A New Influenza Antigen Model for CD8+ T Cell Memory Inflation generated by Recombinant Adenoviral Vector

Abstract

The contraction of memory T-cell numbers is a classical feature of antigen-specific memory responses. In contrast, the memory inflation in which memory T-cell numbers gradually increase occurs in certain infection conditions. In this study, a recombinant adenovirus-based vaccine expressing the nucleoprotein of influenza B virus was used in CB6F1 hybrid mouse model to investigate the kinetics of memory T-cell responses. Two immunodominant epitope-specific CD8 T-cell responses were observed in airway and lung tissues during effector and memory phases. The CD8 T-cell response to Db-restricted NP352-360 epitope (YSMVGYEAM; Db/NP352) exhibits a classical memory kinetics, in which the number of specific cells detected by MHC tetramer staining decreases during memory phase. In contrast, the response to Dd-restricted NP166-174 epitope (FSPIRITFL; Dd/NP166) showed memory inflation characteristics, in which the number of cells gradually increases. To gain insight into the mechanisms of memory contraction and inflation, single-cell transcriptomic analysis was performed with lung-resident CD8 T cells, and the data showed significant differences between in the expression of several T-cell exhaustion markers which was confirmed by flow cytometry. These results demonstrate that the memory CD8 T-cell kinetics are different between two immunodominant epitopes in a single antigen and memory inflation occurs selectively for a specific epitope. This insight could be applied to the development of T cell-based vaccines in the future.;시간이 지남에 따른 기억 T-세포의 수축 (Memory contraction)은 항원 특이적 기억 반응의 일반적인 형태이다. 그러나 특정 감염 조건에서는 기억 T-세포 수가 시간이 지남에 따라 점차 증가하는 기억 T-세포 팽창 현상 (Memory inflation)이 일어난다. 본 연구에서는 기억 T-세포 반응의 역학을 조사하기 위해 인플루엔자 B형의 핵 단백질을 발현하는 재조합 아데노바이러스 기반의 백신 (rAd/BNP)을 접종한 CB6F1 hybrid mouse를 사용하여 연구를 진행했다. 그 결과, 폐 조직과 폐 기도의 효과기 (Effector phase)와 기억면역세포 형성기 (Memory phase)에서 2개의 면역 우성 에피톱 (Immunodominant epitope) 특이적인 CD8 T-세포 반응을 관찰하였다. 이 중 MHC tetramer로 염색하여 검출된 Db 제한적인 NP352-360 에피톱 (YSMVGYEAM; Db/NP352)에 대한 CD8 T-세포 반응은 세포 수가 기억면역세포 형성기동안 감소하는 일반적인 T-세포 반응의 형태를 보였다. 이와 대조적으로, Dd 제한적인 NP166-174 에피톱 (FSPIRITFL; Dd/NP166)에 대한 CD8 T-세포 반응은 세포 수가 점진적으로 증가하는 기억 팽창의 특성을 보여주었다. 기억 수축 (Memory contraction)과 기억 팽창 (Memory inflation)의 메커니즘을 분석하기 위해 폐 상주 CD8 T-세포를 사용하여 단일 세포 전사체 분석 (Single-cell transcriptomic analysis)을 수행하였다. 유세포 분석기를 사용하여 결과를 확인했을 때, 기능을 상실한 T-세포를 표지하는 몇 개의 마커 (T cell exhaustion markers)의 발현에서 상당한 차이를 보였다. 이러한 결과는 기억 CD8 T-세포의 역학이 두 개의 면역 우성 에피톱 사이에 상이하게 나타나고, 기억 팽창이 특정 에피톱에 대해 선택적으로 일어난다는 것을 입증한다. 또한 지속적인 바이러스의 감염에 의해 CD8 T-세포의 기능이 상실되어 방어 면역을 높일 수 있는 백신의 개발이 필요한 상황에서 기억 팽창 현상을 보이는 에피톱을 발견하고 이에 대한 유전자 분석이 진행된다면, 특정 에피톱을 타겟으로 한 T-세포 기반 백신을 개발하는데 응용할 수 있을 것임을 시사한다.