En ny type samarbeid mellom T og B celler som kan forårsake autoimmun sykdom

Autoimmune sykdommer forårsaker betydelig sykelighet og dødelighet. Årsaken til utvikling av autoimmune sykdommer er for det meste ukjent.

Bakgrunn

Forskere i Bogen-labben har utviklet en hypotese for hvordan autoimmun sykdom oppstår, og har nå flere musemodeller for å teste problemstillinger rundt dette.

Arbeid fra Bogen og kolleger har vist at B celler antigen bearbeider (nedbryter) eget BCR. Fragmenter fra BCR variable regioner, kalt idiotypiske (Id) peptider, binder seg til B cellens MHC klasse II molekyler og presenteres på B cellens overflate til Id-spesifikke CD4+ T celler, som så hjelper B cellen. Det ser imidlertid ut til at det er ett tilleggskrav, nemlig at BCR binder et antigen. Denne formen for T-B samarbeid er ulikt konvensjonelt T-B samarbeid (som for eksempel skjer under immunresponser til et fremmed agens), og kalles av oss for Id-drevet T-B samarbeid. Dersom BCR gjenkjenner et selvantigen, og B cellen samtidig presenterer Id-peptid til Id-spesifikke CD4+ T celler, vil B cellen bli kronisk stimulert. Dette resulterer i utvikling av plasmaceller som lager autoantistoffer, og autoimmun sykdom. Musemodellen ble videre utviklet i 2014 og ble brukt til å vise at antigen binding til BCR er et krav for at Id-drevet T-B samarbeid oppstår og vedvarer. Resultatene ble publisert i det anerkjente tidsskriftet PNAS i 2019. En ny musemodell har blitt utviklet for å se om Id-spesifikke T hjelperceller kan drive kimsenterreaksjonen ved å positivt selektere Id+ B celler som uttrykker Id peptid:MHCII komplekser (se problemstilling 2 under, ”Island” musen laget i 2017). I tillegg har vi fått blå- og rødfluorescerende mus som kan hjelpe oss i imaging og sortering av B og T celler etter krysning (avl)  mellom de respektive stammene (problemstilling 1 under).

Problemstilling

  1. Vi har vist at dersom B celler som prosesserer idiotopen møter Id-spesifikke T celler i nærevær av antigen som kryssbinder BCR,  vil det utvikles plasmaceller og det produseres av antistoff. Likevel vil en ny dose antigen i nærver av Id+ B celler og Id-sp. T celler  ikke føre til nye antistoffresponser. Det  vil etter hvert utvikles en dominant suppresjon, som gjør at nye overføringer av B celler, T celler og antigen ikke lenger gir antistoffresponser. Vi tenker at denne suppresjonen bevirkes av regulatoriske Id-spesifike T celler (eller Id-spesifikke T suppressor celler), som differensierer etter den første interaksjonen med B celler i primærresponsen. Det kan tenkes at slike Id-spesifikke T suppressor celler også vil kunne bremse konvensjonell T celle-B cellesamarbeid, som for eksempel immunresponser til virus (virus-antigen spesifike B og T celler). Utviklingen av Id-spesifikke T suppressor celler vil da kunne påvirke immunresponser til fremmedagens.
  2. Island musen (2017) ble laget for å hjelpe oss til å undersøke hvilken rolle de Id-spesifikke T cellene spiller i kimsenterreaksjonen. Vi har laget en ny lettkjede-modifisert mus, der en aminosyreskift er nødvenig for å uttrykke den ”korrekte” idiotopen i B cellen. B celler med den rette aminosyreskift vil kunne kommunisere (samarabeide med) Id-spesifikke T celler via peptid:MHC komplekset uttrykt på B cellens overflate. Vi vet at B cellene vil undergå somatiske hypermutasjoner i deres BCR lettkjede-gen V regioner i kimsentre, en stokastisk prosess som leder til ulike aminosyre-endringer i BCR lettkjeden. B celler med den rette aminosyreskift forventes å bli positivt selektert av Id-spesifikke T celler som gjenkjenner nettopp den peptid:MHC kombinasjonen og vil da hjelpe B cellen. B cellene vil utvikle seg til plasmaceller som lager antistoffer med ”korrekt” idiotope. Denne prosessen kan undersøkes med FACS, ELISA, BCR sekvensering og proteomikk.

Mål og metode

I 2014 har vi laget en nye dobbelt BCR knock-in mus som gjør at vi kan stimulere B cellens BCR og gi B cellen hjelp fra Id-spesifikke T celler. En type BCR knock-in mus har fått byttet ut et germline-kodet V gen segment i lettkjeden med et V gen segment med en mutert Id-sekvens som gjenkjennes av CD4+ T celler i «vårt» modellsystem. En annen type BCR knock-in mus har fått satt inn et rearrangert tung kjede som vil pare seg Id+ lettkjede (med den muterte Id-sekvensen). Dobbelt BCR knock-in mus (blanding av de to ovennevnte mus) uttrykker en BCR som kan stimuleres akkurat når vi ønsker - fordi vi vet hvilket antigen BCR gjenkjenner. Samtidig vil B cellen presentere Id-peptid på sine MHC klasse II molekyler og dermed kunne motta T celle hjelp (levert fra Id-spesifikke T celle reseptor (TCR transgene mus vi før har laget). Disse musene er nå publisert i det anerkjente tidsskriftet PNAS (2019). Som bekrevet ovenfor,  har vi nå laget mus som har henholdvsis rød- (dsRed) og blå- (Cyanflourescent protein) fluorescens. Ved å krysse våre stammer inn på disse, har vi fått kilder av Id+ B celler og Id-spesifikke T celler med hhv. rød og blå fluorescens. Det gjør det mulig å sortere celler etter overføringer i mus, for FACS analyser eller for å gjøre fluorescensmikroksopi på vev. Musene skal brukes i problemstilling 1. ”Island” musen er identisk med dobbelt BCR knock-in musen beskrevet ovenfor, med unntak av at den trenger et aminosyreskift for å uttrykke Idiotopen som kan gjenkjennes av Id-spesifikke T celler (se problemstilling 2).

Studentens arbeidsoppgaver

  • Musene finnes allerede på dyreavdelingen. Studenten skal krysse musestammene, type avkom og sette opp in vivo forsøk for å undersøke prosessen beskrevet ovenfor. Studenten må ta kurs i forsøksdyrlære (1 uke, for både problemstilling 1 og 2)
  • Studenten skal studere effekten av suppressor T celler (problemstilling 1) på samarbeid mellom B celler fra dobbelt BCR knock-in mus og CD4+ T celler fra TCR-trangene mus. Forsøkene vil utføres sammen med to erfarne forskere i Bogen labben. Det vil altså gis betydelig innføring og praktisk veiledning i et team.
  • Studenten vil lage Id-spesifikke suppressor T celler i kultur og overføre disse for å undersøke effekten av slike celler på primærresponer (problemstilling 1)
  • Studenten vil lære å rense suppressor T celler fra milt og lymfeknute fra mus med FACS Musene finnes allerede på dyreavdelingen. Studenten skal sette opp in vivo forsøk for å undersøke prosessen ovenfor. Studenten må ta kurs i forsøksdyrlære (1 uke).
  • Studenten skal undersøke aminosyreskift vha. ELISA, B cellesekvensering og proteomikk (problemstilling 2)

Viktige metoder:

  • Celledyrkning
  • cellerensing
  • flow cytometri og cellesortering
  • ELISA
  • Immunofluorescens på vevssnitt
  • Western blott og tillaging av prøver for proteomikk

Samarbeid mellom T og B celler vil utføres in vitro og in vivo under kontrollerte forhold hvor man kan kontrollere stimulering gjennom BCR og T celle hjelp.

Dette er et krevende prosjekt for en student med betydelig interesse for immunologi, stor arbeidskraft, og høyt ambisjonsnivå.

Om forskningsmiljøet

Bogen lab er lokalisert til Immunologisk Institutt ved OUS på Gaustad. Pr i dag er det i Bogen-gruppen 26 personer som forsker innen Id-drevet T-B celle samarbeid og autoimmunitet, kreftimmunologi, og vaksinologi. Tidligere har Bogen lab vært en del av Centre for Immune Regulation (CIR), et norsk senter for fremragende forskning finansiert av Norges Forskningsråd, og Bogen har hatt et K.G. Jebsensenter for forskning på influensavaksiner (JIV). Studenten vil arbeide innen Id-drevet T-B celle samarbeid og autoimmunitet, sammen med to erfarne postdoktorer. Bjarne Bogen har veiledet fem studenter frem til avlagt forskerlinjeeksamen.

Emneord: Laboratorieprosjekt, Blod og immunologi, Celler og molekyler, Kreft
Publisert 14. aug. 2015 10:25 - Sist endret 28. jan. 2020 13:28