MHC多聚体分子免疫学

MHC多聚体分子免疫学1936年PeterA.Gorer用近交系小鼠发现小鼠的移植排斥现象同种异型移植同种同型移植决定移植排斥反应的基因：血细胞抗原2基因H-2系统斯内尔GeorgeD.Snell美国杰克逊实验室1903年--1996年

1948年证明了H-2基因复合体肾移植后出现的排斥反应人白细胞表面的某种抗原人类白细胞抗原（humanleukocyteantigen,HLA）1954年，J.Dausset发现了人类的MHC——HLA系统。多塞JeanDausset法国巴黎大学血液免疫实验室1916年—2009年

贝纳塞拉夫BarujBenacerraf美国哈佛大学医学院1920年—2011年1963年，发现了免疫应答（Ir）基因，并发现Ir基因与MHC紧密连锁。斯内尔GeorgeD.Snell美国杰克逊实验室1903年--1996年

多塞JeanDausset法国巴黎大学血液免疫实验室1916年--2009贝纳塞拉夫BarujBenacerraf美国哈佛大学医学院1920年--20111980年诺贝尔生理学医学奖授予Snell、Dausset和Benacerraf三位科学家，以表彰他们在“调节免疫反应的细胞表面基因决定性结构方面的杰出研究工作。”HLAClassIIDPLMP/TAPDMDQDR1BCAHLAClassI1452965626ABCNoofpolymorphismsababab38522813835107DRDPDQNoofpolymorphismsMHC

多态性1322m2121ClassII(HLA-DR)ClassI（HLA-A,B,C）HLA提呈抗原肽的多样性pMHC作为T细胞特异性的结合配体多样性机制

abgd

V7052107D0202J611322组合多样性332028N序列插入37311V区基因数66x102连接多样性2x10111013总

计10181015T细胞与TCR的多样性TCR与pMHC特异性结合的可能应用领域？pMHC作为T细胞特异性的结合配体检测抗原特异性T细胞pMHC与TCR结合后作用的双面性特异性增强特异性抑制T细胞的双信号识别pMHC作为T细胞特异性的结合配体抗肿瘤抗感染抗移植排斥抗自身免疫检测抗原特异性T细胞可溶性pMHC与TCR的亲和力低MHC多聚体抗原特异性T细胞检测与调控的重要工具pMHC多聚体技术的出现为

TCR提供了高亲和力配体1996年Altman等人建立了pMHC四聚体技术Science,1996,274(5284):94-96.

被引用次数：23681993年Porto等人建立了pMHC二聚体技术

PNAS,1993,6671-6675

pMHC四聚体技术1996年Altman等人建立的MHC-抗原肽四聚体技术，已成为特异、敏感的检测T细胞克隆的工具。解决了TCR与其配体pMHC单体低亲合力结合的问题，从而实现对带有特定表型TCR的T细胞的特异性染色。pMHC四聚体的应用已经证实在抗病毒、抗肿瘤研究中具有重要的意义

pMHC单体：每一个MHC分子与其相应限制性的肽段结合，并具有酶催化的生物化位点pMHC四聚体：4个生物素化的可溶性MHC-抗原肽复合物单体与标记的亲合素结合形成的复合物pMHCI类分子四聚体结构示意图*pMHC单体：每一个MHC分子与其相应限制性的肽段结合，并具有酶催化的生物化位点*pMHC四聚体：4个生物素化的可溶性MHC-抗原肽复合物单体与标记的亲合素结合形成的复合物MHC四聚体结构示意图HLA四聚体种类HLAI类分子：HLA-A2,HLA-A11,HLA-A24,HLA-A28，HLA-B8,HLA-B27等

HLAII类分子：HLA-DR1,HLA-DR4,HLA-DQ等

非经典MHC分子：HLA-E,HLA-FHLA-G,等MHC类似分子：CD1d，MR1MHC/抗原肽四聚体制备过程示意图MHC/抗原肽四聚体pMHC四聚体与TCR的特异性结合检测抗原特异性T细胞分选抗原特异性T细胞克隆刺激抗原特异性T细胞调节抗原特异性T细胞MHC四聚体检测抗原特异性T细胞四聚体对特异性CTL的检测

MHC抗原肽特异CD8+T细胞频率(%)HIVHumanHLA-A2*0201Gag77-850.8(PBMC)HIVHumanHLA-A2*0201Pol476-4840.8(PBMC)HIVHumanHLA-B*3501Env77-852.7(PBMC)EBVHumanHLA-A2*0201BMLF16(PBMC)EBVHumanHLA-B8BALF144(PBMC)SIVMonkeyMamu-A*01Gag191-18910.3(PBMC)LCMVMouseH-2LdNP118-12656(spleen)VirusSpeciesMHC四聚体检测特异性T细胞的频率

通过四聚体测得的病毒感染的急性期与记忆期病毒特异性CD8+T细胞是原先估计值的10倍

惊人的体内抗原特异性T细胞增长速度，在LCMV感染的3-5天，抗原特异性T细胞增倍的时间只需6-8小时。

与原认为的在病毒感染免疫应答中大部分T细胞增殖是非特异性相反，四聚体染色结果说明T细胞的免疫应答主要都是针对病毒抗原，非特异的活化很少了。MHC多聚体检测抗原特异性T细胞的基本原理？pMHC与TCR的特异性结合提供了结构基础pMHC多聚化为检测抗原特异性T细胞提供了足够的亲和力。pMHC多聚体引入的荧光标记实现了抗原特异性T细胞的流式检测pMHC四聚体分选抗原特异性T细胞pMHC四聚体刺激抗原特异性T细胞产生亲和素B7pMHC提供第一活化信号B7与T细胞的CD28结合提供共刺激信号生物素化的pMHC自身免疫及移植物排斥

Maile等人]利用雌性HY-TCR转基因鼠模型对其移植雄性鼠的皮肤，体内注射HY-I类分子四聚体发现可诱导特异性的CD8+T细胞活化，但若成倍增加注射四聚体的剂量，则通过诱导T细胞无能或AICD反应清除雄性特异性的CD8+T细胞，在体内诱导特异性T细胞耐受.pMHC四聚体在肿瘤免疫治疗的潜力

Ogg与Robert等人报导了一种新的抗瘤策略：应用肿瘤特异性的抗体与pMHC四聚体结合形成复合物，通过特异性抗体靶向结合于肿瘤细胞表面从而使肿瘤细胞对四聚体特异性的CTL的溶解效应敏感。

pMHC二聚体的构建策略MHC二聚体pMHCpMHC二聚体对抗原特异性T细胞的检测利用pMHC二聚体诱导抗原特异性T细胞利用加载pMHC二聚体的细胞作为抗原提呈细胞该抗原提呈细胞仅提呈单一表位适用于诱导普通抗原特异性T细胞与同种抗原特异性T细胞在体外制备肿瘤抗原特异性T细胞，探索抗肿瘤的有效方法。在体外诱导病毒抗原特异性T细胞，寻求打破慢性病毒感染的新的途径。获得单一表位特异性T细胞，研究T细胞的识别与效应机制利用pMHC二聚体诱导抗原特异性T细胞可溶性pMHC二聚体特异性抑制抗原特异性T细胞

可溶性pMHC二聚体诱导特异性T细胞耐受的示意图可溶性pMHC二聚体特异性抑制抗原特异性T细胞

可溶性pMHC二聚体在抗移植排斥反应中的应用

O’Herrin等人利用小鼠可溶性pMHCI类分子二聚体体

外诱导同种T细胞耐受Fried等人应用大鼠pMHC二聚体实现体内保护同种

移植物的作用

可溶性pMHC二聚体在抗自身免疫性疾病中的应用Masteller等人应用pMHCII类分子作为治疗性的生物分子应用于转TCR而产生的糖尿病的老鼠。

实验结果显示，可溶性pMHCII类分子二聚体可特异性的抑制自身反

应性T细胞，诱导自身反应性T细胞耐受MHC多聚体的应用领域？1.检测抗原特异性T细胞2.分选抗原特异性T细胞克隆3.诱导抗原特异性T细胞4.调节抗原特异性T细胞感染免疫肿瘤免疫3.自身免疫性疾病4.同种移植排斥反应MHC类似分子-MHCIb分子CD1分子MR1分子H2-M3分子HLA-E,HLA-G/Qa-1,Qa-2个体多样性低CD1分子递呈途径1.CD1的特征分五型：CD1A、B、C、D、E,与b2m组成二聚体；与MHCI/II类分子有30%同源性，无多态性；CD1表达于专职APC表面，还可存在于内体/溶酶体腔室中，酸性环境改变其构象，与抗原结合。2.抗原递呈特征主要递呈糖脂或脂类抗原，特别是分支杆菌的某些成分；递呈给CD4+T、CD8+T、CD4-CD8-+T细胞。脂类抗原的CD1分子提呈途径CD1d-限制性T细胞－NKT细胞CD1d-restrictediNKTCellsIL-4,-10,-13IFN-gIL-17,TNFaSurfacephenotype--TCRint,NK1.1+,CD4+orCD4-CD8-TCRusage--Va14-Ja18(Va24-Ja18inhuman),preferentiallyassociatewithVb8,Vb7,andVb2Canbedetectedby-galactosylceramide(-GalCer)-loadedCD1dtetramersRapidreleaseofcytokinesuponactivationImmunologicalfunctions--immuneresponsesagainstpathogens,anti-tumorimmunity,autoimmunityCD1dInvariantTCRTypeINKTcell(iNKTcell)APCMR1分子提呈途径Lars

Kjer-Nielsen,

et

al,

Nature,

2012,

Nov,

491:

717-723α1α2α3β2m6-FP6-FPα1α2β2mα390o

rotationMR1HFEMHC-1CD1dMR1限制性T细胞－MAIT细胞*MAIT-MucosalassociatedinvariantTcells*Surfacephenotype:MainlyDN,someCD8ααinhumanTCRusage:Semi-invariant:mVα19/mVb6,8hVα7.2-Ja33/hVb2,13PredominantlyintheGastrointestinaltract;abundantin