점막계의 항상성 및 면역반응 조절 인체에서 질병을 유도할 수 있는 병원균에 가장 밀접하게 노출 되어 있는 점막에서의 면역반응의 유도 및 조절 기작에 대한 이해는 질병의 치료 및 백신개발에 중요한 정보를 제공한다. 점막에서의 외부 항원의 유입은 M cell이라고 불리는 특정 세포에 의해 대부분 이루어지지만 어떠한 경로를 통해 유입되며, 유입된 항원에 대한 항원 특이적 면역 반응 및 경구 내성 유도 여부 등에 대한 연구는 아직 부족하다. 따라서 M cell로의 항원 유입에 긴밀하게 연관된 target ...
점막계의 항상성 및 면역반응 조절 인체에서 질병을 유도할 수 있는 병원균에 가장 밀접하게 노출 되어 있는 점막에서의 면역반응의 유도 및 조절 기작에 대한 이해는 질병의 치료 및 백신개발에 중요한 정보를 제공한다. 점막에서의 외부 항원의 유입은 M cell이라고 불리는 특정 세포에 의해 대부분 이루어지지만 어떠한 경로를 통해 유입되며, 유입된 항원에 대한 항원 특이적 면역 반응 및 경구 내성 유도 여부 등에 대한 연구는 아직 부족하다. 따라서 M cell로의 항원 유입에 긴밀하게 연관된 target receptor 및 항원 특이적 면역반응 유도 기작에 대한 연구는 점막을 통해 감염되는 여러 병원균의 침투를 방어할 수 있는 기초 자료를 제공할 뿐 아니라 점막을 통한 약물 전달 및 경구 백신 개발에 응용될 수 있다. 본 학위 논문의 첫 번째 목적은 M cell로 항원의 전달력을 높이며 항원 특이적 면역반응을 유도 할 수 있는 기작을 밝히고 경구 백신 모델로의 적용이다. 먼저 in vitro M-like cell culture model을 확립 후 최근 알려진 여러 marker (UEA-1+WGA-, GP2, M cell specific antibody)들을 이용하여 confocal laser scanning system을 통해 검증 하였다. 검증된 M-like cell들에 Phage display library를 이용하여 biopanning을 하여 M-cell targeting ligand들을 확보 하였다. M-cell targeting ligand를 포함하는 재조합 단백질을 이용한 in vivo 와 in vitro 실험을 통해 mouse M cell로의 targeting 및 효과적인 항원의 전달이 가능한 Co1 ligand가 선별 되었다. 선별된 Co1 ligand는 경구 백신 모델에 적용되었을 때, 항원 특이적 면역 반응을 유도 하였을 뿐 아니라, 경구 내성 또한 유도 되지 않음이 확인 되었다. Blast search를 통한 sequence 분석을 통해, Co1 ligand가 Yersinia enterocolitica의 outer membrane protein H (OmpH)의 α1 helix와 60%의 상동성을 보이는 것을 확인하였다. Y. enterocolitica는 점막의 M cell을 통해 침투 하는 것으로 잘 알려져 있는 병원균이다. 또한 Y. enterocolitica의 OmpH는 complement C5a receptor의 ligand중 하나로 알려진 E. coli의 Skp protein의 α1 와 높은 상동성을 갖는 것으로 확인하였다. 따라서 M cell에서의 C5aR 의 발현 및 항원 특이적 면역반응을 유도하기 위한 target receptor로써의 가능성을 검증 하였다. in vitro M-like cell 에서의 C5aR의 발현을 mRNA 및 protein 수준에서 모두 확인 하였을 뿐 아니라, mouse M cell에서의 발현 역시 확인 하였다. 또한, C5aR에 대한 targeting이 M cell targeting이 되는 것을 OmpH ligand를 이용하여 mouse system에서 확인 하였을 뿐 아니라 C5aR knock out mouse에서 검증 하였다. 또한, C5aR의 targeting은 항원 특이적 면역반응을 보다 높게 유도함을 확인 하였다. M cell에서 항원 유입 중 C5aR의 중요성은 실제 Y. enterocolitica의 M cell을 통한 침투 중 검증 하였으며 이는 C5aR 와 TLR pathway의 crosstalk의 가능성을 확인 하였다. 따라서 본 학위논문은 M cell에서 C5aR의 발현 및 항원 특이적 면역반응을 우세하게 유도 할 수 있는 target receptor임을 확인 하였다. M cell을 통한 빈번한 병원균의 유입은 점막 면역유도기관의 항상성이 무너질 수 있는 상황을 유도하지만, 면역계는 균형을 잘 이루고 있다. 이에 대한 정보는 부족하지만 연구 될 경우 병원균에 대한 질환발생의 조절에 주요하게 이용될 수 있다. 본 학위논문의 두 번째 목적은 M cell로부터 구성되는 환경에 의한 항상성의 조절에 있다. 먼저 in vitro M-like cells로부터 cathelicidin antimicrobial peptide, LL-37이 발현되는 것을 확인 하였으며, 합성 LL-37에 의해 점막 면역 유도기관의 lymphocyte들이 IL-17 cytokine이 유도 될 수 있는 환경이 조성될 수 있음 확인 하였다. IL-17 cytokine은 병원균에 대한 방어 기작 및 여러 antimicrobial peptide의 분비를 유도 할 수 있어 항상성 유지에 중요한 역할을 한다. 따라서 본 학위 논문은 M cell 로부터 LL-37의 발현을 확인 하였으며, LL-37은 자체의 항 박테리아 효과뿐 아니라 IL-17을 분비할 수 있는 주변 환경 구성을 통해 항상성에 관여함을 제안하고 있다.
점막계의 항상성 및 면역반응 조절 인체에서 질병을 유도할 수 있는 병원균에 가장 밀접하게 노출 되어 있는 점막에서의 면역반응의 유도 및 조절 기작에 대한 이해는 질병의 치료 및 백신개발에 중요한 정보를 제공한다. 점막에서의 외부 항원의 유입은 M cell이라고 불리는 특정 세포에 의해 대부분 이루어지지만 어떠한 경로를 통해 유입되며, 유입된 항원에 대한 항원 특이적 면역 반응 및 경구 내성 유도 여부 등에 대한 연구는 아직 부족하다. 따라서 M cell로의 항원 유입에 긴밀하게 연관된 target receptor 및 항원 특이적 면역반응 유도 기작에 대한 연구는 점막을 통해 감염되는 여러 병원균의 침투를 방어할 수 있는 기초 자료를 제공할 뿐 아니라 점막을 통한 약물 전달 및 경구 백신 개발에 응용될 수 있다. 본 학위 논문의 첫 번째 목적은 M cell로 항원의 전달력을 높이며 항원 특이적 면역반응을 유도 할 수 있는 기작을 밝히고 경구 백신 모델로의 적용이다. 먼저 in vitro M-like cell culture model을 확립 후 최근 알려진 여러 marker (UEA-1+WGA-, GP2, M cell specific antibody)들을 이용하여 confocal laser scanning system을 통해 검증 하였다. 검증된 M-like cell들에 Phage display library를 이용하여 biopanning을 하여 M-cell targeting ligand들을 확보 하였다. M-cell targeting ligand를 포함하는 재조합 단백질을 이용한 in vivo 와 in vitro 실험을 통해 mouse M cell로의 targeting 및 효과적인 항원의 전달이 가능한 Co1 ligand가 선별 되었다. 선별된 Co1 ligand는 경구 백신 모델에 적용되었을 때, 항원 특이적 면역 반응을 유도 하였을 뿐 아니라, 경구 내성 또한 유도 되지 않음이 확인 되었다. Blast search를 통한 sequence 분석을 통해, Co1 ligand가 Yersinia enterocolitica의 outer membrane protein H (OmpH)의 α1 helix와 60%의 상동성을 보이는 것을 확인하였다. Y. enterocolitica는 점막의 M cell을 통해 침투 하는 것으로 잘 알려져 있는 병원균이다. 또한 Y. enterocolitica의 OmpH는 complement C5a receptor의 ligand중 하나로 알려진 E. coli의 Skp protein의 α1 와 높은 상동성을 갖는 것으로 확인하였다. 따라서 M cell에서의 C5aR 의 발현 및 항원 특이적 면역반응을 유도하기 위한 target receptor로써의 가능성을 검증 하였다. in vitro M-like cell 에서의 C5aR의 발현을 mRNA 및 protein 수준에서 모두 확인 하였을 뿐 아니라, mouse M cell에서의 발현 역시 확인 하였다. 또한, C5aR에 대한 targeting이 M cell targeting이 되는 것을 OmpH ligand를 이용하여 mouse system에서 확인 하였을 뿐 아니라 C5aR knock out mouse에서 검증 하였다. 또한, C5aR의 targeting은 항원 특이적 면역반응을 보다 높게 유도함을 확인 하였다. M cell에서 항원 유입 중 C5aR의 중요성은 실제 Y. enterocolitica의 M cell을 통한 침투 중 검증 하였으며 이는 C5aR 와 TLR pathway의 crosstalk의 가능성을 확인 하였다. 따라서 본 학위논문은 M cell에서 C5aR의 발현 및 항원 특이적 면역반응을 우세하게 유도 할 수 있는 target receptor임을 확인 하였다. M cell을 통한 빈번한 병원균의 유입은 점막 면역유도기관의 항상성이 무너질 수 있는 상황을 유도하지만, 면역계는 균형을 잘 이루고 있다. 이에 대한 정보는 부족하지만 연구 될 경우 병원균에 대한 질환발생의 조절에 주요하게 이용될 수 있다. 본 학위논문의 두 번째 목적은 M cell로부터 구성되는 환경에 의한 항상성의 조절에 있다. 먼저 in vitro M-like cells로부터 cathelicidin antimicrobial peptide, LL-37이 발현되는 것을 확인 하였으며, 합성 LL-37에 의해 점막 면역 유도기관의 lymphocyte들이 IL-17 cytokine이 유도 될 수 있는 환경이 조성될 수 있음 확인 하였다. IL-17 cytokine은 병원균에 대한 방어 기작 및 여러 antimicrobial peptide의 분비를 유도 할 수 있어 항상성 유지에 중요한 역할을 한다. 따라서 본 학위 논문은 M cell 로부터 LL-37의 발현을 확인 하였으며, LL-37은 자체의 항 박테리아 효과뿐 아니라 IL-17을 분비할 수 있는 주변 환경 구성을 통해 항상성에 관여함을 제안하고 있다.
Gastrointestinal mucosa is exposed to heavy load of commensal and pathogenic microorganisms but maintains the mucosal homeostasis through APCs containing dendritic cells (DCs) conditioned by mucosal environment. However, the balance is lost by infection of pathogen or an antigen influx. These counte...
Gastrointestinal mucosa is exposed to heavy load of commensal and pathogenic microorganisms but maintains the mucosal homeostasis through APCs containing dendritic cells (DCs) conditioned by mucosal environment. However, the balance is lost by infection of pathogen or an antigen influx. These counter events frequently occur in mucosal inductive site, Peyer’s patch (PP), since both commensal bacteria and luminal antigens are transported by M cells present in the site, although the factors regulating the balance are not well understood yet. In fact, M cells are known as specialized epithelial cells to take up the luminal antigens and microorganisms. This rapid and effective transcytotic activity of M cells makes them attractive target to mucosal vaccine, which required both the effective delivery of antigen and induction of antigen specific immune response. However, simply transport of antigen into the M cells does not guarantee the induction of antigen specific immune response. Therefore, first and second part in this study assumed that the apical receptor targeting of antigen in M cells could evoke antigen specific mucosal and systemic immune response. In order to describe this hypothesis, purpose of the first part is the identification of M cell targeting ligand, which could effectively transport the conjugated antigen into the M cells and induce the antigen specific immune response. To search for the M cell targeting ligands, in vitro M cell coculture model was established and confirmed by M cell specific antibody (NKM 16-2-4), GP2, and UEA-1; then ligands interacting with M-like cells were obtained from biopanning by phage display library. Among the ligands, it monitored that Co1 ligand not only specifically interacted with both mouse M cell and human M-like cell but also promoted the delivery of fused antigen into mouse PP. In addition, when Co1 ligand was applied into the oral vaccine model system, antigen specific immune response was enhanced in both systemic and mucosal compartment. Therefore, these results suggest that Co1 ligand is M cell targeting ligand, which could be used to promote antigen specific immune response in both the systemic and the mucosal compartment. It was thought that these results originated from interaction between specific receptor and Co1 ligand on M cells such as interaction with GP2 and FimH+ bacteria. Therefore, identification of apical receptor interacting with Co1 ligand on M cells is goal of part II. Interestingly, M cell targeting ligand, Co1 has 60% homology to OmpH α1 helix of Yersinia enterocolitica, which has been shown to share homology with that of the Skp α1 helix of E.coli, a chemotactic ligand of C5aR. It is plausible that M cell express C5aR. Accordingly, the second part of this study described that not only was identified the C5aR expression on M cells but also its exploiting by Y. enterocolitica was observed. Expression of C5aR in human M-like cells was confirmed by measuring the expression level of mRNA and protein and its apical expression was also monitored in mouse M cells. Furthermore, M cell targeting and induction of antigen specific immunity through C5aR were confirmed in oral vaccine model using C5aR knock-out mouse. Interestingly, during invasion of Y. enterocolitica, C5aR of mouse M cell was not only clustered but also phosphorylated nearby Y. enterocolitica. Moreover, C5aR on M cells could be exploited target of Y. enterocolitica through crosstalk pathway with TLR-2 because it is monitored that inhibition of C5aR by C5aR antagonist is caused in survival reduction of internalized Y. enterocolitica. Hence, C5aR is not only expressed, but also acts as target receptor on M cell. In that sense, PP are regarded as the “Achille’s heel” of mucosal barrier because of pathogens transpassing by M cells, but immune network for maintaining the homeostasis in PP was not well understood. Therefore, the third part of this study tried to identify the immune modulator in PP. Expression of human cathelicidin AMP, LL-37 was confirmed in human M-like cells as chicken M cells. In addition, it was found that LL-37 could regulate the expression of specific cytokine mRNA in PP lymphocytes. Therefore, I expect that LL-37 related with maintaining homeostasis through itself antibacterial activity and modulation of cytokine environment in PP. Collectively, this study suggest that M cells are a double-edged sword in PP; when C5aR specific targeting on M cell could induce the antigen specific immune response, but sometimes they could be exploited by pathogen through crosstalk pathway between C5aR and TLR 2. In this case, to maintain the homeostasis, M cells are also could construct the protective mechanism through expression of LL-37.
Gastrointestinal mucosa is exposed to heavy load of commensal and pathogenic microorganisms but maintains the mucosal homeostasis through APCs containing dendritic cells (DCs) conditioned by mucosal environment. However, the balance is lost by infection of pathogen or an antigen influx. These counter events frequently occur in mucosal inductive site, Peyer’s patch (PP), since both commensal bacteria and luminal antigens are transported by M cells present in the site, although the factors regulating the balance are not well understood yet. In fact, M cells are known as specialized epithelial cells to take up the luminal antigens and microorganisms. This rapid and effective transcytotic activity of M cells makes them attractive target to mucosal vaccine, which required both the effective delivery of antigen and induction of antigen specific immune response. However, simply transport of antigen into the M cells does not guarantee the induction of antigen specific immune response. Therefore, first and second part in this study assumed that the apical receptor targeting of antigen in M cells could evoke antigen specific mucosal and systemic immune response. In order to describe this hypothesis, purpose of the first part is the identification of M cell targeting ligand, which could effectively transport the conjugated antigen into the M cells and induce the antigen specific immune response. To search for the M cell targeting ligands, in vitro M cell coculture model was established and confirmed by M cell specific antibody (NKM 16-2-4), GP2, and UEA-1; then ligands interacting with M-like cells were obtained from biopanning by phage display library. Among the ligands, it monitored that Co1 ligand not only specifically interacted with both mouse M cell and human M-like cell but also promoted the delivery of fused antigen into mouse PP. In addition, when Co1 ligand was applied into the oral vaccine model system, antigen specific immune response was enhanced in both systemic and mucosal compartment. Therefore, these results suggest that Co1 ligand is M cell targeting ligand, which could be used to promote antigen specific immune response in both the systemic and the mucosal compartment. It was thought that these results originated from interaction between specific receptor and Co1 ligand on M cells such as interaction with GP2 and FimH+ bacteria. Therefore, identification of apical receptor interacting with Co1 ligand on M cells is goal of part II. Interestingly, M cell targeting ligand, Co1 has 60% homology to OmpH α1 helix of Yersinia enterocolitica, which has been shown to share homology with that of the Skp α1 helix of E.coli, a chemotactic ligand of C5aR. It is plausible that M cell express C5aR. Accordingly, the second part of this study described that not only was identified the C5aR expression on M cells but also its exploiting by Y. enterocolitica was observed. Expression of C5aR in human M-like cells was confirmed by measuring the expression level of mRNA and protein and its apical expression was also monitored in mouse M cells. Furthermore, M cell targeting and induction of antigen specific immunity through C5aR were confirmed in oral vaccine model using C5aR knock-out mouse. Interestingly, during invasion of Y. enterocolitica, C5aR of mouse M cell was not only clustered but also phosphorylated nearby Y. enterocolitica. Moreover, C5aR on M cells could be exploited target of Y. enterocolitica through crosstalk pathway with TLR-2 because it is monitored that inhibition of C5aR by C5aR antagonist is caused in survival reduction of internalized Y. enterocolitica. Hence, C5aR is not only expressed, but also acts as target receptor on M cell. In that sense, PP are regarded as the “Achille’s heel” of mucosal barrier because of pathogens transpassing by M cells, but immune network for maintaining the homeostasis in PP was not well understood. Therefore, the third part of this study tried to identify the immune modulator in PP. Expression of human cathelicidin AMP, LL-37 was confirmed in human M-like cells as chicken M cells. In addition, it was found that LL-37 could regulate the expression of specific cytokine mRNA in PP lymphocytes. Therefore, I expect that LL-37 related with maintaining homeostasis through itself antibacterial activity and modulation of cytokine environment in PP. Collectively, this study suggest that M cells are a double-edged sword in PP; when C5aR specific targeting on M cell could induce the antigen specific immune response, but sometimes they could be exploited by pathogen through crosstalk pathway between C5aR and TLR 2. In this case, to maintain the homeostasis, M cells are also could construct the protective mechanism through expression of LL-37.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.