Aire-dependent regulation of spontaneous autoimmune-mediated alopecia

自发性自身免疫介导的脱发的空气依赖性调节

基本信息

项目摘要

ABSTRACT This proposal will enable the applicant to acquire mentored research training and develop into a productive, independent physician-scientist in the field of dermatology. Alopecia areata (AA) is an autoimmune skin disease, characterized by patchy non-scarring hair loss, with no cure. AA is caused by inappropriate activation of autoreactive T cells that target and damage keratinocytes of anagen hair follicles (HFs) due to the collapse of HF immune privilege (IP). Why anagen HFs undergo IP collapse is not well-understood. Recently, Janus kinase inhibitors (JAKi) have shown clinical efficacy in AA patients by suppressing immune-cell activity at the HF, however, JAKi do not work for all AA patients. A better mechanistic understanding of JAK-STAT regulation can lead to more effective AA treatments. Our preliminary data indicates that we have a novel AA-like mouse model that exhibits spontaneous alopecia in mice genetically null for autoimmune regulator (Aire-/-). Aire is a transcriptional regulator expressed in medullary thymic epithelial cells that eliminates autoreactive T cells. We and others have recently shown that Aire is also expressed in epidermal and follicular keratinocytes. Increasing clinical evidence also supports the importance of Aire in AA, as patients with loss-of-function mutations in AIRE have an increased risk of developing AA. We observe adult female C57BL/6 Aire-/- (germline) mice spontaneously develop AA-like lesions (n=35/73). Skin biopsies from alopecic Aire-/- mice resemble human AA lesions on macroscopic, histopathologic, and molecular levels. Additionally, we observed upregulation in JAK-STAT signaling in Aire-/- skin lesions and AIRE-deficient cultured keratinocytes alongside downregulated expression of PIAS1, a STAT1 inhibitor. These findings suggest that 1) Aire is a critical regulator of HF IP in AA and 2) AIRE is a key suppressor of JAK-STAT signaling in keratinocytes. This proposal will address current gaps in our understanding of HF IP and JAK-STAT signaling in AA. In Aim 1, we hypothesize that the loss of either thymic or keratinocyte Aire contribute to HF IP collapse. To test this, we will harvest CD8+NKG2D+ T cells from alopecic Aire-/- mice, subcutaneously inject them into Aire+/+ mice and monitor them for AA onset. Cytolytic T cell activity will be assessed via keratinocyte co-culture experiments. The results of these studies will reveal whether thymic Aire loss is sufficient to trigger HF IP collapse. In parallel, we will test whether skin-specific deletion of Aire is sufficient to trigger HF IP collapse by utilizing tamoxifen-treated Airefl/flK5-CreERT2 mice. In Aim 2, we hypothesize that AIRE contributes to the regulation of IFNγ-JAK-STAT signaling in cultured keratinocytes. To test this, we will determine how AIRE influences the PIAS1, STAT1, and the PIAS1-STAT1 complex, assess which AIRE domains are required for JAK-STAT signaling, and identify the AA cytokines and chemokines expressed by AIRE-/- keratinocytes upon IFNγ stimulation. The results of these studies will uncover novel regulatory mechanisms of JAK-STAT signaling in AA.
抽象的 该建议将使申请人能够获得心理研究培训,并发展成富有成效的, 皮肤病学领域的独立身体科学家。 脱发Areata(AA)是一种自身免疫性皮肤疾病,其特征是斑驳的无囊脱发,没有 治愈。 AA是由靶向和损害角质形成细胞的自动反应性T细胞不当激活引起的 由于HF免疫特权(IP)崩溃,Anagen毛发(HFS)。为什么Anagen HFS经历IP崩溃 不是很好理解。最近,Janus激酶抑制剂(JAKI)显示了AA患者的临床效率 但是,抑制HF的免疫细胞活性,Jaki并不适合所有AA患者。更好的机械 对JAK-STAT调节的了解可以导致更有效的AA治疗。我们的初步数据指示 我们有一种新型的AA样小鼠模型,该模型在小鼠中表现出赞成性脱发,通常为null 自动免疫调节器(AIRE - / - )。 AIRE是在髓质胸腺上皮细胞中表达的转录调节剂 这消除了自动反应性T细胞。我们和其他人最近表明,AIRE在表皮中也表达 和卵泡角质形成细胞。越来越多的临床证据也支持AIR在AA中的重要性,因为患者 随着AIR的功能丧失突变,患有AA的风险增加。我们观察到成年女性 C57BL/6 AIRE - / - (种系)小鼠赞助开发类似AA的病变(n = 35/73)。皮肤活检来自脱胶 AIRE - / - 小鼠在宏观,组织病理学和分子水平上类似于人类AA病变。另外,我们 在AIRE - / - 皮肤病变和AIRE缺乏培养的角质形成细胞中观察到的JAK-STAT信号传导上调 与STAT1抑制剂PIAS1的下调表达下调。这些发现表明1)AIRE是 AA和2)AIRE中HF IP的关键调节剂是角质形成细胞中JAK-STAT信号传导的关键抑制剂。 该提案将解决我们对AA中HF IP和JAK-STAT信号的理解中的当前差距。在AIM 1中, 我们假设胸腺或角质细胞AIRE的损失导致HF IP塌陷。为了测试这一点,我们 将从脱发AIRE - / - 小鼠中收集CD8+ NKG2D+ T细胞,皮下注入AIRE+/+小鼠,并将其注入 监视它们的AA发作。细胞溶解细胞活性将通过角质形成细胞共培养实验评估。这 这些研究的结果将揭示胸腺AIRE损失是否足以触发HF IP崩溃。并行,我们 将测试AIRE的皮肤特异性删除是否足以通过使用他莫昔芬治疗来触发HF IP崩溃 AIREFL/FLK5-CREERT2小鼠。在AIM 2中,我们假设AIRE有助于对IFNγ-JAK-STAT的调节 培养的角质形成细胞中的信号传导。为了测试这一点,我们将确定AIRE如何影响PIAS1,STAT1和 PIAS1-STAT1复合物,评估JAK-STAT信号需要哪些AIRE域,并确定 IRE-/ - 角质形成细胞在IFNγ刺激时表达的AA细胞因子和趋化因子和趋化因子。这些结果 研究将发现AA中JAK-STAT信号传导的新型调节机制。

项目成果

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AIRE Deficiency Leads to the Development of Alopecia Areata‒Like Lesions in Mice.
AIRE 缺乏会导致斑秃的发生,就像小鼠的病变一样。
  • DOI:
    10.1016/j.jid.2022.09.656
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Maglakelidze,Natella;Gao,Ting;Feehan,RobertP;Hobbs,RyanP
  • 通讯作者:
    Hobbs,RyanP
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