Frontiers in Immunology

Introduction

dendriittisolut (DC) ovat ammattimaisia antigeenejä esitteleviä soluja (APCs), joilla on keskeinen rooli immuunivasteiden induktiossa ja säätelyssä, mukaan lukien sytotoksisten T-lymfosyyttien (CTL) vasteiden induktiossa. Ne ovat tärkeä painopiste kehitettäessä rokotteita syöpiä ja monia taudinaiheuttajia, kuten HIV: tä ja malariaa, vastaan. Syöpäpotilaille on annettu rokotteena yli 15 vuoden ajan syöpäpotilaille, joille on ladattu ex vivo tuumoriantigeenia (AG). Ne ovat hyvin siedettyjä ja aiheuttavat immuunivasteita, mukaan lukien joitakin kliinisiä taantumia, mutta parantamisen varaa on selvästi (1). Sekä hiirillä että ihmisillä DC-verkko on heterogeeninen, ja erikoistuneet DC-osajoukot ajavat erityisiä immuunitoimintoja (2). Uudet kehitysvaiheet DC: n biologian ymmärtämisessä ovat tunnistaneet DC: n osajoukon, jolle on ominaista uusien merkkiaineiden CLEC9A (DNGR-1) (3, 4) ja XCR1 (5, 6) ilmentyminen tärkeäksi CTL-vasteiden induktiolle (7). Rokotestrategiat, jotka toimittavat Ag: n ja aktivaattorit suoraan CLEC9A+XCR1+ DC: lle in vivo lupaavat voittaa monet in vitro-johdettuihin rokotteisiin liittyvät logistiset ongelmat, mikä mahdollistaa halutun immuunivasteen tarkkuuden ja spesifisyyden (8). Tässä keskustelemme CLEC9A+XCR1+ DC: n biologisista ominaisuuksista, jotka tekevät niistä niin houkuttelevia kohteita CTL-rokotteille ja uusille rokotteiden lähestymistavoille kohdistaa ne In vivo.

CLEC9A + XCR1 + DC ovat välttämättömiä CTL-induktiolle

TASAVIRTAVERKON kehittyvä monimutkaisuus ja optimaalinen TASAVIRTAOSAJOUKKO Targetiin on ensimmäinen tärkeä näkökohta suunniteltaessa uusia rokotteita, jotka kohdistavat tasavirtaan in vivo. Ihmisellä ja hiirellä on useita DC-osajoukkoja, jotka vaihtelevat sijainnin, fenotyypin ja erikoistoiminnon mukaan (2). Ne voidaan luokitella yleisesti I) monosyyteistä kehittyviksi tulehduksellisiksi monosyyttijohdoksiksi (Mo), jotka kulkeutuvat nopeasti tulehduskohtiin; ii) plasmasytoidisiksi DC: ksi (PDC), jotka ovat tyypin I interferonien (IFN) pääasiallisia tuottajia vastauksena TLR 7/9-ligaatioon ja avain virusvastaiseen immuniteettiin; ja iii) tavanomaisiksi DC: ksi (cDC), jotka voidaan jakaa sijainnin perusteella edelleen “lymfoidisiin asukkaisiin” ja “vaeltaviin” DC: hen (2). Lymfoidinen DC capture Ag suoraan imukudoksissa, kun taas muuttava DC asuu perifeerisissä elimissä (esim. keuhko -, iho-ja suolisto), jossa ne ottavat Ag: n kiinni, siirtyvät sitten imukudoksiin jakamaan Ag: n muiden lymfoidisten DC: n kanssa tai esittävät Ag: n suoraan T-soluihin. Molemmissa paikoissa cDC voidaan edelleen jakaa osajoukkoihin, joilla on erikoistoimintoja. Lisääntyvä todistusaineisto viittaa siihen, että hiiren CD11b+ cDC-osajoukolla on rooli CD4+ T-solujen vasteiden induktiossa, vaikka vastaavaa roolia ei ole vielä vahvistettu ihmisen vastaavalla CD1c+ DC-osajoukolla (2, 9). C-tyypin lektiinin kaltaisen reseptorin, CLEC9A: n, ja kemokiinireseptorin, XCR1: n, ilmentymisen määrittelemä osajoukko on kuitenkin ratkaiseva CTL-vasteiden induktiossa syöpiä, viruksia ja muita patogeenisiä infektioita vastaan (2, 7).

CLEC9A + XCR1+ DC tunnistettiin alun perin hiirillä ilmentämällä markkereita CD8a lymfoidisessa DC: ssä tai CD103 muuttavassa DC: ssä, ja niitä kutsutaan yleisesti nimillä CD8a+ lymfaattinen ja CD103 + muuttava DC. Ihmisillä, CLEC9A+ XCR1+ DC, yleisesti kutsutaan CD141 + DC, löytyy sekä imukudoksessa ja ei-imukudoksessa, mukaan lukien iho, suolisto, maksa, ja keuhkot (6, 10-13). CLEC9A ja XCR1 ilmaistaan yksinomaan tällä ainutlaatuisella DC-osajoukolla molempien lajien imukudoksissa ja muissa kuin imukudoksissa, lukuun ottamatta hiiren PDC: n aiheuttamaa Clec9A: n vähäistä ilmentymistä. Koska nämä merkit yhdessä ovat tällä hetkellä tarkin tapa määritellä nämä DC molemmissa lajeissa, kutsumme niitä jäljempänä CLEC9A+XCR1+ DC. CLEC9A: n ja XCR1: n lisäksi nämä DC: t ilmentävät nektiinin kaltaista proteiinia, Necl2: ta (14) ja TLR3: A, ja ne ovat IFN-λ: n tärkeimpiä tuottajia TLR3: n ligaation jälkeen (15). Tärkeää on, että ne kunnostautuvat ristiinesityksessä, mekanismissa, joka mahdollistaa eksogeenisen Ag: n, kuten kasvaimista ja viraalisesti infektoituneista soluista kaapatun, käsittelyn ja esittämisen MHC I: ssä ctls: n tunnistamista varten (16).

mikä tekee CLEC9A + XCR1 + DC: stä niin tehokkaan CTL-pohjustuksessa?

vaikka muut solutyypit, mukaan lukien makrofagit, B-solut ja muut DC: n osajoukot, voivat esiintyä ristiin tietyissä olosuhteissa in vitro (17-20), on olemassa merkittävää näyttöä siitä, että CLEC9A+XCR1+ DC ovat luonnostaan tehokkaampia tässä prosessissa in vitro ja In vivo (6, 7, 10, 11, 16). Tarkkoja molekyylimekanismeja ei tunneta, mutta mittavat ponnistelut ovat vielä paljastaneet clec9a+XCR1+ DC: lle (16) ominaisia ristiinesityskoneita. Näissä TASAVIRROISSA on kuitenkin useita piirteitä, jotka yhdessä selittävät niiden ylivertaisen ristiinpyyhkäisykyvyn huolimatta samanlaisesta AG-kertymäkyvystä kuin muissa tasavirta-osajoukoissa. Ensinnäkin CLEC9A + XCR1 + DC säilyttää vähemmän happaman pH: n endosomeissa ja fagosomeissa, mikä suosii ristiinesittämistä varhaisista endosyyttisistä vesikkeleistä (21) ja helpottaa Ag: n ristiinesittämistä myöhäisiin endosomeihin/lysosomeihin (20, 22). Toiseksi CLEC9A + XCR1 + DC ovat tehokkaampia Ag: n siirtämisessä endosomeista/fagosomeista sytosoliin klassisen MHC I-prosessointireitin (23) saamiseksi. Kolmanneksi CLEC9A, kuolleissa soluissa altistuvien aktiinifilamenttien reseptori, on avainasemassa kuolleesta solusta saadun Ag: n (24-27) ristiinprimoinnissa. Neljänneksi CLEC9A + XCR1 + DC ilmentävät korkeita tlr3-pitoisuuksia, jotka tunnetaan ristiinpyyhkäisyn tehostajana (28). Lopuksi unfolded-proteiini-vasteanturin, IRE-1α: n ja transkriptiotekijän XBP-1 konstitutiivisen aktivaation osoitettiin äskettäin säätelevän ristiesiintymistä nimenomaan clec9a+XCR1+ DC: llä (29). On myös näyttöä siitä, että XCR1 ja Necl2 osallistuvat CTL-aktivaatioon, joskaan eivät suoraan ristiinesitysreitin lisäämisen kautta (5, 6, 14). Nämä ominaisuudet tarjoavat vahvan perusteen kehittää teknologioita, jotka erityisesti antavat Ag: lle ristiinesitysreitin CLEC9A+XCR1+DC in vivo.

kohdistaminen CLEC9A + XCR1 + DC in vivo

vasta-aineet (Ab), jotka ovat spesifisiä DC-pintareseptoreille, erityisesti AG-kertymäreseptoreille, voidaan valjastaa antamaan AG suoraan DC: lle in vivo (30). Reseptorin valinta riippuu sen spesifisyydestä DC-osajoukon kohdentamiseen reseptorin sisäistämisen jälkeen käyttämän AG-käsittely-ja esitysreitin lisäksi. Tähän tarkoitukseen on käytetty erilaisia C-tyypin lektiinireseptoreita (CLR), ja tätä tarkastellaan muualla (1, 30), mutta AG: n toimittamisessa clec9a+XCR1+ DC: lle hiirillä DEC-205 on ollut merkittävä painopiste. Ag: n toimittaminen DEC-205 Ab: n kautta indusoi sekä CD4+ – että CD8+ T-soluvasteen adjuvantin läsnä ollessa ja on parempi kuin ex vivo ladatut DC-rokotteet kasvaimen kasvun estämisessä . Vaiheen I / II kliiniset tutkimukset NY-ESO-1 Ag: llä useiden tätä Ag: tä ilmentävien kiinteiden maligniteettien hoitoon ovat käynnissä käyttäen CDX-1401: tä, täysin humanisoitua Ab: tä DEC-205: tä (CellDex Therapeutics) vastaan. Ihmisillä DEC-205 ilmaistaan laajalti kaikilla DC: llä B-solujen, T-solujen ja NK-solujen lisäksi. Vaikka CLEC9A + XCR1 + DC: n, CD1c+ DC: n, PDC: n ja MoDC: n on osoitettu käsittelevän ja esittävän Ag: tä Dec-205: n CD4+-ja CD8+ T-soluille in vitro (20, 31-33), rajalliset suorat vertailut viittaavat siihen, että CLEC9A+ XCR1+ DC on tehokkaampi ristiinesittelyssä (20). Tämä johtuu todennäköisesti DEC-205: n etuuskohteluun oikeuttavasta kaupasta myöhäisiin endosomeihin, mikä tyypillisesti suosii Ag: n käsittelyä MHC II-reittiä pitkin (34), mutta sallii silti ristiintietojen esittämisen clec9a+XCR1+ DC: llä (20).

houkutteleva lähestymistapa on toimittaa Ag CLEC9A+XCR1+ DC: lle käyttäen AB-tai ligandeja, jotka ovat spesifisiä CLEC9A: lle (3, 4) tai XCR1: lle (35). Tutkimuksissa, joissa käytetään Clec9A: ta AG: n toimittamiseen hiirillä, havaitaan tehokas CD8+ T-solujen vaste ja yllättäen parempi CD4+ T-solujen immuniteetti verrattuna suoraan DEC-205: een, jopa ilman adjuvanttia (3, 4, 36). Keskeisiä syitä clec9a: n kohdentamisen tehokkuuteen ovat sen solunsisäinen kauppa, koska Clec9A luovuttaa Ag: tä varhaisiin ja kierrätettäviin endosomeihin (27), ja anti-Clec9A Ab: n pysyvyys seerumissa, mikä johtaa Ag: n pitenemiseen (36). Clec9a: n molekyylien välisten vuorovaikutusten määrittäminen sisäistämisen jälkeen ja miten tämä vaikuttaa Ag: n kauppaan ja jalostukseen, luo epäilemättä valoa clec9a: n tehokkuuden kohdentamisen perustalle.

Anti-human CLEC9A Ab voi toimittaa Ag: tä ihmisen CLEC9A+XCR1+ DC: lle käsiteltäväksi ja esitettäväksi sekä CD4+ – että CD8+ T-solulinjoille in vitro (37). Tämä osoittaa periaatteen ja antaa vahvat perusteet kehittää edelleen anti-human CLEC9A Ab-rokotteita ja vertaa kattavammin DEC-205 Ab: hen ja muihin lähestymistapoihin, jotka kohdistuvat useisiin DC: n osajoukkoihin. Tällaisia tutkimuksia on rajoitettu, koska on vaikea saada riittävästi ihmisen CLEC9A+XCR1+ DC: tä yksityiskohtaista funktionaalista analyysia varten, mutta ne ovat nyt toteutettavissa uusien Humanisoitujen hiirimallien kehittämisen myötä, joissa funktionaalinen ihmisen CLEC9A+XCR1+ DC kehittyy ja ne voidaan kohdistaa CLEC9A: n tai DEC-205 Abs: n avulla In vivo (38).

adjuvantit CLEC9A + XCR1 + DC

varhaiset DC: n kliiniset tutkimukset ja hiiritutkimukset, joissa tutkittiin Clec9A: ta tai DEC-205 targeting Ab: tä, ovat selvästi osoittaneet DC: n aktivoitumisen olevan tarpeen optimaalisen CTL-vasteen indusoimiseksi (31, 39). TLR-ligandit ovat joitakin lupaavimmista adjuvanteista, joita tällä hetkellä arvioidaan klinikalla ja TLR: n DC-osajoukkojen differentiaalinen ilmaisu voi vaikuttaa syvästi adjuvantin valintaan. Tämä on erityisen tärkeää clec9a+XCR1+ DC-rokotteisiin kohdistuvien rokotteiden prekliinisen arvioinnin kannalta, koska TLR-lauseke vaihtelee hiiren ja ihmisen DC-osajoukoissa. TLR9-ligandia, CpG: tä, on käytetty laajalti adjuvanttina hiirillä, myös clec9a Ab: n kanssa (36), ja sitä on arvioitu kliinisesti, vähäisin haittavaikutuksin, adjuvanttina syövän kemoterapiassa ja ex vivo DC-rokotteissa (40). Vaikka tlr9 ilmaistaan laajalti hiirillä, mukaan lukien clec9a + XCR1 + DC, ihmisillä se rajoittuu pDCs: ään (39). Kuitenkin ihmisen PDC: n aktivointi CpG: llä indusoi suuria määriä I-tyypin IFN: ää, joka voisi mahdollisesti olla tärkeä sivullisen toiminto CLEC9A+XCR1+ DC: n aktivoinnissa ja myöhemmässä tuumorivasteiden induktiossa (41, 42). Toisin kuin hiirikollegansa, ihmisen CLEC9A + XCR1 + DC: stä puuttuu myös tlr4: n ilmentymä, mutta se ilmaisee tlr8: n, joka ei ole toimiva hiirillä (39).

a tlr7 / 8 ligandille, R848: lle tai resikimodille, on annettu FDA: n hyväksyntä paikalliseen käyttöön, ja parhaillaan tehdään kliinisiä tutkimuksia DEC-205: llä (CDX-1401, CellDex) (43). Se aktivoi myös CD1c + DC: n tlr8: n ja pDC: n tlr7: n kautta. Hiiritutkimukset osoittavat, että sen lyhyt puoliintumisaika ja formulaatio eivät ehkä ole ihanteellisia aktivoimaan DC: tä paikallisesti adaptiivisen immuunivasteen käynnistämiseksi, ja sillä on todettu olevan vakavia haittavaikutuksia, joita on havaittu kliinisissä tutkimuksissa (43).

tlr3-ligandi, polyI: C, on kehittymässä houkuttelevaksi adjuvantiksi yhdistettäväksi DC targeting Ab: n kanssa, koska tlr3-ilmentymä säilyy ihmisen ja hiiren CLEC9A+XCR1+ DC: ssä. PolyI:C: n todettiin olevan optimaalinen adjuvantti käytettäväksi yhdessä Dec-205 targeting Ab: n kanssa hiirillä (44). Poly I: C-johdannaiset Hiltonoli ja Ampligeeni ovat hyvin siedettyjä ihmisillä ja aiheuttavat tyypin I IFN-vasteen, joka jäljittelee virusinfektiota (45). Niitä arvioidaan nyt kliinisissä tutkimuksissa yhdessä DEC-205 targeting Ab: n (CellDex Therapeutics; NCT00948961) kanssa.

johtopäätös

on edelleen suuri tarve kehittää rokotteita, jotka saavat aikaan tehokkaan virus-ja tuumorivasteen. CLEC9A+XCR1+DC: n löytäminen hiirillä ja ihmisillä AG: n ristiinesittämiseen ja ristiin pohjustamiseen erikoistuneena alaryhmänä on paljastanut lupaavia uusia väyliä rokotteen suunnitteluun. Muiden tasavirta-osajoukkojen osuutta tämän prosessin tehokkuuteen ei kuitenkaan ole vielä määritetty. Näin ollen jäljelle jäävät kysymykset: Onko tehokkaampaa toimittaa Ag clec9a+XCR1 + DC: lle, jotka ovat parhaiten varustettuja ristiinesittelyyn, vai tarjoaako yhteistoimitus muille DC: n osajoukoille apua? Mitkä reseptorit toimittavat Ag: n parhaiten tarvittaviin solunsisäisiin osastoihin ja mitkä adjuvantit parantavat parhaiten immuunivastetta? Tähänastiset tutkimukset viittaavat siihen, että clec9a+XCR1+ DC: n kohdistaminen in vivo yhdessä adjuvanttien kanssa erityisesti näiden DC: n aktivoimiseksi tarjoaa erittäin lupaavan. Humanisoitujen hiirimallien kehittäminen clec9a+XCR1+ DC: n ja muiden DC: n osajoukkojen kehittämiseksi mahdollistaa näihin ja muihin kysymyksiin vastaamisen ja helpottaa kääntämistä penkistä sängyn puolelle.

Eturistiriitaselvitys

Mireille H. Lahoud ja Kirsteen M. Tullett on listattu Keksijöiksi Clec9A: n patenttihakemuksissa. Kristen J. Radfordilla ei ole eturistiriitoja raportoitavana.

kiitokset

Mireille H. Lahoud ja Kristen J. Radford saavat tukea Australian National Health and Medical Research Councilin (Nhmrc 604306 ja 1025201) ja Australian Eturauhassyöpäsäätiön (Pg2110) hankeapurahoista. Kristen J. Radford on nhmrc CDF level 2 fellowship. Kirsteen M. Tullett on saanut Queenslandin yliopiston kansainvälisen PhD-stipendin. Tämä työ oli mahdollista Victorian osavaltion hallituksen Operational Infrastructure Support ja Australian hallituksen Nhmrc riippumaton tutkimuslaitos Infrastructure Support Scheme.