Studie av naturliga mördarlymfocyter transkriptionellt omprogrammerade av vacciniavirus

Studie av naturliga mördarlymfocyter transkriptionellt omprogrammerade av vacciniavirus

I en nyligen publicerad studie bioRxiv * Preprint-server, forskare utvärderade responsen från naturliga mördarlymfocyter (NK) på VACV-infektioner (vacciniavirus) in vivo.

Studier har rapporterat att NK-lymfocyter spelar en avgörande roll för att bekämpa poxvirusinfektioner. Därför finns det ett växande vetenskapligt intresse för att utnyttja deras kapacitet inom poxvirusbaserade onkolytiska terapier och vaccinationer. Data om mekanismerna för NK-cellaktivering, receptorer involverade i igenkännandet av VACV-infekterade lymfocyter och möjligheterna att omprogrammera NK-lymfocyter som ett resultat av VACV-infektioner är dock begränsade.

Lära sig: Transkriptionell omprogrammering av naturliga mördarceller av vacciniavirus visar både distinkta och bevarade egenskaper i mCMV. Fotokredit: Numstocker / Shutterstock

Om att studera

I den aktuella studien utvärderade forskare från University of Cambridge, Storbritannien, och Fred Hutchinson Cancer Center, USA, förändringar i NK-lymfocyttranskriptomer hos möss på grund av intranasal infektion med VACV WR (Western Reserve)-stammen.

Förändringarna jämfördes sedan med identiska NK-lymfocyttranskriptomdata från modifierade vaccinia Ankara (MVA)-infekterade människor och cytomegalovirus (mCMV)-infekterade C57BL/6-möss. Dessutom jämfördes transkriptionsprofilerna för NK-lymfocyter med cellytemolekylöverflöd bestämd med flödescytometri. Fluorescensaktiverad cellsorteringsanalys (FACS) och lymfocytisoleringsexperiment utfördes.

Ribonukleinsyra (RNA) extraherad från NK-lymfocyter utsattes för bulk-RNA-sekvenseringsanalys (RNAseq). För att utvärdera biologiska vägar påverkade av VACV-infektion i NK-lymfocyter, analyserades differentiellt uttryckta gener (DEG) mellan prover från VACV-infekterade möss och skendjur genom bioprocess-genontologianrikningsanalys.

För den intranasalt administrerade musmodellen bedövades djuren och infekterades med 5,0 × 103 PFU (plackbildande enheter) av VACV WR-stammen för primära VACV-infektioner eller 105 PFU för post-VACV-vaccination eller givna kontrollinjektioner. För den intradermalt administrerade murina infektionsmodellen infekterades djur intradermalt med 10^ PFU av VACV WR-stammen. Dessutom utfördes plackanalyser för att bekräfta VACV-titrar i BSC-1-celler (African Green Monkey-cellinje).

Tjugoåtta dagar efter intradermal VACV-infektion erhölls blod- och mjältprover från möss. Mjältvävnader användes för isolering av NK eller kluster av differentiering 8+ (CD8+) T-lymfocyter. Svansarna på mottagarmusdjur injicerades intravenöst med NK-lymfocyter, CD8+ T-lymfocyter eller suspensioner av splenocyter, och möss utmanades efter 1 dag intranasalt med 10^ PFU av VACV WR. Djuren vägdes regelbundet och observerades för tecken på sjukdom i upp till 14 dagar efter VACV-exponering.

Resultat

Breda förändringar i aktiviteten av NK-lymfocyttranskript observerades i VACV-infekterade möss, i överensstämmelse med direkt igenkänning av målceller och exponering för cytokiner och interferoner. Dessutom noterade teamet förändringar i uttrycket av vissa NKRs (NK-ytreceptorer), såsom: B. SLAM- och Ly49-familjens receptorer och minnesassocierad NK-marköruppreglering. Adoptiv överföring av minnes-NK-celler gav inte immunskydd mot återinfektion. Jämförelse av resultaten med NK-lymfocytsvar på murina cytomegalovirus (mCMV)-infektioner avslöjade gemensamma drag och distinkt VACV-inducerad NK-transkriptionsaktivitet. En överlappning mellan NK-transkriptionssvar hos människor administrerade försvagade VACV-vacciner och MVA observerades, vilket tyder på konserverade NK-lymfocytsvar över olika värdar. VACV-inducerad aktivering, expansion och mognad av NK-lymfocyter med samtidiga förändringar i bulktranskriptionsprogram och uttryck av minnesmarkörer.

Antalet NK-celler ökade 6,5 dagar efter infektion (dpi), och preferentiell expansion av CD27+CD11b- och CD27+CD11b+-undergrupperna observerades. DEG-analys (differentiellt uttryckta gener) mellan VACV-infekterade och skenprover vid 1,5 dpi respektive 6,5 dpi visade 70 transkript och 3280 transkript med signifikanta förändringar. Jämförelse av par av VAC-infekterade prover och skenprover avslöjade 4045 respektive 140 signifikant förändrade transkript.

DEG hos VACV-infekterade murina djur vid 1,5 dpi kunde inte särskiljas från bakgrundsljud, medan de som identifierats i infekterade djur vid 6,5 dpi skilde sig biologiskt i deras svar på VACV-infektion. NK-lymfocyter engagerade effektorvägar och uppvisade aktiva försvarsfenotyper som resulterade från VACV-infektioner. NK-lymfocyter kände inte bara igen onormala proteinuttrycksmönster på ytan av VACV-infekterade celler in vivo, utan också de interferoner och cytokiner som är involverade i NK-lymfocytaktivering.

Uppreglering av Ly108 d CD319-uttryck observerades i NK-lymfocyter som svar på VACV-infektion. Receptorerna medierade troligen NK-aktiveringsfunktionen genom samtidig uttryck med NK-aktiverande adaptermolekyler. Under akuta VACV-infektioner visade NK-lymfocyter från mjälten signifikant uppreglering av NK-lymfocytminnesassocierade markörer.

Mus- och humana NK-lymfocyter delade en transkriptomisk signatur som svar på VACV-infektion eller vaccination som är signifikant associerad med den direkta identifieringen av VACV-infekterade cellpopulationer. NKR-transkript som tigit, gbp49a/b, klrg1, cd69, crtam, lag3, thy1, klrb1b, cd160 och lair1 var signifikant uppreglerade, medan klra9 och klrc2 var signifikant nedreglerade.

Sammantaget gav studieresultaten ny information om aktiveringen, funktionerna och homeostasen av NK-lymfocyter under VACV-infektioner, vilket kan ha konsekvenser för utvecklingen av VACV-baserade terapier. En jämförelse med NK-transkriptionella svar på MVA-vaccinationer hos människor och svaret på olika virus, inklusive mCMV, avslöjade konserverade egenskaper hos NK-transkriptionell omprogrammering i relation till infektion eller vaccination.

*Viktig OBS

bioRxiv publicerar preliminära vetenskapliga rapporter som inte har granskats av fackmän och därför inte ska anses vara avgörande, vägleda klinisk praxis/hälsobeteende eller behandlas som etablerad information.

Hänvisning:

• 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

.