Mechanistic investigation of differential T cell responses to distinct Mycobacterium tuberculosis antigens

T 细胞对不同结核分枝杆菌抗原的差异反应的机制研究

基本信息

  • 批准号:
    10721879
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.39万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-07-01 至 2025-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Abstract Tuberculosis (TB) is a major global health threat and the only licensed TB vaccine, Bacille Calmette-Guérin (BCG), is inadequate: despite widespread use of BCG, there were 9.9 million new TB cases globally in 2020. Thus, improved vaccines against Mtb are urgently needed. T cell responses remain the primary goal of TB vaccines, as CD4 T cells are necessary to control Mtb in humans and animal models. T cell vaccines have been thus far unsuccessful in preventing infection, but the recent clinical trial of M72-AS01E demonstrated ~50% efficacy as a Prevention of Disease (POD) vaccine. Since TB is transmitted by those with active disease, which is characterized by inflammation and immunopathology, a vaccine that reduces or prevents active disease and immunopathology can have a large impact on the global problem of TB. However, the most optimal antigen target(s) for TB vaccines are not defined, and the lack of evolutionary variation in the known antigens of Mtb suggests that T cell recognition of those antigens is not detrimental to the pathogen or beneficial to the host. Through a comprehensive analysis of genomes from 216 phylogenetically diverse Mtb, my advisor and his colleagues discovered a distinct subset of Mtb antigens that are sequence variable and exhibit evidence of evolutionary selection pressure. In a screen of DNA vaccines encoding these sequence variable antigens, I discovered one (encoding 4 sequence variable antigens) that alters immunopathology and inflammatory Th1 responses in mice subsequently challenged with Mtb, without reducing lung bacterial burdens. Additional studies in our laboratory have demonstrated distinct CD4 T cell effector responses to these same antigens in humans. From these and other results, we hypothesize that a functionally distinct T cell response to one or more of our vaccine antigens is responsible for altered immunopathology in vaccinated mice after challenge. The objective of this proposal is to characterize the cellular responses in vaccinated mice after challenge and identify the mechanism that accounts for altered immunopathology. I will characterize the cellular response using spectral flow cytometry and immunofluorescence microscopy. I will then characterize the vaccine-specific T cell response using peptide:MHC tetramers and single cell RNA sequencing to identify potential mechanisms mediating the altered immunopathology response. Finally, I will identify the underlying mechanism(s) by performing adoptive transfers of sorted T cells to identify the phenotype of the T cells that alter immunopathology during infection. This work will identify differential T cell responses to distinct Mtb antigens and demonstrate a role of immunoregulation in mediating a vaccine response to Mtb infection. The findings will provide an understanding of T cell responses to Mtb antigens that can modulate immunopathology. This will provide a framework of vaccine-induced immunoregulatory responses to inform development of POD vaccines for Mtb.
抽象的 结核病(TB)是全球主要的健康威胁,也是唯一获得许可的结核病疫苗 (BCG),是不足的:dospite宽度的使用BCG,全球在2020年全球有990万例新结核病病例。 这是迫切需要对MTB的疫苗进行的改进。 T细胞反应仍然是结核病的主要目标 疫苗,因为CD4 T细胞是控制人类和动物模型中MTB的必要条件。 T细胞疫苗已经 到目前为止,在预防感染方面没有成功,但最近的M72-AS01E临床试验显示约50% 作为预防疾病(POD)疫苗的功效。由于结核病是由患有活性疾病的人传播的, 以感染和免疫病理学为特征 免疫病理学可能会对结核病的全球问题产生重大影响。但是,最佳抗原 未定义TB疫苗的靶标,并且MTB的已知抗原缺乏进化变化 表明这些抗原的T细胞识别对病原体不利或对宿主有益。 通过对216个系统发育中的基因组的全面分析,我的顾问和他的顾问 同事们发现了MTB抗原的一个独特的子集,这些抗原是序列变量的,并且表现出证据的证据 进化选择压力。在编码这些序列可变抗原的DNA疫苗的屏幕中,I 发现了一种(编码4个序列变量抗原),以改变免疫病理和炎症TH1 随后在MTB中挑战的小鼠反应,而没有减少肺细菌伯良。其他研究 在我们的实验室中,已经显示出对人类中这些相同抗原的不同CD4 T细胞效应子的反应。 从这些和其他结果中,我们假设功能上不同的T细胞对我们一个或多个的响应 疫苗抗原在挑战后负责改变接种小鼠的免疫病理学。目标 该提案的表征是在挑战后表征接种小鼠的细胞反应,并确定 解释免疫病理学改变的机制。我将使用光谱表征细胞响应 流式细胞仪和免疫荧光显微镜。然后,我将表征疫苗特异性的T细胞响应 使用肽:MHC四聚体和单细胞RNA测序来鉴定介导的潜在机制 免疫病理学反应改变。最后,我将通过执行自适应来识别基本机制 分类的T细胞转移以鉴定在感染过程中改变免疫病理学的T细胞的表型。 这项工作将确定差异T细胞对不同MTB抗原的反应,并证明 在介导对MTB感染的疫苗反应中的免疫调节。这些发现将提供理解 T细胞对MTB抗原的反应,可以调节免疫病理学。这将提供一个框架 疫苗诱导的免疫调节反应为MTB的POD疫苗开发提供信息。

项目成果

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数据更新时间:2024-06-01

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