Autoimmunity-associated polymorphisms and their effects on the immunophenotype : Cohort generation and subject immunophenotyping in the Finnish Diabetes Prediction and Prevention study
Nygård, Lucas (2021)
Nygård, Lucas
2021
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202201091606
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202201091606
Tiivistelmä
Type 1 diabetes (T1D) has a multifactorial etiology wherein both genetic and environmental factors predispose and modulate an individual’s risk of developing the disease. Hereditary factors are perceived to be the fundamental facilitators of the diabetic pathogenesis since they evidently predispose children to T1D via effects that modulate the immunological homeostasis, alter gene-environment interactions and enable the escape of self-reactive T and B cells targeting pancreatic self-antigens. Furthermore, environmental factors, such as viral infections, have been shown to modulate the risk of developing autoimmunity; with some factors exhibiting evident disease-associated effects, and others demonstrating weak or contradictory disease associations. This thesis project aimed to generate a cohort of 700 children enrolled in the Finnish Diabetes Prediction and Prevention study (DIPP). The cohort was genotyped for ten single nucleotide polymorphisms (SNP) associated with T1D and thought to modify the phenotype of immune cells. The generated data repository was thereafter used to perform a pilot immunophenotyping study of twelve matched pairs in order to demonstrate the feasibility of the study design and to study the effects of the rs231775 (A>G) polymorphism on CTLA-4 expression in conventional T cells and regulatory T cells (Treg). The thesis study’s assembly of a novel DIPP data repository gave rise to a cohort of 694 genotyped, non-diabetic, autoantibody-negative, at-risk children with ≥ 2 stored peripheral blood monocyte samples taken between the ages of six months and five years. When studying CTLA-4 surface expression on PMA/Ionomycin stimulated CD3+ T cells, amongst nine matched pairs (rs231775, GG vs. AA), we detected no differences in the frequency of CTLA-4+ CD4+ cells and CD8+ cells. However, when staining CTLA-4 intracellularly in nonstimulated cells, the study of eleven matched pairs revealed a significant alteration in the frequency of CTLA-4+CD3+CD4+CD25+CD127LowFOXP3+ Treg cells. Homozygosity for the risk-associated G-allele conferred a decreased frequency of CTLA-4+ cells when examining total CTLA-4+ Treg cells (p = 0.0091), naïve CD45RA+ Treg cells (p = 0.0136), and with a borderline significance, memory CD45RA− Treg cells (p = 0.0631). The results maintain the assertion that the rs231775 SNP modifies the frequency of CTLA-4+ Treg cells. Thus, further study is warranted to investigate whether the SNP affects the surface availability of CTLA-4 and weakens the immunoregulatory ability of Treg cells. Typ 1 diabetes (T1D) har en multifaktoriell etiologi där både genetiska och miljöbetingade faktorer predisponerar och omreglerar en individs benägenhet för att utveckla T1D. Ärftliga genetiska faktorer anses utgöra den främsta etiologiska orsaken bakom sjukdomsutvecklingen. Detta beror på att genetiska faktorer ger upphov till immunologiska riskeffekter som omreglerar en immunofenotyps cellulära homeostas, modifierar gen-miljöinteraktioner och möjliggör en okontrollerad expansion av autoreaktiva T- och B-celler; autoreaktiva celler som initierar en autoimmun attack mot de insulinproducerande β-cellerna. Avhandlingsprojektet var avsett att skapa en kohort på 700 barn värvade till den finländska prospektiva studien The Diabetes Prediction and Prevention Study (förkortning, DIPP). Kohorten genprofilerades för förekomsten av tio olika enbaspolymorfismer förknippade med en ökad risk för T1Dutveckling och som förväntas ha en modifierande påverkan på immunofenotypen. Datamaterialet användes därefter för att utföra en immunofenotypprofilering hos tolv fenotypparade individer. Profileringens målsättning var att granska studiedesignens utformning och studera CTLA-4 (+A49G) rs231775-polymorfismens förmodade modifierande verkan på proteinuttrycket av CTLA-4. Avhandlingsprojektet skapade en datasammanställning som inkluderar 694 genetiskt profilerade, autoantikroppsnegativa, icke-diabetiska barn vilka är genetiskt predisponerade för T1D till den kliniska DIPP-studien. Proteinuttrycket av CTLA-4 studerades först i PMA/jonomycin-stimulerade CD3+ T-celler bland nio fenotypparade individer (GG gentemot AA). Dock kunde inga skillnader hittas i frekvensen av CTLA-4-positiva CD4+-hjälpar T-celler eller CD8+-cytotoxiska T-celler efter extracellulär färgning för CTLA-4. CTLA-4 polymorfismen (+A49G) observerades utöva en signifikant verkan på frekvensen av CTLA-4-positiva CD3+CD4+CD25+CD127LowFOXP3+-Treg-celler när man färgade CTLA-4 intracellulärt i ostimulerade celler hos elva fenotypparade individer. Homozygositet för den riskassocierade G-allelen medförde en lägre frekvens av CTLA-4-positiva Treg-celler (p = 0,0091), naiva CD45RA+-Treg-celler (p = 0,0136), och som ett gränsfall, minnes CD45RA−-Treg-celler (p = 0,0631). De framtagna resultaten förstärker därmed teorin att rs231775-polymorfismen sänker nivån av lagrat CTLA-4 i Treg-celler. Därav uppmuntras fortsatta studier av polymorfismens verkan på proteinets ytuttryck för att fastställa ifall polymorfismen förändrar T-cellernas immunregulatoriska förmåga.