 探索抗肿瘤的有效方法 在体外诱导病毒抗原特异性T细胞 寻求打破慢性病毒感染的新的途径 获得单一表位特异性T细胞 研究T细胞的识别与效应机制 利用pMHC二聚体诱导抗原特异性T细胞 可溶性pMHC二聚体特异性抑制抗原特异性T细胞 可溶性pMHC二聚体诱导特异性T细胞耐受的示意图 可溶性pMHC二聚体特异性抑制抗原特异性T细胞 可溶性pMHC二聚体在抗移植排斥反应中的应用O Herrin等人利用小鼠可溶性pMHCI类分子二聚体体外诱导同种T细胞耐受Fried等人应用大鼠pMHC二聚体实现体内保护同种移植物的作用可溶性pMHC二聚体在抗自身免疫性疾病中的应用Masteller等人应用pMHCII类分子作为治疗性的生物分子应用于转TCR而产生的糖尿病的老鼠 实验结果显示 可溶性pMHCII类分子二聚体可特异性的抑制自身反应性T细胞 诱导自身反应性T细胞耐受 MHC多聚体的应用领域 1 检测抗原特异性T细胞2 分选抗原特异性T细胞克隆3 诱导抗原特异性T细胞4 调节抗原特异性T细胞 感染免疫肿瘤免疫3 自身免疫性疾病4 同种移植排斥反应 MHC类似分子 MHCIb分子 CD1分子MR1分子H2 M3分子HLA E HLA G Qa 1 Qa 2个体多样性低 CD1分子递呈途径 1 CD1的特征分五型 CD1A B C D E 与b2m组成二聚体 与MHCI II类分子有30 同源性 无多态性 CD1表达于专职APC表面 还可存在于内体 溶酶体腔室中 酸性环境改变其构象 与抗原结合 2 抗原递呈特征主要递呈糖脂或脂类抗原 特别是分支杆菌的某些成分 递呈给CD4 T CD8 T CD4 CD8 T NK1 1 T细胞 脂类抗原的CD1分子提呈途径 CD1d 限制性T细胞 NKT细胞 CD1d restrictediNKTCells IL 4 10 13IFN g IL 17 TNF a NK1 1 Surfacephenotype TCRint NK1 1 CD4 orCD4 CD8 TCRusage Va14 Ja18 Va24 Ja18inhuman preferentiallyassociatewithVb8 Vb7 andVb2Canbedetectedby galactosylceramide GalCer loadedCD1dtetramersRapidreleaseofcytokinesuponactivationImmunologicalfunctions immuneresponsesagainstpathogens anti tumorimmunity autoimmunity CD1d InvariantTCR TypeINKTcell iNKTcell APC MR1分子提呈途径 LarsKjer Nielsen etal Nature 2012 Nov 491 717 723 1 2 3 2m 6 FP 6 FP 1 2 2m 3 90orotation MR1 HFE MHC 1 CD1d MR1限制性T细胞 MAIT细胞 MAIT MucosalassociatedinvariantTcells Surfacephenotype MainlyDN someCD8 inhumanTCRusage Semi invariant mV 19 mVb6 8hV 7 2 Ja33 hVb2 13PredominantlyintheGastrointestinaltract abundantinhumanbloodandliver Absenceingerm freemiceCanbedetectedbyMR1 6 FPtetramer ComparisonofNKTandMIATcells 抗原特异性T细胞的检测方法 传统功能实验 依赖于抗原特异性T细胞在体外的增殖活力及细胞毒效力的功能试验 氚标记胸腺嘧啶核苷 3H TdR 掺入率测定T细胞的增殖水平MTT法测增殖Cr51释放法检测T细胞的特异性杀伤功能LDH法测杀伤 细胞增殖实验原理 加3H标记的DNA前体 3H胸腺嘧啶苷 3H TdR T细胞增殖表现为DNA复制 细胞合成DNA量倍增 3H TdR掺入新合成的DNA中 根据掺入的多少推测细胞增殖程度 细胞杀伤实验原理 靶细胞被特异性杀伤51Cr释放入培养上清 51Cr掺入培养的靶细胞中 使其摄入胞内 上清中的辐射强度即可计算出特异性CTL