Czytnik RNA M6 A YTHDF2 kontroluje odporność przeciwnowotworową i przeciwwirusową komórek NK Część 1

Wstęp

Komórki NK (NK) to dominujące wrodzone komórki limfoidalne, które pośredniczą w odporności przeciwwirusowej i przeciwnowotworowej (Spits i in., 2016). Rozpoznają komórki zakażone wirusem i komórki nowotworowe poprzez swoje liczne receptory aktywujące i hamujące wyrażane na powierzchni i zabijają je poprzez efekt cytotoksyczny (Sun i Lanier, 2011).

Naturalni zabójcy są ściśle powiązani z odpornością, ponieważ komórki NK są ważną częścią układu odpornościowego. Komórki NK to rodzaj komórek odpornościowych, które potrafią szybko identyfikować i zabijać komórki nowotworowe i patogeny. Potrafią identyfikować i atakować nieprawidłowe komórki, nie powodując szkody dla normalnych komórek.

Odporność to zdolność organizmu do przeciwstawienia się chorobom i infekcjom oraz obrona przed inwazją obcych patogenów poprzez różne mechanizmy układu odpornościowego. Komórki NK są jedną z najważniejszych broni. Mogą bezpośrednio zwalczać patogeny i komórki nowotworowe, a nawet współpracować z innymi komórkami odpornościowymi, aby poprawić skuteczność walki z chorobami.

Utrzymanie dobrej odporności jest ważne w zapobieganiu i leczeniu wielu chorób. Niektóre czynniki związane z aktywnością i odpornością komórek NK obejmują:

1. Odżywianie: Dobre nawyki żywieniowe i przyjmowanie odpowiednich składników odżywczych mogą promować aktywność komórek NK. Na przykład składniki odżywcze, takie jak witaminy C, E i kwas foliowy, odgrywają ważną rolę w zwiększaniu aktywności komórek NK.

2. Ćwiczenia: Umiarkowane ćwiczenia mogą poprawić funkcję odpornościową i liczbę komórek NK, promując lepszą odpowiedź immunologiczną.

3. Zdrowy styl życia: Rzucenie palenia, ograniczenie alkoholu, odpowiednia ilość snu, redukcja stresu i eliminacja negatywnych emocji może poprawić odporność i zwiększyć aktywność komórek NK.

Krótko mówiąc, komórki NK są jedną z najważniejszych broni układu odpornościowego. Dobra odporność może chronić organizm przed chorobami. Prowadząc zdrowy tryb życia, dbając o prawidłowe odżywianie i uprawiając umiarkowaną aktywność fizyczną, można zwiększyć liczbę i aktywność komórek NK, poprawić odporność, a co za tym idzie, stale poprawiać zdrowie organizmu. Widać, że musimy poprawić pamięć, a Cistanche desericola może znacznie poprawić pamięć, ponieważ Cistanche desericola to tradycyjny chiński materiał leczniczy, który ma wiele unikalnych efektów, z których jednym jest poprawa pamięci. Skuteczność Cistanche Deserticola wynika z wielu zawartych w niej składników aktywnych, w tym kwasu garbnikowego, polisacharydów, glikozydów flawonoidowych itp. Składniki te mogą promować zdrowie mózgu na różne sposoby.

Kliknij Poznaj 10 sposobów na poprawę pamięci

Mogą również wytwarzać odrębny zestaw cytokin, takich jak IFN-, TNF- i IL-10 lub chemokin, takich jak MIP-1 i - oraz RANTES, które mogą dodatkowo wywoływać adaptacyjną odpowiedź immunologiczną (Spits i in., 2016). Łącznie wielofunkcyjne działania komórek NK pomagają eliminować podatne cele i wzmacniać reakcje zapalne przeciwko wirusom i nowotworom.

Jako najbardziej rozpowszechniona modyfikacja potranskrypcyjna mRNA ssaków, modyfikacja N6-metyloadenozyny (m6A) staje się szeroko rozpowszechnionym mechanizmem regulacyjnym kontrolującym ekspresję genów w różnych procesach fizjologicznych (Yue i in., 2015).

Jednakże sposób, w jaki metylacja m6A reguluje wrodzoną i adaptacyjną odporność komórkową, pozostaje w pełni poznany i aż do tego raportu pozostawał nieznany w przypadku komórek NK.

Niedawno wykazano, że chimeryczne receptory antygenowe (CAR) przekierowują komórki NK w kierunku komórek nowotworowych wykazujących ekspresję odpowiedniego antygenu, tworząc możliwości walki z nowotworem (Chenet in., 2016; Chu i in., 2014; Han i in., 2015; Liu i in. in., 2020; Tang i in., 2018; Yilmaz i in., 2020).

Dlatego jasne zdefiniowanie roli modyfikacji m6A w komórkach NK nie tylko znacznie poprawi nasze zrozumienie modyfikacji RNA jako nowej i krytycznej warstwy potranskrypcyjnej regulacji genów, która kontroluje wrodzone funkcje komórek odpornościowych, ale także może zapewnić nam nową możliwość wzmocnienia funkcji efektorowej komórek NK i przeżycia w przypadku raka immunoterapia.

Metyltransferazy m6A („pisarze”, np. METTL3 i METTL14) i demetylazy („gumki”, np. masa tłuszczowa i białko związane z otyłością [FTO] i ALKBH5) dynamicznie kontrolują krajobraz metylacji m6A (Shi i in., 2019).

Białka czytnika Them6A (białka zawierające domenę YTH [YTHDF] YTHDF1, YTHDF2 i YTHDF3 oraz białka wiążące mRNA insulinopodobnego czynnika wzrostu 2 [IGF2BP] IGF2BP1, IGF2BP2 i IGF2BP3) preferencyjnie wiążą się z metylowanym RNA i pośredniczą w specyficznych funkcjach, w tym promowanie translacji lub wpływanie na stabilność mRNA modyfikowanych m6A (Huang i in., 2018; Shi i in., 2019; Wang i in., 2014; Wang i in., 2015).

Ostatnie badania wykazały, że metylacja m6A jest związana z nieadaptacyjną i wrodzoną odpornością za pośrednictwem komórek odpornościowych (Shulman i Stern-Ginossar, 2020). Delecja białka m6Awriter METTL3 w mysich limfocytach T zakłóca homeostazę i różnicowanie komórek poprzez celowanie w szlak IL-7/SOCS/STAT5 (Li i in., 2017). METTL3 utrzymuje funkcje supresji komórek T reg poprzez sygnalizację IL-2/STAT5 (Tong i in., 2018).

Metylacja RNA m6A odgrywa zasadniczą rolę we wczesnym rozwoju komórek B (Zheng i in., 2020). Niedawny raport wykazał, że metylacja mRNA m6A za pośrednictwem METTL3- sprzyja aktywacji komórek dendrytycznych (DC) (Wang i in., 2019a).

Zmodyfikowane m6A mRNA kodujące katepsyny lizosomalne można rozpoznać przez YTHDF1 w DC, tłumiąc w ten sposób zdolność DC do starterowania krzyżowego i hamując przeciwnowotworową odpowiedź immunologiczną (Han i in., 2019).

Modyfikacje m6A kontrolują również wrodzoną odpowiedź immunologiczną na infekcję wirusową (Liu i in., 2019; Rubio i in., 2018; Winkler i in., 2019). Jednakże nie opisano, czy i w jaki sposób modyfikacje m6A wpływają na odpowiedź immunologiczną za pośrednictwem komórek NK na komórki nowotworowe i wirusy. YTHDF2 jest dobrze poznanym czytnikiem m6A, którego działanie polega na specyficznym rozpoznawaniu i wiązaniu się z RNA zawierającym m6A oraz promowaniu degradacji docelowych transkryptów (Wang i in., 2014).

Według bazy danych BioGPS (Wu i in., 2013) i naszych wstępnych danych, mysie komórki NK wyrażają YTHDF2 na wysokim poziomie, podczas gdy jego rola w regulacji komórek NK jest nieznana. To zmotywowało nas do badania YTHDF2 w komórkach NK przy użyciu podejścia warunkowego nokautu.

Pokazujemy, że wyczerpanie Ythdf2 w mysich komórkach NK znacząco upośledza odporność przeciwnowotworową i przeciwwirusową komórek NK. Co więcej, YTHDF2 kontrolował homeostazę, dojrzewanie i przeżycie komórek NK w stanie ustalonym. Zatem modyfikacje YTHDF2 lub m6A ogólnie odgrywają wieloaspektową rolę w regulacji komórek NK.

Wyniki

Poziom YTHDF2 w mysich komórkach NK ulega zwiększeniu pod wpływem IL-15, mysiego zakażenia CMV i progresji nowotworu

Aby zbadać rolę modyfikacji m6A w komórkach NK, najpierw sprawdziliśmy poziom ekspresji mechanizmów piszących, gumujących i czytających m6A w mysich komórkach NK, korzystając z bazy danych BioGPS (http://biogps.org).

W związku z tym ekspresja mRNA Ythdf2 była najwyższa spośród innych enzymów i czytników m6A (ryc. 1 A). Co ciekawe, odkryliśmy, że komórki NK mają również konstytutywną ekspresję mRNA i białka Ythdf2 na wysokim poziomie w porównaniu z większością innych komórek odpornościowych, w tym limfocytów B , makrofagi i DC (ryc. 1 B i ryc. S1 A).

Komórki NK mogą być aktywowane przez IL-15, który jest kluczowym regulatorem homeostazy i przeżycia komórek NK (Becknell i Caligiuri, 2005). Wykorzystując bazę danych Gene Expression Omnibus (GEO), odkryliśmy, że komórki NK aktywowane IL-15 mają wyższy poziom mRNA Ythdf2 w porównaniu z innymi testowanymi przez nas enzymami i czytnikami m6A (ryc. 1 C; analiza z GEO pod numerem dostępu. GSE106138).

Zgodnie z naszą analizą danych GEO, nasz ilościowy PCR w czasie rzeczywistym (qPCR) i immunoblot wykazały, że aktywacja IL-15 komórek NK znacząco zwiększała ekspresję Ythdf2 zarówno na poziomie mRNA, jak i białka oraz że Ythdf2 miał bardzo wysoki poziom ekspresji w IL{ {4}} – aktywowane komórki NK w porównaniu z innymi testowanymi przez nas m6Aenzymami i czytnikami (ryc. 1, D – F i ryc. S1 B).

Poziomy białka YTHDF2 były również znacznie zwiększone w komórkach NK myszy transgenicznych (Tg) IL-15, które wcześniej wygenerowaliśmy w porównaniu z kontrolami WT (ryc. S1 C;Fehniger i in., 2001). Komórki NK są krytyczne mediatory odporności gospodarza na infekcje wirusowe i nowotwory złośliwe (Spits i in., 2016). Dlatego oceniliśmy wzór ekspresji YTHDF2 w komórkach NK podczas zakażenia mysim CMV (MCMV).

Korzystając z bazy danych GEO, odkryliśmy, że Ythdf2 uległ zwiększeniu w 1,5 dniu po infekcji w dwóch niezależnych bazach danych (ryc. 1 G i ryc. S1 D). Test immunoblottingu potwierdził, że poziomy białka YTHDF2 również wzrosły w 1,5 dniu po zakażeniu MCMV (ryc. S1 E), wskazując, że YTHDF2 może odgrywać kluczową rolę w odporności przeciwwirusowej za pośrednictwem komórek NK.

Oprócz kontrolowania infekcji wirusowych, komórki NK biorą udział w nadzorze immunologicznym przeciwnowotworowym. Następnie zbadaliśmy poziomy Ythdf2 podczas rozwoju nowotworu. Korzystając z modelu przerzutów czerniaka B16F10, odkryliśmy redukcję komórek NK w płucach na późnym etapie rozwoju nowotworu (ryc. S1 F), co jest zgodne z wcześniejszym raportem (Cong i in. in., 2018).

Odkryliśmy, że poziomy mRNA i białka Ythdf2 były znacząco zwiększone w komórkach NK na wczesnym etapie rozwoju nowotworu (ryc. 1 H i ryc. S1 G). Podsumowując, dane te pokazują, że YTHDF2 ulega silnej ekspresji w komórkach NK i jest zwiększone podczas infekcji wirusowej i powstawania nowotworów, co prowadzi nas do hipotezy, że YTHDF2 odgrywa rolę w regulacji obrony komórek NK przed powstawaniem nowotworów i infekcjami wirusowymi.

Niedobór YTHDF2 upośledza odporność przeciwnowotworową komórek NK

Aby zdefiniować rolę YTHDF2 w odporności przeciwnowotworowej za pośrednictwem komórek NK, najpierw wygenerowaliśmy myszy floksowane Ythdf2 (ryc. S1, H i I). Następnie wygenerowaliśmy myszy z warunkowym nokautem specyficzne dla komórek NK (zwane dalej myszami Ythdf2ΔNK), krzyżując myszy Ythdf2fl/fl z myszami Ncr1-iCre (Narni-Mancinelli i in., 2011). Delecję Ythdf2 w komórkach NK potwierdzono metodą qPCR i immunoblottingu (ryc. S1, J i K).

Następnie ustaliliśmy model przerzutowego czerniaka poprzez dożylne wstrzyknięcie komórek B16F10 myszom Ythdf2WT i Ythdf2ΔNK. Jak pokazano na ryc. 2 A, myszy Ythdf2ΔNK wykazywały znacznie większe obciążenie guzkami przerzutowymi niż myszy Ythdf2WT.

Stwierdziliśmy znaczące zmniejszenie odsetka i bezwzględnej liczby naciekających tkanki nowotworowe komórek NK u myszy Ythdf2ΔNK w porównaniu z obserwowanymi u myszy Ythdf2WT (ryc. 2, B i C). Tymczasem naciekające komórki NK myszy Ythdf2ΔNK wykazały znaczny spadek ekspresji IFN-, granzymu B i perforyny w porównaniu z komórkami NK myszy Ythdf2WT (ryc. 2, D – F).

Jednakże odsetek komórek T CD4+ i komórek T CD8+ oraz ich ekspresja IFN- były porównywalne między myszami Ythdf2WT i myszami Ythdf2ΔNK (ryc. S1, L – O), co sugeruje, że YTHDF2 w komórkach NK jest niezbędna do kontrolowania przerzutów nowotworowych.

Aby potwierdzić wewnętrzne zapotrzebowanie komórkowe YTHDF2 na odporność przeciwnowotworową za pośrednictwem komórek NK, adoptywnie przenieśliśmy taką samą liczbę komórek NK od myszy Ythdf2ΔNK lub myszy Ythdf2WT do myszy Rag2-/-Il2rg-/-, którym brakuje komórek T, B i NK 1 dzień przed wstrzyknięciem komórek nowotworowych B16F10 (ryc. 2 G). Stwierdziliśmy znacznie zwiększoną częstość występowania przerzutów nowotworowych u myszy, którym przeniesiono komórki NK Ythdf2ΔNK w porównaniu z myszami, którym wstrzyknięto komórki NK Ythdf2WT (ryc. 2 G).

Podobnie w tym modelu stwierdziliśmy również znaczące zmniejszenie odsetka i bezwzględnej liczby naciekających komórek NK Ythdf2ΔNK (ryc. 2, H i I), jak również zmniejszenie ekspresji IFN-, granzymu B i perforyny u myszy, które otrzymały adopcyjnie przeniosły komórki NK Ythdf2ΔNK w porównaniu z tymi, które otrzymały komórki NK Ythdf2WT (ryc. 2, J – L). Dane te wskazują na komórkową rolę YTHDF2 w regulacji odporności przeciwnowotworowej komórek NK.

For more information:1950477648nn@gmail.com