The immune responses against self-antigens caused by failure of self-tolerance develop autoimmune diseases which affect approximately 5-8 % of the population or 14 to 22 million persons in the United States. However, current treatments are not curative and induce general immunosuppression which can result in serious infections, cancer, and other adverse outcomes. Therefore, it is necessary to develop new therapies to selectively tolerize the autoreactive immune cells.
The binding of peptides to major histocompatibility complex (MHC) molecules is mediated by the interaction between the residue of peptide and the cleft of MHC molecule. This noncovalent binding is formed by hydrophobic or charge interaction. If other peptides are added into extracellular space, MHC binding peptides can be replaced with different peptides that bind to the same MHC molecule. Consequently, the autoimmune response induced by autoreactive T cells specific to self-peptide could be inhibited by the addition of an excess of other peptides that competitively inhibit the presentation of self-peptide.
In the present study, we established a novel murine model of vitiligo by sequential prime/ boost immunizations into the hind footpad and tail dermis with tyrosinase-related protein 2 (TRP2)-180 (SVYDFFVWL) peptide, lipopolysaccharides and CpG oligodeoxynucleotides. This new model of vitiligo, characterized by skin depigmentation without hair depigmentation, is more similar to human disease than previous murine models. Furthermore, the extent of skin depigmentation correlated with the frequency of TRP2-180-specific splenic CD8+ effector T cells. Therefore, this model is well-suited to analyze how efficiently the addition of competitive peptides for MHC binding inhibits the activation of autoreactive CD8+ T cells.
The competitive peptides for Kb binding inhibited the IFN-γ production and proliferation of TRP2-180-specific CD8+ T cells upon ex vivo peptide restimulation, compared to non-competitive peptides. In addition, competitive peptide, VV A11R-198, inhibited the priming of TRP2-180-specific CD8+ T cells in vivo. However, all competitive peptides did not prevent the disease progression of depigmented skin lesion. This result demonstrates that VV A11R-198 could inhibit the priming of naive T cells, but could not prevent the reactivation of memory T cells.
In conclusion, the competitive peptides for Kb binding inhibited the activation of autoreactive CD8+ T cells ex vivo. And the VV A11R-198 peptide inhibited the priming of autoreactive naive CD8+ T cells, but did not prevent the reactivation of autoreactive memory CD8+ T cells in vivo. It provides an insight into the difference between the naive T cell and the memory T cells. To inhibit the reactivation of memory T cells, we need more understanding of the molecular mechanism of the reactivation of memory T cells.
자가항원에 대한 면역학적 관용이 파괴되면서 발생하는 자가면역질환 환자가 미국 내에만 1400만 명에서 2200만 명에 이른다고 보고 되고 있다. 하지만, 현재의 치료 방법으로는 완치를 할 수 없을 뿐만 아니라 전신적인 면역억제 상태를 유도하기 때문에 심각한 감염이나 암이 발생하는 부작용을 일으킨다. 따라서, 자가면역세포만 선택적으로 억제할 수 있는 새로운 치료 방법의 개발이 필요하다.
펩타이드와 주조직적합성 복합체의 결합은 둘 사이에서 일어나는 소수성 결합과 같은 비공유 결합에 의해 이루어진다. 때문에, 주조직적합성 복합체에 결합되어 있는 펩타이드는 같은 주조직적합성 복합체에 결합하는 다른 펩타이드로 치환될 수 있다. 결과적으로 주조직적합성 복합체에 결합하는 다른 펩타이드를 외부에서 넣어 줄 경우 자가면역세포를 활성화 시키는 자가항원의 펩타이드가 다른 펩타이드로 치환되기 때문에 자가면역세포의 활성을 억제할 수 있을 것이다.
본 연구에서, 우리는 tyrosinase-related protein 2 (TRP2)-180 (SVYDFFVWL) 펩타이드를 Lipopolysaccharides와 CpG oligodeoxynucleotides와 같이 마우스의 발바닥 피하와 꼬리의 피내에 순차적으로 주사하는 방법으로 새로운 백반증 마우스 모델을 만들었다. 본 마우스 모델은 꼬리의 주사 부위에만 탈색된 피부 병변을 보이고 털에서는 탈색이 일어나지 않는 것을 특징으로 한다. 이는 실제 사람에서 일어나는 백반증의 주 표현형과 매우 유사하다. 또한 본 모델에서 꼬리 피부의 탈색된 정도와 TRP2-180에 특이적인 자가면역 CD8+ T 세포의 빈도가 서로 비례관계를 보였다. 따라서 우리는 주조직적합성 복합체에 결합하는 다른 펩타이드가 얼마나 효과적으로 TRP2-180에 특이적인 자가면역 CD8+ T 세포의 활성을 억제할 수 있는지 본 모델을 이용하여 알 수 있다.
주조직적합성 복합체에 경쟁적으로 결합하는 펩타이드는 ex vivo 펩타이드 자극 실험에서 TRP2-180에 특이적인 CD8+ T 세포의 IFN-γ 생성과 증식을 억제했다. 또한, 주조직적합성 복합체에 결합하는 펩타이드 중 하나인 VV A11R-198 펩타이드는 in vivo 실험에서 TRP2-180에 특이적인 CD8+ T 세포의 프라이밍 (priming)을 억제했다. 하지만, 주조직적합성 복합체에 결합하는 모든 경쟁 펩타이드는 in vivo 실험에서 탈색된 병변의 진행을 막지는 못 했다.
결론적으로, VV A11R-198 경쟁 펩타이드는 in vivo 실헙에서 TRP2-180에 특이적인 naive CD8+ T 세포의 프라이밍을 억제할 수는 있었지만, memory CD8+ T 세포의 재활성을 막을 수는 없었다. 본 실험 결과는 naive T 세포와 memory T 세포 간의 활성 메커니즘에 차이가 있다는 사실을 말하며 이러한 차이가 왜 일어나는지 보다 심도 깊은 연구가 필요함을 제시한다.
