Методы исследования дендритных клеток человека, применимые для оценки действия вакцин

Введение. Вакцины являются одним из наиболее действенных средств профилактики инфекционных заболеваний. Их эффективность и безопасность гарантируется исследованиями свойств вакцин как на этапе их разработки, так и в ходе обязательных доклинических и клинических испытаний каждой новой вакцины. Дополнительную информацию о механизмах действия вакцин на клетки иммунной системы человека можно получить с использованием моделей иммунных реакций in vitro. Цель исследования – определить применимость отдельных методов исследования дендритных клеток человека in vitro для оценки действия вакцин. Дендритные клетки человека являются наиболее активными антигенпрезентирующими клетками, играющими ключевую роль в запуске первичного иммунного ответа на инфекцию или вакцину. Материалы и методы. Изучали влияние вакцин на созревание дендритных клеток, их фагоцитарную активность и способность стимулировать Т-лимфоциты in vitro. Результаты. Апробация методов проводилась с использованием широко применяемых вакцин с известным характером действия на иммунную систему. Показано, что все использованные вакцины индуцировали экспрессию маркеров созревания дендритных клеток. При этом различные вакцины индуцировали разный набор маркеров и степень экспрессии этих молекул. Описаны количественные методы оценки фагоцитоза и стимулирующей активности дендритных клеток. Выводы. Методы оценки фагоцитоза, фенотипического созревания и функциональных свойств дендритных клеток применимы для оценки действия вакцин. По нашему мнению, эти методы могут быть использованы для исследования механизмов действия прототипов вакцин на этапе их разработки и доклинических испытаний в качестве дополнения к традиционным способам оценки иммунного ответа. 

1. Ефимов Е.И., Григорьева Г.И., Королева В.В., Снегирева М.С. 100 лет большого пути. Нижегородский НИИ эпидемиологии и микробиологии им. академика И.Н. Блохиной // Здоровье населения и среда обитания. 2019. Т. 317. № 8. С. 4–10.

2. Lancet COVID-19 Commissioners, Task Force Chairs, and Commission Secretariat. Lancet COVID-19 Commission Statement on the occasion of the 75th session of the UN General Assembly. Lancet. 2020;396(10257):1102–1124. doi: 10.1016/S0140-6736(20)31927-9

3. Santos N, Hoshino Y. Global distribution of rotavirus serotypes/genotypes and its implication for the development and implementation of an effective rotavirus vaccine. Rev Med Virol. 2005;15(1):29–56. doi: 10.1002/rmv.448

4. GBD Diarrhoeal Diseases Collaborators. Estimates of global, regional, and national morbidity, mortality, and aetiologies of diarrhoeal diseases: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2015. Lancet Infect Dis. 2017;17(9):909–948. doi: 10.1016/S1473-3099(17)30276-1

5. Steinman RM. The dendritic cell system and its role in immunogenicity. Annu Rev Immunol. 1991;9:271–96. doi: 10.1146/annurev.iy.09.040191.001415

6. Mellman I, Steinman RM. Dendritic cells: specialized and regulated antigen processing machines. Cell. 2001;106(3):255–258. doi: 10.1016/s0092-8674(01)00449-4

7. Steinman RM. Decisions about dendritic cells: past, present, and future. Annu Rev Immunol. 2012;30:1–22. doi: 10.1146/annurev-immunol-100311-102839

8. Roche PA, Cresswell P. Antigen processing and presentation mechanisms in myeloid cells. Microbiol Spectr. 2016;4(3):209–223. doi: 10.1128/microbiolspec.MCHD-0008-2015

9. Guermonprez P, Valladeau J, Zitvogel L, Théry C, Amigorena S. Antigen presentation and T cell stimulation by dendritic cells. Annu Rev Immunol. 2002;20:621–67. doi: 10.1146/annurev.immunol.20.100301.064828

10. Norbury CC. Drinking a lot is good for dendritic cells. Immunology. 2006;117(4):443–51. doi: 10.1111/j.1365-2567.2006.02335.x

11. Jutras I, Desjardins M. Phagocytosis: at the crossroads of innate and adaptive immunity. Annu Rev Cell Dev Biol. 2005;21:511–27. doi: 10.1146/annurev.cellbio.20.010403.102755

12. Liu Z, Roche PA. Macropinocytosis in phagocytes: regulation of MHC class-II-restricted antigen presentation in dendritic cells. Front Physiol. 2015;6:1. doi: 10.3389/fphys.2015.00001

13. de Jong JM, Schuurhuis DH, Ioan-Facsinay A, et al. Dendritic cells, but not macrophages or B cells, activate major histocompatibility complex class II-restricted CD4+ T cells upon immune-complex uptake in vivo. Immunology. 2006;119(4):499–506. doi: 10.1111/j.1365-2567.2006.02464.x

14. Benvenuti F. The dendritic cell synapse: a life dedicated to T cell activation. Front Immunol. 2016;7:70. doi: 10.3389/fimmu.2016.00070

15. Inaba K, Inaba M. Antigen recognition and presentation by dendritic cells. Int J Hematol. 2005;81(3):181–7. doi: 10.1532/IJH97.04200

16. Fiebiger E, Meraner P, Weber E, Fang IF, Stingl G, Ploegh H, et al. Cytokines regulate proteolysis in major histocompatibility complex class II–dependent antigen presentation by dendritic cells. J Exp Med. 2001;193(8):881–92. doi: 10.1084/jem.193.8.881

17. Watts C. The exogenous pathway for antigen presentation on major histocompatibility complex class II and CD1 molecules. Nat Immunol. 2004;5(7):685–92. doi: 10.1038/ni1088

18. Foti M, Granucci F, Pelizzola M, Beretta O, Ricciardi-Castagnoli P. Dendritic cells in pathogen recognition and induction of immune responses: a functional genomics approach. J Leukoc Biol. 2006;79(5):913–6. doi: 10.1189/jlb.1005547

19. Dalod M, Chelbi R, Malissen B, Lawrence T. Dendritic cell maturation: functional specialization through signaling specificity and transcriptional programming. EMBO J. 2014;33(10):1104–16. doi: 10.1002/embj.201488027

20. Platt AM, Randolph GJ. Dendritic cell migration through the lymphatic vasculature to lymph nodes. Adv Immunol. 2013;120:51–68. doi: 10.1016/B978-0-12-417028-5.00002-8

21. Angeli V, Randolph GJ. Inflammation, lymphatic function, and dendritic cell migration. Lymphat Res Biol. 2006;4(4):217–28. doi: 10.1089/lrb.2006.4406

22. de Winde CM, Munday C, Acton SE. Molecular mechanisms of dendritic cell migration in immunity and cancer. Med Microbiol Immunol. 2020;209(4):515–529. doi: 10.1007/ s00430-020-00680-4

23. Sallusto F, Lanzavecchia A. The instructive role of dendritic cells on T-cell responses. Arthritis Res. 2002;4(Suppl 3): S127–32. doi: 10.1186/ar567

24. Bourque J, Hawiger D. Immunomodulatory bonds of the partnership between dendritic cells and T cells. Crit Rev Immunol. 2018;38(5):379–401. doi: 10.1615/CritRevImmunol.2018026790

25. Hilligan KL, Ronchese F. Antigen presentation by dendritic cells and their instruction of CD4+ T helper cell responses. Cell Mol Immunol. 2020;17(6):587–599. doi: 10.1038/ s41423-020-0465-0

26. Talayev VY, Talaeva MV, Voronina EV, Babaykina ON. Migration of human dendritic cells in vitro induced by vaccines stimulating humoral and cellular immunity. Sovremennye Tekhnologii v Meditsine. 2016;8(3):91–99. doi: 10.17691/stm2016.8.3.10

27. Merad M, Sathe P, Helft J, Miller J, Mortha A. The dendritic cell lineage: ontogeny and function of dendritic cells and their subsets in the steady state and the inflamed setting. Annu Rev Immunol. 2013;31:563–604. doi: 10.1146/annurev-immunol-020711-074950

28. Collin M, Bigley V. Human dendritic cell subsets: an update. Immunology. 2018;154(1):3–20. doi: 10.1111/imm.12888

29. Goter-Robinson C, Derrick SC, Yang AL, Jeon BY, Morris SL. Protection against an aerogenic Mycobacterium tuberculosis infection in BCG-immunized and DNA-vaccinated mice is associated with early type I cytokine responses. Vaccine. 2006;24(17):3522–9. doi: 10.1016/j.vaccine.2006.02.005

30. Sokolovska A, Hem SL, HogenEsch H. Activation of dendritic cells and induction of CD4(+) T cell differentiation by aluminum-containing adjuvants. Vaccine. 2007;25(23):4575–85. doi: 10.1016/j.vaccine.2007.03.045

31. Talayev V, Zaichenko I, Svetlova M, Matveichev A, Babaykina O, Voronina E, et al. Low-dose influenza vaccine Grippol Quadrivalent with adjuvant Polyoxidonium induces a T helper-2 mediated humoral immune response and increases NK cell activity. Vaccine. 2020;38(42):6645–6655. doi: 10.1016/j.vaccine.2020.07.053