Protection of TAP-deficient lymphoma from NK-mediated lysis by enhancing MHC class I expression in vitro and in vivo

Abstract

Natural Killer (NK) cells play a role in the first line of defense against virus infected cells and certain tumor cells. According to "missing self" hypothesis, NK cells recognize and eliminate target cells which fail to express self MHC classⅠ, MHC classⅠ is able to inhibit NK-mediated cytotoxicity by interacting with inhibitory receptors expressed on NK cells. NK cells, upon stimulation by some cytokines, produce different cytokines that may not only have a direct cytotoxic effect, but also influence the expression of MHC classⅠ on the target. Attempts were made in the present study to elucidate the relationship between the expression level of classⅠ MHC on the target and NK-mediated cytotoxicity. Increased classⅠ MHC expression by treatment with K^(b)-binding peptide of RMA-S cells, which constitutively express classⅠ MHC in a low level, rendered the targets less susceptible to NK cell Iysis in vitro and in vivo. A similar protection from NK was observed when RMA-S were pretreated with concanavalin A-activated rat spleen supernatant (CAS) that resulted in elevation of MHC expression. It was also observed that co-culturing tumor cells with NK led to enhanced MHC classⅠ expression. On the other hand, early in immune responses NK cells are further activated and recruited to tissue sites where they perform effector functions. But, it is unclear if it is regulated by NK cell recognition of susceptible target cells. It was shown here in vivo the alterations of population of immune cells in the middle of response against tumor every 5 days and in vitro cytotoxicity of these NK cells with the same period. These results imply that the enhanced MHC classⅠ expression on tumor cells in vitro and in vivo caused inhibition of target cell killing by NK but at the same time may accelerate the cytotoxic T cell functions.;NK (Natural Killer) 세포는 특정 종양 세포와 바이러스에 감염된 세포를 표적으로 해서 세포 상해 활성 (Cell-mediatedcytotoxicity)을 나타내는 세포이다. "Missing Self" 이론에 빠르면, NK 세포는 MHC class I 분자를 발현 (Expression)하지 않는 표적 (Target) 세포를 인식하여 효과적으로 제거하는 작용을 하는 세포라고 알려져 있다. MHC class I 분자는 NK 세포가 가지는 Inhibitory receptor와 결합하여 NK 세포의 상해 효과를 억제할 수 있다. 또한, NK 세포는 특정 Cytokines 에 의해 자극을 받은 경우에 직접적으로 세포 상해 활성을 나타내거나 MHC class I 분자의 발현에 영향을 주는 다른 종류의 Cytokines 의 생산에 중요한 역할을 한다. 따라서, 본 연구에서는 C57BL/6 마우스의 NK 세포의 상해 활성과 종양 세포 표면의 MHC class I 분자와의 관계에 대해 조명해 보고자 하였다. 먼저 TAP 기능을 상실하여 MHC class I 분자의 발현 정도가 낮은 종양 세포에 MHC class I과 결합하는 Peptide를 외부에서 가해주어 종양 세포 표면의 MHC class I 분자의 발현 정도를 증가시켜 주었다. 이러한 MHC class I 분자의 증가는 생체 내에서나 시험관 내에서 NK 세포의 상해 활성을 막아주는 효과를 나타냄을 확인하였다. 종양 세포에 여러 가지 Cytokines 을 함유하고 있는 CAS(Concanavalin A-activated rat spleen supernatant)를 미리 공급한 경우에도 역시 위의 결과와 유사한 NK 반응이 관찰되었다. 또한, 종양 세포와 NK 세포의 Co-culturing 실험을 통해서도 IL-2를 같이 첨가하는 경우에 한해서 MHC class I 분자의 발현이 증가됨을 확인하였다. 그리고 한편으로, 종양이 생체 내에서 자라는 동안에 대표적인 생체 면역 기관 (비장과 림프절)으로부터 주요 면역세포들의 Population 변화와 그 기능을 살펴보기 위해 종양 세포를 C57BL/6 마우스에 주사한 뒤 5 일 간격으로 면역 세포 표면의 주요한 Marker를 염색하는 실험을 수행하였고, NK세포의 상해 활성을 측정하였다. 그 결과 종양 세포를 주사한 마우스의 경우 특히 비장에서 NK 세포의 수가 증가됨을 확인하였다. 따라서 본 연구의 결과는 MHC class I 분자의 발현을 증가시킴으로써 시험관 내에서뿐만 아니라 생체 내에서도 종양 세포를 NK 세포로부터 보호할 수 있음을 관찰했고, 이는 또한 종양 세포에 대한 Cytotoxic T 세포의 반응을 촉진시켜 면역계 (Immune system)의 전반적인 효율성을 증진시키는데 크게 기여할 것으로 생각된다.