Studie av naturlige drepende lymfocytter transkripsjonelt omprogrammert av vacciniavirus

Studie av naturlige drepende lymfocytter transkripsjonelt omprogrammert av vacciniavirus

I en nylig publisert studie bioRxiv * Preprint-server, forskere evaluerte responsen til naturlige dreperlymfocytter (NK) på VACV-infeksjoner (vacciniavirus) in vivo.

Studier har rapportert at NK-lymfocytter spiller en kritisk rolle i å bekjempe poxvirusinfeksjoner. Derfor er det økende vitenskapelig interesse for å utnytte deres evner innen poxvirus-baserte onkolytiske terapier og vaksinasjoner. Data om mekanismene for NK-celleaktivering, reseptorer involvert i gjenkjennelsen av VACV-infiserte lymfocytter, og mulighetene for omprogrammering av NK-lymfocytter som følge av VACV-infeksjoner er imidlertid begrenset.

Lære: Transkripsjonell omprogrammering av naturlige drepeceller av vacciniavirus viser både distinkte og bevarte trekk i mCMV. Bildekreditt: Numstocker / Shutterstock

Om å studere

I denne studien evaluerte forskere fra University of Cambridge, Storbritannia og Fred Hutchinson Cancer Center, USA, endringer i NK-lymfocyttranskriptomer hos mus på grunn av intranasal infeksjon med VACV WR (Western Reserve)-stammen.

Endringene ble deretter sammenlignet med identiske NK-lymfocytt-transkriptomdata fra modifiserte vaccinia Ankara (MVA)-infiserte mennesker og cytomegalovirus (mCMV)-infiserte C57BL/6-mus. I tillegg ble transkripsjonsprofilene til NK-lymfocytter sammenlignet med celleoverflatemolekyloverflod bestemt ved flowcytometri. Fluorescensaktivert cellesorteringsanalyse (FACS) og lymfocyttisolasjonseksperimenter ble utført.

Ribonukleinsyre (RNA) ekstrahert fra NK-lymfocytter ble utsatt for bulk-RNA-sekvenseringsanalyse (RNAseq). For å evaluere biologiske veier påvirket av VACV-infeksjon i NK-lymfocytter, ble differensielt uttrykte gener (DEG) mellom prøver fra VACV-infiserte mus og sham-dyr analysert ved bioprosess-genontologianrikningsanalyse.

For den intranasalt administrerte musemodellen ble dyrene bedøvet og infisert med 5,0 × 10 3 PFU (plakkdannende enheter) av VACV WR-stammen for primære VACV-infeksjoner eller 10 5 PFU for post-VACV-vaksinasjon eller gitt kontrollinjeksjoner. For den intradermalt administrerte murine infeksjonsmodellen ble dyr infisert intradermalt med 10³ PFU av VACV WR-stammen. I tillegg ble plakkanalyser utført for å bekrefte VACV-titere i BSC-1-celler (African Green Monkey-cellelinje).

Tjueåtte dager etter intradermal VACV-infeksjon ble blod- og miltprøver tatt fra mus. Miltvev ble brukt for isolering av NK eller cluster of differentiation 8+ (CD8+) T-lymfocytter. Halene til mottakende musedyr ble injisert intravenøst ​​med NK-lymfocytter, CD8+ T-lymfocytter eller suspensjoner av splenocytter, og mus ble utfordret etter 1 dag intranasalt med 105 PFU av VACV WR. Dyrene ble veid regelmessig og observert for tegn på sykdom i opptil 14 dager etter VACV-eksponering.

Resultater

Brede endringer i aktiviteten til NK-lymfocyttranskripter ble observert i VACV-infiserte mus, i samsvar med direkte gjenkjennelse av målceller og eksponering for cytokiner og interferoner. I tillegg bemerket teamet endringer i uttrykket av visse NKR-er (NK-overflatereseptorer), slik som: B. SLAM- og Ly49-familiereseptorene, og hukommelsesassosiert NK-markøroppregulering. Adoptiv overføring av minne NK-celler ga ikke immunbeskyttelse mot reinfeksjon. Sammenligning av resultatene med NK-lymfocyttresponser på murine cytomegalovirus (mCMV)-infeksjoner avslørte fellestrekk og distinkt VACV-indusert NK-transkripsjonell aktivitet. En overlapping mellom NK-transkripsjonsresponser hos mennesker administrert svekkede VACV-vaksiner og MVA ble observert, noe som tyder på konserverte NK-lymfocyttresponser på tvers av forskjellige verter. VACV-indusert aktivering, utvidelse og modning av NK-lymfocytter med samtidige endringer i bulk-transkripsjonsprogrammer og uttrykk for minnemarkører.

Antall NK-celler økte 6,5 dager etter infeksjon (dpi), og foretrukket utvidelse av CD27+CD11b- og CD27+CD11b+-undergruppene ble observert. DEG-analyse (differensielt uttrykte gener) mellom VACV-infiserte og falske prøver ved henholdsvis 1,5 dpi og 6,5 dpi, viste 70 transkripsjoner og 3280 transkripsjoner med betydelige endringer. Sammenligning av par av VAC-infiserte prøver og falske prøver avslørte henholdsvis 4045 og 140 signifikant endrede transkripsjoner.

DEG-er i VACV-infiserte murine dyr ved 1,5 dpi kunne ikke skilles fra bakgrunnsstøy, mens de som ble identifisert hos infiserte dyr ved 6,5 dpi skilte seg biologisk i deres respons på VACV-infeksjon. NK-lymfocytter engasjerte effektorveier og viste aktive forsvarsfenotyper som et resultat av VACV-infeksjoner. NK-lymfocytter gjenkjente ikke bare unormale proteinekspresjonsmønstre på overflaten av VACV-infiserte celler in vivo, men også interferoner og cytokiner involvert i NK-lymfocyttaktivering.

Oppregulering av Ly108 d CD319-ekspresjon ble observert i NK-lymfocytter som respons på VACV-infeksjon. Reseptorene medierte mest sannsynlig NK-aktiveringsfunksjonen gjennom samtidig ekspresjon med NK-aktiverende adaptermolekyler. Under akutte VACV-infeksjoner viste milt-NK-lymfocytter signifikant oppregulering av NK-lymfocyttminneassosierte markører.

Muse- og humane NK-lymfocytter delte en transkriptomisk signatur som respons på VACV-infeksjon eller vaksinasjon som er signifikant assosiert med direkte identifisering av VACV-infiserte cellepopulasjoner. NKR-transkripsjoner som tigit, gbp49a/b, klrg1, cd69, crtam, lag3, thy1, klrb1b, cd160 og lair1 ble signifikant oppregulert, mens klra9 og klrc2 ble signifikant nedregulert.

Samlet sett ga studieresultatene ny informasjon om aktivering, funksjoner og homeostase av NK-lymfocytter under VACV-infeksjoner, noe som kan ha implikasjoner for utviklingen av VACV-baserte terapeutiske midler. En sammenligning med NK-transkripsjonelle responser på MVA-vaksinasjoner hos mennesker og responsen på ulike virus, inkludert mCMV, avslørte konserverte trekk ved NK-transkripsjonell omprogrammering i forhold til infeksjon eller vaksinasjon.

*Viktig MERK

bioRxiv publiserer foreløpige vitenskapelige rapporter som ikke har blitt fagfellevurdert og som derfor ikke bør betraktes som avgjørende, veilede klinisk praksis/helseatferd eller behandles som etablert informasjon.

Referanse:

• Die transkriptionelle Reprogrammierung natürlicher Killerzellen durch das Vacciniavirus zeigt bei mCMV sowohl ausgeprägte als auch konservierte Merkmale. Delphine M. Depierreux, Geoffrey L. Smith, Brian J. Ferguson. bioRxiv Preprint 2022, DOI: https://doi.org/10.1101/2022.11.10.516015, https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.11.10.516015v1

.