Thymic selection abnormalities in Type 1 Diabetes

1 型糖尿病的胸腺选择异常

基本信息

  • 批准号:
    10717714
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 76.37万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-06-26 至 2028-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary Type 1 Diabetes (T1D) is an autoimmune disease in which T cells target insulin-producing β cells. At least 60 non-HLA genetic variants each confer small increases in T1D risk. While abnormal negative selection has been implicated in NOD mice, the possible role of aberrant thymic selection in driving human T1D is unknown. Human immune system (HIS) mice in which a patient’s immune system is generated de novo from their hematopoietic stem cells (HSCs), known as the personalized immune mouse (PIM) model, provide a unique opportunity to evaluate thymic selection events that contribute to T1D, permitting assessment of immune repertoire development and experimental manipulations such as T cell receptor (TCR) transgenesis. Our preliminary data suggest that non-HLA genetic variants associated with human T1D susceptibility confer both impaired negative selection and impaired Treg diversion of autoreactive thymocytes. By comparing T1D- and healthy control (HC)-derived PI mice, we have identified abnormalities in the thymic selection of two structural varieties of TCR in T1D immune systems. One (Type I) is characterized by longer than average CDR3βs with more hydrophobic amino acids and higher self-affinity and is normally most abundant in the Treg subset. Inserting a high affinity Type I insulin-reactive TCR (Clone 5) into HC HSCs resulted in clonal deletion or Treg diversion of thymocytes with this TCR. However, both processes are defective in T1D immune systems, resulting in entry of the islet autoreactive T cells into the peripheral repertoire only in T1D-derived immune systems. The second (Type II) is characterized by shorter CDR3β regions with few hydrophobic amino acids and shows greater islet autoreactive clonal survival in T1D compared to HC immune systems. Single cell RNAseq identified a major thymocyte population undergoing negative selection that highly expresses TCR signaling and pro-apoptotic genes. This cluster was virtually absent among T1D thymocytes, indicating a profound defect in the distal signaling pathways regulating thymic deletion. This impairment was associated with T1D susceptibility single nucleotide polymorphisms in SH2B3 and Erk/MAP kinase pathway genes. The overall goal of this proposal is to better understand the genetic control and abnormalities in thymic selection involved in the development of the autoimmune repertoires that mediate T1D. We propose to: 1): Further characterize defective thymocyte selection and identify the HSC-intrinsic, non-HLA genetically- determined TCR signaling defects in T1D that result in impaired negative selection and impaired Treg differentiation. We will also define pathogenic roles of Type I and Type II TCRs in T1D immune systems with autologous iPSC-derived β-cell grafts; 2) Utilize transgenic autoreactive TCRs and specific antigen-MHC tetramers to directly assess the extent of aberrant negative selection and Treg redirection in T1D-derived immune systems. Collectively, these studies will lead to novel insights into the mechanisms by which HLA and non-HLA risk alleles predispose to thymic selection of a T cell repertoire that causes islet autoimmunity.
项目摘要 1型糖尿病(T1D)是一种自身免疫性疾病,其中T细胞靶向产生胰岛素的β细胞。至少60 非HLA遗传变体每次会议的T1D风险都较小。而异常的负面选择具有 与点头小鼠有关,异常胸腺选择在驱动人T1D中的可能作用尚不清楚。 人体免疫系统(他的)小鼠,其中患者的免疫系统从他们的头部开始产生 造血干细胞(HSC),称为个性化免疫小鼠(PIM)模型,提供了独特的 评估有助于T1D的胸腺选择事件的机会,允许评估免疫 曲目发育和实验操作,例如T细胞受体(TCR)转基因。我们的 初步数据表明,与人类T1D易感性相关的非HLA遗传变异既 负面选择受损和自动反应性胸腺细胞的转移受损。通过比较T1D-和 健康对照(HC)衍生的PI小鼠,我们已经确定了两种胸腺选择异常 T1D免疫系统中TCR的结构变化。一个(I型)的特征是比平均水平更长 CDR3βs具有更多疏水性氨基酸和较高的自我功能,通常在Treg中最丰富 子集。将高亲和力I型胰岛素反应性TCR(克隆5)插入HC HSC中,导致克隆缺失 或用这种TCR转移胸腺细胞。但是,这两个过程在T1D免疫中都是有缺陷的 系统,导致胰岛自动反应性T细胞仅在T1D衍生的外围曲目中进入外围曲目 免疫系统。第二个(II型)的特征是较短的CDR3β区域,疏水性很少 与HC免疫系统相比,T1D的氨基酸并显示出更大的胰岛自动反应性克隆存活率。 单细胞RNASEQ确定了正在接受负选择的主要胸腺细胞种群 表达TCR信号传导和促凋亡基因。在T1D胸腺细胞中,该簇几乎不存在 表明在调节胸腺缺失的远端信号通路中存在深刻的缺陷。这种障碍是 SH2B3和ERK/MAP激酶途径与T1D易感性单核苷酸多态性相关 基因。该提案的总体目标是更好地了解胸腺的遗传控制和异常 涉及介导T1D的自身免疫性曲目的开发涉及的选择。我们建议:1): 进一步表征有缺陷的胸腺细胞选择并鉴定HSC - intrinsic,非HLA遗传 - 在T1D中确定的TCR信号传导缺陷,导致负面选择受损和Treg受损 分化。我们还将定义I型和II型TCR的致病作用 自体IPSC衍生的β细胞移植物; 2)利用转基因自动反应性TCR和特定的抗原MHC 四聚体直接评估T1D衍生的异常负选择和Treg重定向的程度 免疫系统。总的来说,这些研究将导致对HLA和HLA和 非HLA风险等位基因易于选择引起胰岛自身免疫性的T细胞库的胸腺。

项目成果

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