Studi tentang natural killer lymphocytes yang diprogram ulang secara transkripsi oleh virus vaccinia
Dalam studi terbaru yang diposting ke server preprint bioRxiv*, para peneliti mengevaluasi respons natural killer (NK) lymphocytes terhadap infeksi VACV (virus vaccinia) in vivo.
Penelitian telah melaporkan bahwa limfosit NK memainkan peran penting dalam mengendalikan infeksi poxvirus. Oleh karena itu, ada minat ilmiah yang berkembang dalam mengeksploitasi kemampuan mereka dalam hal terapi dan vaksinasi onkolitik berbasis poxvirus. Namun, data tentang mekanisme aktivasi sel NK, reseptor yang terlibat dalam mengenali limfosit yang terinfeksi VACV, dan cara memprogram ulang limfosit NK akibat infeksi VACV masih terbatas.
Tentang penelitian
Dalam penelitian ini, para peneliti di Universitas Cambridge, Inggris, dan Fred Hutchinson Cancer Centre, USA, mengevaluasi perubahan transkriptom limfosit NK pada tikus karena infeksi strain intranasal VACV WR (western reserve).
Selanjutnya, perubahan tersebut dibandingkan dengan data transkriptomik limfosit NK identik dari manusia yang terinfeksi modified vaccinia Ankara (MVA)-infected humans dan cytomegalovirus (mCMV)-infected C57BL/6 mice. Selanjutnya, profil transkripsi limfosit NK dibandingkan dengan kelimpahan molekul permukaan sel yang ditentukan aliran sitometri. Analisis Fluorescence-activated cell sorting (FACS) dan percobaan isolasi limfosit dilakukan.
Ribonucleic acid (RNA) yang diekstraksi dari limfosit NK menjadi sasaran analisis pengurutan RNA sequencing (RNAseq). Untuk menilai jalur biologis yang dipengaruhi oleh infeksi VACV pada limfosit NK, differentially-expressed genes (DEG) antara sampel tikus yang terinfeksi VACV dan hewan tiruan dianalisis dengan analisis pengayaan ontologi gen proses biologis.
Untuk model murine yang diberikan secara intranasal, hewan dibius dan diinfeksi dengan 5,0 × 103 PFU (unit pembentuk plak) strain VACV WR untuk infeksi VACV primer atau 105 PFU untuk tantangan vaksinasi pasca-VACV atau diberi suntikan kontrol. Untuk model infeksi murine yang diberikan secara intradermal, hewan tersebut terinfeksi secara intradermal dengan 103 PFU dari strain VACV WR. Selain itu, tes plak dilakukan untuk mengkonfirmasi titer VACV dalam sel BSC-1 (jalur sel monyet hijau Afrika).
Dua puluh delapan hari pasca infeksi VACV intradermal, sampel darah dan limpa diperoleh dari tikus. Jaringan limpa digunakan untuk isolasi limfosit T NK atau cluster of differentiation 8+ (CD8+). Kerudung ekor hewan murine penerima disuntikkan secara intravena dengan limfosit NK, limfosit T CD8+, atau suspensi splenosit, dan tikus ditantang secara intranasal dengan 105 PFU VACV WR setelah satu hari. Hewan-hewan tersebut ditimbang secara teratur dan diamati tanda-tanda penyakit hingga 14 hari setelah tantangan VACV.
Hasil
Perubahan luas diamati dalam aktivitas transkrip limfosit NK di antara tikus yang terinfeksi VACV sesuai dengan pengenalan langsung sel target dan paparan sitokin dan interferon. Selain itu, tim mencatat perubahan dalam ekspresi particular NKRs (NK surface receptors), seperti SLAM and Ly49 family receptors, and memory-associated NK marker upregulation. Transfer adopsi sel memori NK tidak memberikan perlindungan kekebalan terhadap infeksi ulang. Membandingkan temuan dengan respons limfosit NK terhadap infeksi murine cytomegalovirus (mCMV) menunjukkan ciri-ciri umum dan aktivitas transkripsi yang diinduksi-NK-VACV yang berbeda. Tumpang tindih antara respons transkripsi NK di antara manusia yang diberikan vaksin VACV yang dilemahkan, dan MVA diamati, menunjukkan respons limfosit NK yang dilestarikan di antara inang yang berbeda. Aktivasi, ekspansi, dan pematangan limfosit NK yang diinduksi VACV dengan perubahan simultan dalam program transkripsi massal dan ekspresi penanda memori.
Jumlah sel NK meningkat pada 6.5 days post-infection (dpi), dan ekspansi preferensi subset CD27+CD11b- dan CD27+CD11b+ diamati. Analisis DEG (ifferentially expressed genes) antara sampel yang terinfeksi VACV dan tiruan, masing-masing pada 1,5 dpi dan 6,5 dpi, menunjukkan 70 transkrip dan 3280 transkrip dengan perubahan yang signifikan. Membandingkan pasangan sampel yang terinfeksi VAC dan sampel tiruan masing-masing menunjukkan 4045 dan 140 transkrip yang diubah secara signifikan.
DEG pada hewan murine yang terinfeksi VACV pada 1,5 dpi tidak dapat dibedakan dari kebisingan latar belakang, sedangkan yang diidentifikasi pada hewan yang terinfeksi pada 6,5 dpi berbeda secara biologis dalam responsnya terhadap infeksi VACV. Limfosit NK menggunakan jalur efektor dan menampilkan fenotipe pertahanan aktif yang dihasilkan dari infeksi VACV. Limfosit NK tidak hanya mengenali pola ekspresi protein abnormal pada permukaan sel yang terinfeksi VACV in vivo tetapi juga interferon dan sitokin yang terlibat dalam aktivasi limfosit NK.
Upregulasi ekspresi Ly108 d CD319 diamati pada limfosit NK sebagai respons terhadap infeksi VACV. Reseptor kemungkinan besar memediasi fungsi aktivasi NK melalui ekspresi bersamaan dengan molekul adaptor pengaktif NK. Selama infeksi VACV akut, limfosit NK limpa menunjukkan peningkatan yang cukup besar dari marker terkait memori limfosit NK.
Limfosit NK dari tikus dan manusia berbagi tanda transkriptomik sebagai respons terhadap infeksi atau vaksinasi VACV, yang secara signifikan terkait dengan identifikasi langsung populasi seluler yang terinfeksi VACV. Transkrip NKR seperti tigit, gbp49a/b, klrg1, cd69, crtam, lag3, thy1, klrb1b, cd160 dan lair1 diregulasi secara signifikan sedangkan klra9 dan klrc2 diregulasi secara signifikan.
Secara keseluruhan, temuan penelitian memberikan informasi baru tentang aktivasi, fungsi, dan homeostasis limfosit NK selama infeksi VACV, yang mungkin memiliki implikasi untuk merancang agen terapeutik berbasis VACV. Perbandingan dengan respons transkripsi NK terhadap vaksinasi MVA pada manusia dan respons terhadap berbagai virus, termasuk mCMV, menunjukkan fitur yang dilestarikan dari pemrograman ulang transkripsi NK dalam hal infeksi atau vaksinasi.
*Pemberitahuan Penting
bioRxiv menerbitkan laporan ilmiah awal yang tidak ditinjau sejawat dan, oleh karena itu, tidak boleh dianggap sebagai konklusif, memandu praktik klinis/perilaku terkait kesehatan, atau diperlakukan sebagai informasi yang sudah mapan.
Journal reference:
Transcriptional reprogramming of natural killer cells by vaccinia virus shows both distinct and conserved features with mCMV. 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
No comments