Preview

Вавиловский журнал генетики и селекции

Расширенный поиск

Экспрессия генов цитокинов, антигенов дифференцировки и факторов транскрипции в дендритных клетках человека, активированных двуцепочечной ДНК

https://doi.org/10.18699/VJ17.289

Полный текст:

Аннотация

Одно из важнейших свойств экстраклеточной двуцепочечной ДНК, имеющее отношение к терапии различных заболеваний, – это ее способность через дендритные клетки (ДК) активировать эффекторные клетки иммунной системы (противоопухолевый и вакцинальный иммунитет). Стимулирующий эффект ДНК на ДК опосредуется через TLR9 сигнальный путь и/или через систему цитозольных сенсоров и проявляется усилением экспрессии МНС антигенов II класса и костимулирующих молекул, а также синтеза иммунорегуляторных цитокинов. В настоящей работе была исследована экспрессия генов цитокинов, антигенов дифференцировки и факторов транскрипции в ДК, активированных двуцепочечной ДНК человека: (1) без использования каких-либо дополнительных факторов, (2) при использовании липофильного агента и (3) при блокировании TLR9 хлорохином. Оценка эффекта ДНК проводилась после 6- и 24-часовой экспозиции. Показано, что препарат двуцепочечной ДНК при трансфекции липофектамином активирует ДК на таком же уровне, как и Poly(dA : dT), синтетический аналог двуцепочечной ДНК. Установлено, что совместная обработка ДНК и хлорохином усиливает экспрессию генов ИФН-α, ИФН-β, ИФН-γ, ИЛ­8, МСР1, VEGF, CD25 и CD83 к 24 ч инкубации. Впервые показано, что геномная «self» двуцепочечная ДНК как монопрепарат активирует синтез мРНК ИФН-α, ИФН-β, ИФН-γ, ИЛ­8, ИЛ­10 и VEGF в ДК к 6 часам индукции.

 

 

Об авторах

А. С. Проскурина
Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск
Россия


К. Е. Орищенко
Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск
Россия


Е. А. Поттер
Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск
Россия


Е. В. Долгова
Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск
Россия


А. В. Спасельникова
Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск
Россия


Г. С. Риттер
Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск
Россия


Н. А. Вараксин
Акционерное общество «Вектор-Бест», р. п. Кольцово, Новосибирская область
Россия


Т. Г. Рябичева
Акционерное общество «Вектор-Бест», р. п. Кольцово, Новосибирская область
Россия


О. Ю. Леплина
Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии, Новосибирск
Россия


А. А. Останин
Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии, Новосибирск
Россия


Е. Р. Черных
Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии, Новосибирск
Россия


С. С. Богачев
Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск
Россия


Список литературы

1. Alyamkina E.A., Dolgova E.V., Likhacheva A.S., Rogachev V.A., Sebeleva T.E., Nikolin V.P., Popova N.A., Kiseleva E.V., Orishchenko K.E., Sakhno L.V., Gel’fgat E.L., Ostanin A.A., Chernykh E.R., Zagrebelniy S.N., Bogachev S.S., Shurdov M.A. Exogenous allogenic fragmented double-stranded DNA is internalized into human dendritic cells and enhances their allostimulatory activity. Cell. Immunol. 2010a;262:120-126. DOI 10.1016/j.cellimm.2010.01.005.

2. Alyamkina E.A., Leplina O.Y., Sakhno L.V., Chernykh E.R., Ostanin A.A., Efremov Y.R., Shilov A.G., Proskurina A.S., Orishchenko K.E., Dolgova E.V., Rogachev V.A., Nikolin V.P., Popova N.A., Zagrebelniy S.N., Bogachev S.S., Shurdov M.A. Effect of double-stranded DNA on maturation of dendritic cells in vitro. Cell. Immunol. 2010b; 266: 46-51. DOI 10.1016/j.cellimm.2010.08.011.

3. Alyamkina E.A., Leplina O.Y., Ostanin A.A., Chernykh E.R., Nikolin V.P., Popova N.A., Proskurina A.S., Gvozdeva T.S., Dolgova E.V., Orishchenko K.E., Rogachev V.A., Sidorov S.V., Varaksin N.A., Ryabicheva T.G., Bogachev S.S., Shurdov M.A. Effects of human exogenous DNA on production of perforin-containing CD8+ cytotoxic lymphocytes in laboratory setting and clinical practice. Cell. Immunol. 2012;276:59-66. DOI 10.1016/j.cellimm.2012.04.004.

4. Alyamkina Е.А., Dolgova Е.V., Proskurina А.S., Rogachev V.А., Ostanin А.А., Chernych Е.R., Bogachev S.S., Shurdov М.А. Intracellular systems for detection of exogenous nucleic acids and mechanisms triggering the immune response to DNA internalization. Meditsinskaya immunologiya = Medical Immunology (Russia). 2013;15(5):413-430. (in Russian)

5. Anker P. Quantitative aspects of plasma/serum DNA in cancer patients. Ann. N.Y. Acad. Sci. 2000;906:5-7.

6. Barbalat R., Ewald S.E., Mouchess M.L., Barton G.M. Nucleic acid recognition by the innate immune system. Annu. Rev. Immunol. 2011;29:185-214. DOI 10.1146/annurev-immunol-031210-101340.

7. Barber G.N. Cytoplasmic DNA innate immune pathways. Immunol. Rev. 2011a;243(1):99-108. DOI 10.1111/j.1600-065X.2011.01051.x.

8. Barber G.N. Innate immune DNA sensing pathways: STING, AIMII and the regulation of interferon production and inflammatory responses. Curr. Opin. Immunol. 2011b;23(1):10-20. DOI 10.1016/j. coi.2010.12.015.

9. Choi J.J., Reich C.F. III, Pisetsky D.S. The role of macrophages in the in vitro generation of extracellular DNA from apoptotic and necrotic cells. Immunology. 2005;115(1):55-62. DOI 10.1111/j.1365-2567.2005.02130.x.

10. Decker P., Singh-Jasuja H., Haager S., Kötter I., Rammensee H.G. Nu-cleosome, the main autoantigen in systemic lupus erythematosus, induces direct dendritic cell activation via a MyD88-independent pathway: consequences on inflammation. J. Immunol. 2005;174(6): 3326-3334.

11. Fernandes-Alnemri T., Yu J.W., Datta P., Wu J., Alnemri E.S. AIM2 activates the inflammasome and cell death in response to cytoplasmic DNA. Nature. 2009;458(7237):509-513. DOI 10.1038/nature07710.

12. Franco L.H., Wowk P.F., Silva C.L., Trombone A.P., Coelho-Caste-lo A.A., Oliver C., Jamur M.C., Moretto E.L., Bonato V.L. A DNA vaccine against tuberculosis based on the 65 kDa heat-shock protein differentially activates human macrophages and dendritic cells. Genet. Vaccines Ther. 2008;6:3. DOI 10.1186/1479-0556-6-3.

13. Giacona M.B., Ruben G.C., Iczkowski K.A., Roos T.B., Porter D.M., Sorenson G.D. Cell-free DNA in human blood plasma: length measurements in patients with pancreatic cancer and healthy controls. Pancreas. 1998;17(1):89-97.

14. Hemmi H., Takeuchi O., Kawai T., Kaisho T., Sato S., Sanjo H., Matsumoto M., Hoshino K., Wagner H., Takeda K., Akira S. A Toll-like receptor recognizes bacterial DNA. Nature. 2000;408(6813):740-745. DOI 10.1038/35047123.

15. Holmgren L., Szeles A., Rajnavölgyi E., Folkman J., Klein G., Ern-berg I., Falk K.I. Horizontal transfer of DNA by the uptake of apoptotic bodies. Blood. 1999;93(11):3956-3963.

16. Huang L.Y., Ishii K.J., Akira S., Aliberti J., Golding B. Th1-like cyto-kine induction by heat-killed Brucella abortus is dependent on triggering of TLR9. J. Immunol. 2005;175(6):3964-3970. DOI 10.4049/ jimmunol.175.6.3964.

17. Ishii K.J., Akira S. Innate immune recognition of, and regulation by, DNA. Trends Immunol. 2006;27(11):525-532. DOI 10.1016/j.it. 2006.09.002.

18. Ishii K.J., Akira S. Potential link between the immune system and metabolism of nucleic acids. Curr. Opin. Immunol. 2008;20(5):524-529. DOI 10.1016/j.coi.2008.07.002.

19. Ishii K.J., Coban C., Kato H., Takahashi K., Torii Y., Takeshita F., Lud-wig H., Sutter G., Suzuki K., Hemmi H., Sato S., Yamamoto M., Uematsu S., Kawai T., Takeuchi O., Akira S. A Toll-like receptor-independent antiviral response induced by double-stranded B-form DNA. Nat. Immunol. 2006;7(1):40-48. DOI 10.1038/ni1282.

20. Ishii K.J., Suzuki K., Coban C., Takeshita F., Itoh Y., Matoba H., Kohn L.D., Klinman D.M. Genomic DNA released by dying cells induces the maturation of APCs. J. Immunol. 2001;167(5):2602-2607.

21. Jiang W., Reich III C.F., Pisetsky D.S. Mechanisms of activation of the RAW264.7 macrophage cell line by transfected mammalian DNA. Cell. Immunol. 2004;229(1):31-40. DOI 10.1016/j.cellimm. 2004.06.003.

22. Kawai T., Akira S. Toll-like receptors and their crosstalk with other innate receptors in infection and immunity. Immunity. 2011;34(5):637-650. DOI 10.1016/j.immuni.2011.05.006.

23. Kis-Toth K., Szanto A., Thai T.H., Tsokos G.C. Cytosolic DNA-activated human dendritic cells are potent activators of the adaptive immune response. J. Immunol. 2011;187(3):1222-1234. DOI 10.4049/ jimmunol.1100469.

24. Krieg A.M. CpG motifs: the active ingredient in bacterial extracts? Nat. Med. 2003;9(7):831-835.

25. Krogstad D.J., Schlesinger P.H. The basis of antimalarial action: non-weak base effects of chloroquine on acid vesicle pH. Am. J. Trop. Med. Hyg. 1987;36(2):213-220.

26. Kuznik A., Bencina M., Svajger U., Jeras M., Rozman B., Jerala R. Mechanism of endosomal TLR inhibition by antimalarial drugs and imidazoquinolines. J. Immunol. 2011;186(8):4794-4804. DOI 10.4049/jimmunol.1000702.

27. Lo Y.M., Corbetta N., Chamberlain P.F., Rai V., Sargent I.L., Red-man C.W., Wainscoat J.S. Presence of fetal DNA in maternal plasma and serum. Lancet. 1997;350(9076):485-487. DOI 10.1016/S0140-6736(97)02174-0.

28. Macfarlane D.E., Manzel L. Antagonism of immunostimulatory CpG-oligodeoxynucleotides by quinacrine, chloroquine, and structurally related compounds. J. Immunol. 1998;160(3):1122-1131.

29. Martin D.A., Elkon K.B. Intracellular mammalian DNA stimulates myeloid dendritic cells to produce type I interferons predominantly through a toll-like receptor 9-independent pathway. Arthritis Rheum. 2006;54(3):951-962. DOI 10.1002/art.21677.

30. Medzhitov R. Recognition of microorganisms and activation of the immune response. Nature. 2007;449(7164):819-826. DOI 10.1038/ nature06246.

31. Ngan R.K., Yip T.T., Cheng W.W., Chan J.K., Cho W.C., Ma V.W., Wan K.K., Au J.S., Law C.K. Clinical role of circulating Epstein-Barr virus DNA as a tumor marker in lymphoepithelioma-like carcinoma of the lung. Ann. N.Y. Acad. Sci. 2004;1022:263-270. DOI 10.1196/annals.1318.041.

32. Orishchenko K.E., Ryzhikova S.L., Druzhinina Y.G., Ryabicheva T.G.,

33. Varaksin N.A., Alyamkina E.A., Dolgova E.V., Rogachev V.A., Proskurina A.S., Nikolin V.P., Popova N.A., Strunov A.A., Kiseleva E.V., Leplina O.Y., Ostanin A.A., Chernykh E.R., Sidorov S.V., Mayorov V.I., Bogachev S.S., Shurdov M.A. Effect of human double-stranded DNA preparation on the production of cytokines by dendritic cells and peripheral blood cells from relatively healthy donors. Cancer Therapy. 2013;8:191-205.

34. Park J., Choi K., Jeong E., Kwon D., Benveniste E.N., Choi C. Reactive oxygen species mediate chloroquine-induced expression of chemokines by human astroglial cells. Glia. 2004;47(1):9-20. DOI 10.1002/glia.20017.

35. Park J., Kwon D., Choi C., Oh J.W., Benveniste E.N. Chloroquine induces activation of nuclear factor-kappaB and subsequent expression of pro-inflammatory cytokines by human astroglial cells. J. Neurochem. 2003;84(6):1266-1274.

36. Proskurina A.S., Gvozdeva T.S., Alyamkina E.A., Dolgova E.V., Orishchenko K.E., Nikolin V.P., Popova N.A., Sidorov S.V., Chernykh E.R., Ostanin A.A., Leplina O.Y., Dvornichenko V.V., Ponomarenko D.M., Soldatova G.S., Varaksin N.A., Ryabicheva T.G., Uchakin P.N., Zagrebelniy S.N., Rogachev V.A., Bogachev S.S., Shurdov M.A. Results of multicenter double-blind placebo-controlled phase II clinical trial of Panagen preparation to evaluate its leukostimulatory activity and formation of the adaptive immune response in patients with stage II–IV breast cancer. BMC Cancer. 2015;15(1):122. DOI 10.1186/s12885-015-1142-z.

37. Proskurina A.S., Gvozdeva T.S., Potter E.A., Dolgova E.V., Orishchenko K.E., Nikolin V.P., Popova N.A., Sidorov S.V., Chernykh E.R., Ostanin A.A., Leplina O.Y., Dvornichenko V.V., Ponomarenko D.M., Soldatova G.S., Varaksin N.A., Ryabicheva T.G., Uchakin P.N., Rogachev V.A., Bogachev S.S., Shurdov M.A. Five-year disease-free survival among stage II–IV breast cancer patients receiving FAC and AC chemotherapy in phase II clinical trials of Panagen. BMC Cancer. 2016;16:651. DOI 10.1186/s12885-016-2711-5.

38. Rogachev V.A., Likhacheva A., Vratskikh O., Mechetina L.V., Sebeleva T.E., Bogachev S.S., Yakubov L.A., Shurdov M.A. Qualitative and quantitative characteristics of the extracellular DNA delivered to the nucleus of a living cell. Cancer Cell Int. 2006;6:23. DOI 10.1186/1475-2867-6-23.

39. Schlesinger P.H., Krogstad D.J., Herwaldt B.L. Antimalarial agents: mechanisms of action. Antimicrob. Agents Chemother. 1988;32(6): 793-798.

40. Sharma S., Fitzgerald K.A. Innate immune sensing of DNA. PLoS Pathog. 2011;7(4):e1001310. DOI 10.1371/journal.ppat.1001310.

41. Shirota H., Ishii K.J., Takakuwa H., Klinman D.M. Contribution of interferon-beta to the immune activation induced by double-stranded DNA. Immunology. 2006;118(3):302-310.

42. Stroun M., Lyautey J., Lederrey C., Olson-Sand A., Anker P. About the possible origin and mechanism of circulating DNA apoptosis and active DNA release. Clin. Chim. Acta. 2001;313(1-2):139-142.

43. Suzuki K., Mori A., Ishii K.J., Saito J., Singer D.S., Klinman D.M., Krause P.R., Kohn L.D. Activation of target-tissue immune-recognition molecules by double-stranded polynucleotides. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1999;96(5):2285-2290.

44. Takeshita F., Ishii K.J. Intracellular DNA sensors in immunity. Curr. Opin. Immunol. 2008;20(4):383-388. DOI 10.1016/j.coi.2008.05.009.

45. Tamkovich S.N., Vlasov V.V., Lactionov P.P. Circulating deoxyribonucleic acids in blood and their using in medical diagnostics. Molekulyarnaya biologiya = Molecular Biology (Moscow). 2008;42(1):12-23. (in Russian)

46. Unterholzner L., Keating S.E., Baran M., Horan K.A., Jensen S.B., Sharma S., Sirois C.M., Jin T., Latz E., Xiao T.S., Fitzgerald K.A., Paludan S.R., Bowie A.G. IFI16 is an innate immune sensor for intracellular DNA. Nat. Immunol. 2010;11(11):997-1004. DOI 10.1038/ni.1932.

47. von Buttlar H., Siegemund S., Büttner M., Alber G. Identification of Toll-like receptor 9 as parapoxvirus ovis-sensing receptor in plasmacytoid dendritic cells. PLoS ONE. 2014;9(8):e106188. DOI 10.1371/journal.pone.0106188.

48. Wang T., Liang Z.A., Sandford A.J., Xiong X.Y., Yang Y.Y., Ji Y.L., He J.Q. Selection of suitable housekeeping genes for real-time quantitative PCR in CD4(+) lymphocytes from asthmatics with or without depression. PLoS ONE. 2012;7(10):e48367. DOI 10.1371/ journal.pone.0048367.

49. Würtele H., Little K.C., Chartrand P. Illegitimate DNA integration in mammalian cells. Gene Ther. 2003;10(21):1791-1799. DOI 10.1038/sj.gt.3302074.

50. Yasuda K., Ogawa Y., Yamane I., Nishikawa M., Takakura Y. Macrophage activation by a DNA/cationic liposome complex requires en-dosomal acidification and TLR9-dependent and -independent pathways. J. Leukoc. Biol. 2005;77(1):71-79.

51. Yasuda K., Richez C., Uccellini M.B., Richards R.J., Bonegio R.G., Akira S., Monestier M., Corley R.B., Viglianti G.A., Marshak-Roth-stein A., Rifkin I.R. Requirement for DNA CpG content in TLR9-dependent dendritic call activation induced by DNA-containing immune complexes. J. Immunol. 2009;183(5):3109-3117. DOI 10.4049/jimmunol.0900399.

52. Yoneyama M., Fujita T. Cytoplasmic double-stranded DNA sensor. Nat. Immunol. 2007;8(9):907-908. DOI 10.1038/ni0907-907. Zhang R., Xing M., Ji X., Gu L., Yang X., Wang H., Jiang P. Interferon-alpha and interleukin-6 in SLE serum induce the differentiation and maturation of dendritic cells derived from CD34+ hematopoietic precursor cells. Cytokine. 2010;50(2):195-203. DOI 10.1016/j.cyto.2010.02.017.

53. Zhu F.G., Reich C.F., Pisetsky D.S. Effect of cytofectins on the immune response of murine macrophages to mammalian DNA. Immunology. 2003;109(2):255-262.


Просмотров: 114


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-0462 (Print)
ISSN 2500-3259 (Online)