Why are not all gluten reactive T cells recruited from the naive repertoire in coeliac disease?

I tarmen har cøliakipasienter T celler, en type hvite blodceller, som gjenkjenner og stimuleres av glutenproteiner. Disse T cellene kan utvikle seg til hukommelses-celler, og det er en viktig grunn til at cøliaki er en kronisk sykdom. Pasienter som har utviklet cøliaki må unngå gluten resten av livet. Hvorfor overreagerer immunsystemet på ufarlige stoffer som pollen og mat? Senter for immunregulering (CIR) ble opprettet i 2007 for å finne fellesnevnere for sykdom utløst av immunforsvaret. Målet var å utvikle nye behandlingsformer for en stor gruppe pasienter. En av gruppene ved senteret, Helse Sør-Øst forskningsgruppen «Reseptor modelleringsgruppen», ledet av Inger Sandlie, studerer struktur og funksjon av antistoffer og T-cellereseptorer (TCRer), de mest sentrale gjenkjenningsmolekylene i immunsystemet. Forskergruppen utvikler nye forskningsverktøy for detaljerte studier av immunreaksjoner, og skreddersyr proteiner for terapi. Cøliaki er en hyppig tarmlidelse som skyldes overømfintlighet for glutenproteiner i kosten. Så mye som1 % av befolkningen har cøliaki. Mye av kunnskapen om cøliaki er et resultat av forskning fra CIR senterleder Ludvig Sollids gruppe. Dette prosjektet var et resultat av samarbeid mellom Sandlie-gruppen og Sollid-gruppen ved Avdeling for immunologi og transfusjonsmedisin, Klinikk for laboratoriemedisin, Rikshospitalet. Sollid-gruppen hadde nylig observert at friske personer også har T celler som gjenkjenner gluten uten at de blir aktivert. I dette prosjektet sammenlignet vi TCR fra T celler som blir stimulert av gluten med TCR fra T celler som ikke blir stimulert. Sandlie-gruppen har utviklet metoder for å produsere løselige TCRer og varianter som har mutasjoner i utvalgte aminosyrer. Naturlige og muterte TCRer ble produsert og renset, før de ble testet for binding til glutenpeptider. Sollid-gruppen bidro også vesentlig med ekspertise og biologisk materiale til bindingsstudiene. Sollid-gruppen har vist at svært mange aktiverte T celler fra cøliakipasienter har TCR som kodes av spesielle DNA segmenter. Det ser ut til at nettopp disse T cellene selekteres for god binding til glutenpeptider, og at responsen er «public» eller «semi-public», og altså ikke karakteristisk for enkeltpersoner eller enkelte T celler. Vi stilte spørsmålet: Hvilke regler gjelder for klonal ekspansjon og utvikling av immunologisk hukommelse? Vi sammenlignet gensekvensene til disse typiske TCRene med hele det mulige TCR genrepertoaret. Ut fra dette bestemte vi sekvensen til TCRene som ikke blir aktivert, men som er nesten like de prototypiske. Vi studerte hva som kjennetegner de prototypiske TCRene, og gjør at nettopp disse binder gluten slik at vertcellene blir aktivert og utvikler seg til hukommelsesceller. TCRene ble produsert som rekombinante løselige molekyler og som reseptorer på transfekterte celler. TCR binding til et panel av ulike gluten peptider ble testet med metoden Surface Plasmon Resonance og også i cellulære forsøk. Gluten peptidene ble testet i sin opprinnelige form og også i såkalt deamidert form. Vi testet begge, fordi den deamiderte formen binder særlig godt til HLA klasse II molekyler av typen DQ2.5, som er assosiert med sykdom. Videre er aktiv sykdom karakterisert av sirkulerende antistoffer som binder enzymet som nettopp katalyserer deamideringsprosessen. Resultatene viser at de prototypiske TCRene har høy grad av spesifisitet. Gensegmentene som benyttes av de selekterte TCRene er "vanlige" og finnes i stor grad i det naive repertoaret. Vi ser hvilke aminosyrer som binder til glutenpeptid og hvilke som binder til DQ2.5. Ut fra analysene observerte vi hvilke regler som gjelder for klonal ekspansjon. Vi fant at to beta gen-segmenter brukes fordi nettopp de kan lage en såkalt CDR3β løkke med gitt aminosyresekvens. Vi fant også at et gjenkjenningsmotiv sentrert rundt tyrosin nummer 40 i alfakjeden kontakter det sykdomsrelaterte HLA molekylet DQ2.5, samtidig som det stabiliserer CDR3β løkken. Arbeidet ble utført av postdoktor Kristin Støen Gunnarsen. Gunnarsen bidro også med enkelteksperimenter i andre prosjekter, og publikasjoner som beskriver disse er tatt med i listen over forskningsproduksjon. Kunnskap om disse T cellene og deres bindingsmåte er viktig for oss når vi lager antistoffer som blokkerer dem for å hindre sykdom.