Gene-Environment Collaboration in Autoimmune Disease

自身免疫性疾病中的基因-环境合作

基本信息

  • 批准号:
    9766292
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36.23万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-09-30 至 2022-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Inhaled silica has been compellingly linked to several human autoimmune diseases, including systemic lupus erythematosus and ANCA vasculitis that destroy kidneys, lungs, and other organs. However, little is known about the mechanism of autoimmune induction or the role of genetic susceptibility. Autoantibodies are prominent in these disorders and key mediators of tissue injury. The experiments proposed here test the overarching hypothesis that the silica-exposed lung creates a microenvironment that alters autoimmune cell regulation in genetically susceptible individuals. We further propose that this breach in B cell tolerance occurs through the intermediary of pulmonary tertiary lymphoid structures or iBALT that promote survival and activation of autoreactive lymphocytes, and that the human HLA DRB1*1501 risk allele and Toll-like receptor ligand co-exposure contribute to this breach. This hypothesis can be tested using in vivo models that permit complex and dynamic immune cell interactions at the environment/lung interface and that are amenable to mechanistic dissection. We propose three Specific Aims supported by extensive preliminary data and established cross-disciplinary collaborations. Specific Aim 1 tests the hypothesis that silica- induced iBALT is a major site for loss of B cell tolerance, and that the extent and nature of iBALT formation and defective tolerance varies according to genetic susceptibility. We will measure recruitment and activation of autoreactive B cells within iBALT and secondary lymphoid organs of silica-exposed subjects using flow cytometry, immunoassay, cell culture, and microdissection. This aim is possible using a unique and experimentally tractable murine model system developed in our lab, in which an autoantibody transgene serves as a reliable reporter to track autoreactive cells and monitor well-defined tolerance phenotypes within the context of genetically distinct B6 and autoimmune MRL, NZB, and BXSB strains that collectively mirror human lupus genetic heterogeneity. Specific Aim 2 tests the role of a potent human autoimmune risk allele, HLA class II DRB1*1501, in silica-induced iBALT induction and proteinase 3 (PR3)- ANCA vasculitis. This aim uses two novel humanized models that replace murine class II molecules with human class II DR2 (DRA1/DRB1*1501). We will measure silica exposure impact on autoreactive cell recruitment and tolerance using DR2+ B6 autoAb Tg mice, and on anti-PR3 autoreactivity and vasculitis using dual humanized Hu-HSC mice expressing DR2 both in thymus and on human immune cells and subject to PR3 immunization or PR3-ANCA infusion. Specific Aim 3 tests the capacity of silica to break tolerance to myeloperoxidase (MPO) or to modify anti-MPO immunity and MPO-ANCA vasculitis. This aim takes advantage of MPO immunoreactivity and disease-susceptibility in MRL and MPO-deficient B6 models. Ultimately, insight into mechanisms of silica-controlled autoimmunity will identify new targets and new routes for therapeutic intervention to arrest injury and prevent relapses in patients with autoimmune disease.
吸入二氧化硅与多种人类自身免疫性疾病密切相关,包括全身性疾病 红斑狼疮和 ANCA 血管炎会破坏肾脏、肺和其他器官。然而,很少的是 了解自身免疫诱导机制或遗传易感性的作用。自身抗体 在这些疾病中很突出,也是组织损伤的关键介质。这里提出的实验测试了 总体假设是,暴露于二氧化硅的肺部创造了一个改变自身免疫细胞的微环境 遗传易感个体的调节。我们进一步提出 B 细胞耐受性的这种破坏 通过促进生存的肺三级淋巴结构或 iBALT 的中介发生 和自身反应性淋巴细胞的激活,以及人类 HLA DRB1*1501 风险等位基因和 Toll 样 受体配体共同暴露导致了这种破坏。该假设可以使用体内模型进行测试 允许环境/肺界面上复杂且动态的免疫细胞相互作用,并且 适合机械解剖。我们提出了三个具体目标,并得到广泛的初步支持 数据并建立跨学科合作。具体目标 1 检验二氧化硅的假设 诱导的 iBALT 是 B 细胞耐受性丧失的主要位点,iBALT 形成的程度和性质 耐受缺陷根据遗传易感性而变化。我们将衡量招聘和 二氧化硅暴露受试者 iBALT 和次级淋巴器官内自身反应性 B 细胞的激活 使用流式细胞术、免疫测定、细胞培养和显微切割。使用独特的方法可以实现这一目标 以及我们实验室开发的实验上易于处理的小鼠模型系统,其中自身抗体 转基因作为一个可靠的报告者来追踪自身反应细胞并监测明确的耐受性 遗传上不同的 B6 和自身免疫 MRL、NZB 和 BXSB 菌株的表型 共同反映了人类狼疮遗传异质性。具体目标 2 测试强大人类的角色 自身免疫风险等位基因,HLA II 类 DRB1*1501,在二氧化硅诱导的 iBALT 诱导和蛋白酶 3 (PR3) 中- ANCA 血管炎。该目标使用两种新颖的人源化模型,用两种替代小鼠 II 类分子 人类 II 类 DR2 (DRA1/DRB1*1501)。我们将测量二氧化硅暴露对自身反应细胞的影响 使用 DR2+ B6 autoAb Tg 小鼠的招募和耐受性,以及抗 PR3 自身反应性和血管炎 使用在胸腺和人类免疫细胞上表达 DR2 的双人源化 Hu-HSC 小鼠, 接受 PR3 免疫或 PR3-ANCA 输注。具体目标 3 测试二氧化硅的破碎能力 对髓过氧化物酶 (MPO) 的耐受性或改变抗 MPO 免疫和 MPO-ANCA 血管炎。这个目标 利用 MPO 免疫反应性和 MRL 和 MPO 缺陷 B6 模型中的疾病易感性。 最终,深入了解二氧化硅控制的自身免疫机制将确定新的目标和新的方法 治疗干预的途径以阻止自身免疫性疾病患者的损伤并预防复发。

项目成果

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