Что такое полифункциональность: Полифункциональность | это… Что такое Полифункциональность?

alexxlab
11.06.1973
Комментарии: 0

это… Толкование, особенности и значение

Полифункциональность – это термин, который появился в отечественной дошкольной педагогике после введения федеральных образовательных стандартов второго поколения. Под ним подразумевается сумма санитарно-технических, материальных, педагогических, психологических условий, которые обеспечивают организацию жизни детей.

Специфика термина

Полифункциональность среды в ДОУ является основной задачей дошкольного образования. Она позволяет педагогу обнаруживать индивидуальность личности ребенка, подбирать средства и методы развития его таланта. Именно поэтому в рамках ФГОС отдельное внимание в детском саду стало уделяться полноценному конструированию среды, используемой для обучения и саморазвития творческого потенциала маленьких россиян.

Цель дошкольного образования

Полифункциональность среды в ДОУ по ФГОС предопределяет основную цель, которую ставит в своей работе педагог. Он должен сконструировать многофункциональную разноуровневую развивающую и предметную среду, благодаря которой на каждой ступени в ДОУ будет происходить развитие ребенка. В своей работе воспитатель руководствуется нормативными документами, рекомендованными Министерством образования и науки РФ.

Значимость среды

Принцип полифункциональности предполагает учет возрастных особенностей дошкольников. В образовательном пространстве применяется специальное игровое, расходное, техническое оборудование, спортивный инвентарь, испольукются инновационные образовательные и воспитательные методики.

Полифункциональность материалов предполагает активное вовлечение детей среднего и старшего дошкольного возраста в проектную и исследовательскую деятельность. Ребята получают возможность проводить эксперименты, объяснять увиденные явления. Отдельное внимание уделяется развитию мелкой моторики, двигательной активности, подвижным играм, соревнованиям.

Трансформируемость пространства

Суть ее – в возможности корректировки предметно-пространственной среды с учетом существующей образовательной ситуации. В зависимости от того, как будут меняться интересы и возможности малышей, педагог меняет образовательные и воспитательные методики.

Специфика

Полифункциональность материалов позволяет педагогам дошкольных учреждений применять разные компоненты предметной среды:

• мягкие модули;
• маты;
• элементы мебели;
• переносные ширмы.

Такие предметы не имеют жесткого способа фиксации, их можно переносить по пространству группы, что удобно при проведении подвижных игр, спортивных состязаний, творческих мероприятий.

Полифункциональность среды позволяет использовать для различных видов детской активности природные материалы, безопасные для малышей.

Вариантивность

Полифункциональность – это важное свойство, без него невозможно вести речь о реализации новых федеральных стандартов, внедренных в дошкольное отечественное образование.

Благодаря вариативности, в ДОУ можно организовывать разные пространства для проведения активных игр, моделирования и конструирования. Воспитатель меняет игры, материалы, оборудование, обеспечивая потребности детей.

Через определенные промежутки времени педагог меняет предметы, стимулируя познавательную, двигательную, игровую, исследовательскую активность дошкольников.

Доступность

Полифункциональность – это не только смена предметов и областей деятельности, но и обеспечение доступности среды для всех воспитанников, включая и малышей, имеющих ограниченные возможности здоровья. ФГОС нового поколения обязывает все дошкольные учреждения РФ гарантировать свободный доступ к игрушкам, пособиям, материалам не только здоровым малышам, но и тем ребятам, у которых есть проблемы с ним.

Безопасность

Мы уже отметили, что полифункциональность – это многогранность воспитательных и образовательных возможностей в ДОУ для детей. При этом нельзя оставлять без внимания и вопросы, касающиеся безопасности предметно-пространственной среды. Подвижные игры, элементы, применяемые в проектной, исследовательской деятельности, не должны представлять угрозу для здоровья детей.

Функции

Рассмотрим подробнее термин «полифункциональность». Значение слова предполагает совокупность нескольких функций предметно-развивающей среды:

• Информационная роль характеризуется тем, что любой предмет содержит сведения об окружающем мире, поэтому рассматривается в качестве средства передачи социального опыта.
• Стимулирующая функция предполагает динамичность и мобильность. При ее организации педагог ДОУ учитывает индивидуальные, возрастные особенности каждого ребенка, его интересы, интеллектуальные и творческие способности.
• Развивающая роль заключается в сочетании классических и инновационных компонентов, благодаря которым обеспечивается переход от простых форм к сложным задачам.

Такая среда должна быть привлекательной для детей, выступать в качестве естественного элемента жизни ребенка. При правильной организации предметно-развивающего пространства у дошкольников снимается утомляемость, возникают положительные эмоции.

В зависимости от возрастных особенностей малышей, воспитатель меняет пространство. Например, для трехлетнего возраста важно свободное пространство для подвижных игр: прыжков, катаний, лазаний. На четвертом году жизни малыша интересуют ролевые и сюжетные игры, которые связаны с атрибутами: халатом доктора, формой полицейского. В старшем дошкольном возрасте ребята проявляют интерес к сверстникам, учатся взаимоотношениям, получают первый социальный опыт.

Организация педагогического процесса в дошкольном образовательном учреждении предполагает полную свободу передвижения детей по зданию, не ограничиваясь рамками группового помещения.

ФГОС содержат рекомендации, согласно которым, для детей доступными становятся различные помещения ДОУ: спортивный зал, музыкальный кабинет, творческие мастерские. Подобный подход способствует формированию у подрастающего поколения социальной мобильности.

Дети старшего дошкольного возраста получают навыки ориентирования в пространстве, что позволяет им без проблем пройти процесс адаптации в школе.

Для просторных дошкольных учреждений можно продумать создание отдельных мест для самоподготовки ребят вне группы, например, в раздевалке, в спальне. Такой инновационный подход способствует эмоциональному раскрепощению, формированию уверенности в себе. Существенная роль в формировании гармоничной личности дошкольников принадлежит искусству, поэтому в федеральных образовательных стандартах нового поколения, введенных в систему отечественного дошкольного воспитания, отдельное внимание уделено выделению в учебном плане ДОУ часов на декоративно-прикладное и изобразительное искусство.

Заключение

С раннего детства в чувствах и сознании малышей остаются красивые росписи, графика, изделия народного промысла, картины. С их помощью происходит развитие нравственных, волевых качеств, формируется мышление, появляются предпосылки к уважительному отношению к своим корням, культурному наследию.

Предметно-пространственную среду организуют в ДОУ по принципу незначительных пространств, что позволяет избегать избыточной скученности малышей. Игрушки и материалы размещаются в детском саду так, чтобы они не мешали свободному передвижению малышей, позволяли им играть со сверстниками.

Отдельное внимание педагоги уделяют выделению «уголков уединения», используя передвижные ширмы. Внутри этого пространства устанавливается небольшой стеллаж с подвижными играми, книгами, чтобы обеспечить досуг уединившегося дошкольника. Здесь малыш не только будет читать, конструировать, рисовать, но и сможет помечтать, подумать, отстраниться от суеты.

В каждой группе ДОУ создаются полифункциональные уголки, которые позволяют решать сразу несколько воспитательных образовательных задач.

Например, в одной части выделяют «центр познания». Он предназначен для исследовательской и познавательной деятельности, здесь находятся логические и развивающие игры, кубики с буквами, наборы для юных химиков-экспериментаторов.

В «Центре творчества» решается задача активизации творческих способностей малышей: театрализованных, режиссерских, музыкальных, художественно-речевых. Именно в этом уголке ДОУ развивают свои импровизационные и театральные таланты будущие актеры.

В «Игровом центре» обеспечивается организация сюжетно-ролевых игр.

«Литературный уголок» организуется для улучшения речевых навыков дошкольников.

“Центр спорта и здоровья” оснащается скакалками, мячами, обручами. Для него в группе выделяют наибольшее пространство, чтобы дошкольники могли совершенствовать свои спортивные навыки. Именно в этом уголке ребята знакомятся с особенностями здорового образа жизни.

Такая многофункциональность обычной группы в детском саду – гарантия предоставления подрастающему поколению россиян всех возможностей для развития, приобретения ими первого социального опыта, начальных исследовательских навыков.

Персональный сайт – Развивающая предметно-пространственная среда

Ни минуты покоя: Полифункциональность развивающей предметно-пространственной среды

Полифункциональность развивающей предметно-пространственной среды

Согласно требованиям ФГОС ДО, по которым в ближайшем будущем будут работать абсолютно все дошкольные учреждения России, развивающая предметно-пространственная среда   дошкольного учреждения должна быть:

• содержательно-насыщенной,
• полифункциональной,
• трансформируемой,
• вариативной,
• доступной и безопасной.

Все дошкольные учреждения постепенно к этому идут. Кто-то может уже похвастать развивающей средой по ФГОС ДО, кто-то наполовину, кто-то  совсем пока ни чем. ..

Наш детский сад не остается в стороне, мы не сидим на месте: меняем, дополняем, переставляем, переделываем, продумываем….

Сегодня я хочу остановиться на пункте: полифункциональная.  В частности, полифункциональные игрушки и пособия.

Итак, что же такое полифункциональность?

Полифункциональность – от греч. polu – много и лат. funсtio – исполнение, осуществление, деятельность.

По ФГОС ДО  полифункциональность материалов предполагает:

• возможность разнообразного использования различных составляющих предметной среды, например, детской мебели, матов, мягких модулей, ширм и т. д.;

• наличие в группе полифункциональных (не обладающих жестко закрепленным способом употребления) предметов, в том числе природных материалов, пригодных для использования в разных видах детской активности, в том числе в качестве предметов-заместителей в детской игре.

Хочу привести несколько очень простых, на мой взгляд, примеров, которые соответствуют понятию “полифункциональность”.
Взять, например, развивающее панно.

Казалось бы, что можно ещё придумать: расстегнул, застегнул, переместил с места на место… Ан, нет. Вариантов использования деталей очень много!

Можно нанизывать на трубочку, либо пальчик все детали, можно их использовать в образовательной деятельности.

А можно всё это использовать в уголке “Хозяюшка” – кормить кукол, угощать друг друга.

Взять, например, обыкновенные вкладыши, которые очень любят дети. Но ведь их можно тоже использовать многопланово – полифункционально! В играх с водой, с песком,  с камешками, использовать всё в том же, уголке “Хозяюшка”.

Мои мысли: Мы, воспитатели, привыкли учить детей, что всё должно лежать  на своих местах: посудка – на кухне, вкладыши  – в сенсорном уголке, с машиной играем только на ковре…
А малыши упорно несут кружки и тарелки не туда куда нужно,  в коляску складывают  не пупсиков, а мячики и кубики. .. Мы их учим обратному – нельзя так делать! Но никогда не задумывались: почему дети делают именно так?
А, может быть, взять, да и не обращать внимания на стереотипы, пусть ребёнок использует игрушки так, как ему этого хочется и требует его внутреннее “Я”.

В нашей группе есть вот такие контейнеры с заменяемыми наполнителями. В начале своей деятельности я всегда детей учила: “Нельзя трогать руками, только смотрим глазками и ходим ножками”.

Теперь я знаю, что ребёнку просто необходимо всё это потрогать! Не хочет ходить босиком, можно привлечь его к игре с наполнителями…

Этой осенью я заготовила огромную коробку с природным и бросовым  материалом для ребят: палочки, коряжки, баночки… Несколько палочек положила в контейнер.

Игры с волшебной коробочкой покажу в ближайшее время отдельным сообщением.

А крышки? Обыкновенный бросовый материал.  Сколько игр с ними можно придумать?

От “сухого” бассейна до дидактических игр.

А непроливайки? Это и стаканчики для воды, и для изучения цвета, и для развития мелкой моторики…

В общем, примеров достаточно. 

Главное, для себя, как для педагога,  сделать вывод: игрушки и пособия ДОЛЖНЫ быть полифункциональными!!!  Чем больше вариантов использования одной игрушки/пособия, тем положительнее это будет сказываться на развитии ребенка.

Мои мысли: Я и раньше придерживалась полифункциональности, но стереотипы “советской педагогики” были очень сильны, теперь ФГОС ДО дает нам зелёный свет! Любите свою работу! Ведь, работа – это огромная часть нашей жизни! Дети – наше будущее!

ФГОС ДО – это федеральный государственный образовательный стандарт дошкольного образования, который будет действовать УЖЕ  во ВСЕХ ДОУ России с января 2016 года.

Надеюсь, мне удалось донести до читателя, что такое полифункциональность развивающей предметно-пространственной среды дошкольного учреждения.

Из истории блога:

2012 год: Фольклор для детей раннего возраста;

2013 год: Как предотвратить ухудшение зрения у ребенка;

2015 год: Открытка ко Дню матери.

Оценка клеточной полифункциональности с помощью нового индекса полифункциональности

1. Соус Д., Алмейда Дж. Р., Ларсен М., Аро Л., Отран Б. и др. (2007) Экспрессия PD-1 на Т-клетках CD8 человека зависит как от состояния дифференцировки, так и от статуса активации. СПИД 21: 2005–2013. [PubMed] [Google Scholar]

2. Соус Д., Ларсен М., Эбботт Р.Дж., Хислоп А.Д., Лиз А.М. и др. (2009) Повышенная регуляция рецептора интерлейкина 7 альфа и запрограммированная смерть 1 знаменуют эпитоп-специфический ответ Т-клеток CD8+, который исчезает после первичной инфекции вирусом Эпштейна-Барр. Джей Вирол 83: 9068–9078. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

3. Almeida JR, Sauce D, Price DA, Papagno L, Shin SY и др. (2009) Чувствительность к антигенам является основным фактором, определяющим полифункциональность CD8+ Т-клеток и активность подавления ВИЧ. Кровь 113: 6351–6360. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

4. Папаньо Л., Альтер Г. , Ассуму Л., Мерфи Р.Л., Гарсия Ф. и др. (2011) Комплексный анализ вирусспецифических Т-клеток дает ключ к разгадке неудачи терапевтической иммунизации вакциной ALVAC-HIV. СПИД 25: 27–36. [PubMed] [Академия Google]

5. Беттс М.Р., Прайс Д.А., Бренчли Дж.М., Лор К., Генага Ф.Дж. и др. (2004) Функциональный профиль первичной эффекторной активности человеческих противовирусных CD8+ Т-клеток определяется концентрацией родственного пептида. Дж Иммунол 172: 6407–6417. [PubMed] [Google Scholar]

6. Херспергер А.Р., Перейра Ф., Насон М., Демерс К., Шет П. и соавт. (2010) Экспрессия перфорина непосредственно ex vivo ВИЧ-специфичными CD8 Т-клетками коррелирует с элитным контролем ВИЧ. PLoS Патог 6: e1000917. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

7. Betts MR, Nason MC, West SM, De Rosa SC, Migueles SA, et al. (2006) ВИЧ-непрогрессирующие преимущественно поддерживают высокофункциональные ВИЧ-специфические CD8+ Т-клетки. Кровь 107: 4781–4789. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

8. Янг Дж.М., Адетифа И.М., Ота М.О., Сазерленд Дж.С. (2010)Расширенный полифункциональный Т-клеточный ответ на микобактериальные антигены при туберкулезе и сокращении после лечения. PLoS Один 5: e11237. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

9. Смит С., Бигли Л., Ханна Р. (2009 г.) Приобретение полифункциональности CD8+ T-клетками, специфичными к вирусу Эпштейна-Барр, коррелирует с повышенной устойчивостью к опосредованной галектином-1 супрессии. Джей Вирол 83: 6192–6198. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

10. Precopio ML, Betts MR, Parrino J, Price DA, Gostick E, et al. (2007) Иммунизация вирусом коровьей оспы индуцирует полифункциональные и фенотипически характерные CD8(+) Т-клеточные ответы. J Эксперт Мед 204: 1405–1416. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

11. Ларсен М., Соус Д., Дебак С., Арно Л., Матиан А. и др. (2011)Истощенный цитотоксический контроль вируса Эпштейна-Барра при волчанке человека. Плос-патогены [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

12. Crack LR, Chan HW, McPherson T, Ogg GS (2011)Фенотипический анализ постоянно переносимых по воздуху аллерген-специфических CD4(+) T-клеток у атопических и неатопических людей. Клин Эксперт Аллергия [PubMed] [Google Scholar]

13. Миттаг Д., Шолцен А., Варезе Н., Бакстер Л., Паукович Г. и др. (2010) Реакция эффекторных Т-клеток на пыльцу райграса контррегулируется одновременной индукцией регуляторных Т-клеток. Дж Иммунол 184: 4708–4716. [PubMed] [Google Scholar]

14. Линдстедт М., Шиотт А., Бенгтссон А., Ларссон К., Корсгрен М. и соавт. (2005)Геномное и функциональное определение дендритных клеток и Т-клеток памяти, полученных от пациентов с аллергией на пыльцу трав и здоровых людей. Инт Иммунол 17: 401–409. [PubMed] [Google Scholar]

15. Ларсен М., Арно Л., Хи М., Паризо С., Доргхэм К. и др. (2011) Многопараметрическая группировка очерчивает гетерогенные популяции продуцентов человеческих Т-клеток IL-17 и/или IL-22, которые имеют общие антигенные специфичности с другими подмножествами Т-клеток. Евр Дж Иммунол 41: 2596–2605. [PubMed] [Google Scholar]

16. Куп Р.А., Грэм Б.С., Дуек Д.К. (2010) Поиски иммунного коррелята защиты от ВИЧ на основе Т-клеток: история проб и ошибок. Нат Рев Иммунол 11: 65–70. [PubMed] [Академия Google]

17. Sekaly RP (2008) Неудачное исследование вакцины Merck против ВИЧ: шаг назад или отправная точка для будущей разработки вакцины? J Эксперт Мед 205: 7–12. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

18. Appay V, Douek DC, Price DA (2008) Эффективность CD8+ Т-клеток при вакцинации и заболеваниях. Нат Мед 14: 623–628. [PubMed] [Google Scholar]

19. Streeck H, Frahm N, Walker BD (2009) Роль анализа IFN-gamma Elispot в исследованиях вакцины против ВИЧ. Нат Проток 4: 461–469. [PubMed] [Академия Google]

20. Boulet S, Ndongala ML, Peretz Y, Boisvert MP, Boulassel MR, et al. (2007) Двухцветный метод ELISPOT для одновременного обнаружения IL-2 и IFN-gamma ВИЧ-специфических иммунных ответов. J Иммунол Методы 320: 18–29. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

21. Папаньо Л., Алмейда Дж. Р., Немес Э., Отран Б., Аппай В. (2007) Пермеабилизация клеток для оценки полифункциональной способности Т-лимфоцитов. J Иммунол Методы 328: 182–188. [PubMed] [Академия Google]

22. Appay V, Larsen M (2008) Образцы, выделенные с помощью сортировки флуоресцентно-активированных клеток (FACS). В: Прогресс в исследованиях воспаления – микрочипы в воспалении. Бозио А., Герстмайер Б., редакторы. Биркхаузер. 59–70.

23. Newell EW, Sigal N, Bendall SC, Nolan GP, ​​Davis MM (2012) Цитометрия по времени полета показывает комбинаторную экспрессию цитокинов и ниши вирус-специфических клеток в континууме фенотипов CD8(+) T-клеток. Иммунитет [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

24. Ма С., Фан Р., Ахмад Х., Ши К., Комин-Андуикс Б. и др. (2011)Клинический микрочип для оценки одиночных иммунных клеток выявляет высокую функциональную гетерогенность фенотипически сходных Т-клеток. Нат Мед 17: 738–743. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

25. Roederer M, Nozzi JL, Nason MX (2011) SPICE: Исследование и анализ постцитометрических сложных многомерных наборов данных. Цитометрия А 79А: 167–174. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

26. Дарра П.А., Патель Д.Т., Де Лука П.М., Линдси Р.В., Дэйви Д.Ф. и др. (2007) Многофункциональные клетки Th2 определяют коррелят опосредованной вакциной защиты от Leishmania major. Нат Мед 13: 843–850. [PubMed] [Академия Google]

27. Риццуто Г.А., Мергуб Т., Хиршхорн-Симерман Д., Лю С., Лесохин А.М. и соавт. (2009) Частота предшественников аутоантиген-специфических CD8+ Т-клеток определяет качество противоопухолевого иммунного ответа. J Эксперт Мед 206: 849–866. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

28. Imai N, Ikeda H, Tawara I, Shiku H (2009)Прогрессирование опухоли подавляет индукцию многофункциональности в адоптивно перенесенных опухолеспецифических CD8+ T-клетках. Евр Дж Иммунол 39: 241–253. [PubMed] [Академия Google]

29. Юань Дж., Гнятич С., Ли Х., Пауэл С., Галлардо Х.Ф. и др. (2008) Блокада CTLA-4 усиливает полифункциональные NY-ESO-1-специфические Т-клеточные ответы у пациентов с метастатической меланомой с клиническим эффектом. Proc Natl Acad Sci U S A 105: 20410–20415. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

30. Фрей О., Майзель Дж., Хатлофф А., Бонхаген К., Брунс Л. и др. (2010) Блокада индуцируемого костимулятора (ICOS) ингибирует накопление полифункциональных Т-хелперов 1/Т-хелперов 17 и смягчает аутоиммунный артрит. Энн Реум Дис 69: 1495–1501. [PubMed] [Google Scholar]

31. Яндус С., Биоли Г., Ривалс Дж. П., Дадлер Дж., Спейзер Д. и др. (2008)Увеличение количества циркулирующих полифункциональных клеток памяти Th27 у пациентов с серонегативными спондилоартритами. Артрит Реум 58: 2307–2317. [PubMed] [Google Scholar]

32. Akinsiku OT, Bansal A, Sabbaj S, Heath SL, Goepfert PA (2011)Продукция интерлейкина-2 полифункциональными ВИЧ-1-специфичными CD8 T-клетками связана с усилением вирусной супрессии. J Acquir Immune Defic Syndr 58: 132–140. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

33. Дюваль М.Г., Прекопио М.Л., Амброзак Д.А., Джей А., МакМайкл А.Дж. и соавт. (2008) Полифункциональные ответы Т-клеток являются отличительной чертой инфекции ВИЧ-2. Евр Дж Иммунол 38: 350–363. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

34. Феррандо-Мартинес С., Казацца Дж. П., Леал М., Махмах К., Муньос-Фернандес М. А. и др. (2012) Дифференциальные паттерны созревания полифункциональных Т-клеток, специфичных для кляпа, у элитных контролеров ВИЧ-1. Дж Вирол. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

35. Ферре А.Л., Хант П.В., МакКоннелл Д.Х., Моррис М.М., Гарсия Дж.К. и др. (2010) Контроллеры ВИЧ с аллелями HLA-DRB1*13 и HLA-DQB1*06 имеют сильный полифункциональный ответ CD4+ T-клеток слизистой оболочки. Джей Вирол 84: 11020–11029. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

36. Номура Т., Ямамото Х., Шиино Т., Такахаши Н., Накане Т. и др. (2012)Ассоциация гаплотипов класса I главного комплекса гистосовместимости с прогрессированием заболевания после заражения обезьяньим вирусом иммунодефицита у бирманских макак-резусов. Джей Вирол 86: 6481–6490. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

37. Гассер О., Биль Ф., Сангхави С., Ринальдо С., Роу Д. и др. (2009) Зависимая от лечения потеря полифункционального ответа CD8+ Т-клеток у ВИЧ-инфицированных реципиентов почечного трансплантата связана с реактивацией герпесвируса. Am J трансплантат 9: 794–803. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

38. Соус Д., Ларсен М., Фастенакелс С., Дюперье А., Келлер М. и др. (2009) Доказательства преждевременного иммунного старения у пациентов, перенесших тимэктомию в раннем детстве. Джей Клин Инвест 119: 3070–3078. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

39. Алмейда Дж. Р., Прайс Д. А., Папаньо Л., Аркоуб З. А., Соус Д. и др. (2007) Превосходный контроль репликации ВИЧ-1 CD8+ Т-клетками отражается в их авидности, полифункциональности и клональном обороте. J Эксперт Мед 204: 2473–2485. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

40. Мхванази Н., Тобакгале С.Ф., ван дер Сток М., Редди С., Мнкуб З. и др. (2010) Иммунодоминантные ВИЧ-1-специфичные HLA-B- и HLA-C-рестриктированные CD8+ Т-клетки не различаются по полифункциональности. Вирусология 405: 483–491. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

41. Streeck H, Kwon DS, Pyo A, Flanders M, Chevalier MF, et al. (2011) Молекулы эпителиальной адгезии могут ингибировать функции Т-клеток CD8, специфичных для ВИЧ-1. Кровь 117: 5112–5122. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

42. Аконди Р.С., Монсон Н.Д., Миллер Дж.Д., Эдупуганти С., Теувен Д. и соавт. (2009) Вакцина против вируса желтой лихорадки индуцирует широкий и полифункциональный ответ CD8+ T-клеток памяти человека. Дж Иммунол 183: 7919–7930. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

43. Ward J (1963) Иерархическая группировка для оптимизации целевой функции. J Am Stat Assoc 58: 236–244. [Google Scholar]

Индекс полифункциональной силы: от концепции к решению

Спонсорский контент предоставлен вам

Успех клеточной иммунотерапии трансформирует прецизионную медицину, несмотря на то, что весь клинический потенциал этих методов лечения еще не реализован. Клеточная терапия представляет собой очень сложные, гетерогенные, отредактированные живые препараты, что затрудняет характеристику, прогнозирование и оптимизацию их поведения.

В отличие от небольшой молекулы или антитела, которые всегда имеют одинаковую структуру, каждый раз, когда разрабатывается аутологичная клеточная терапия, исходный материал поступает от другого пациента, что делает практически невозможной воспроизводимую разработку идентичного «лекарства». Возможность добиваться лучших результатов за счет профилирования полной функции каждой клетки будет значительным преимуществом для биоинженеров — задача, для решения которой была разработана одноклеточная протеомная система IsoPlexis.

На недавнем вебинаре Новости генной инженерии и биотехнологии Джонатан Чен, соавтор и директор по новому сотрудничеству в IsoPlexis, и Джеймс Р. Хит, доктор философии, президент Института системной биологии и соавтор IsoPlexis -основатель, обсудил историю технологии и то, как она начала пересматривать то, что возможно, путем стратификации реакции пациентов на новые схемы иммунотерапии рака, аутоиммунных и инфекционных заболеваний.

Чтобы просмотреть вебинар по запросу, посетите:

https://www.genengnews.com/resources/webinars/better-by-design-single-cell-characterization-for-enhanced-cell-therapies/.

За последнее десятилетие исследовательская группа доктора Хита разработала методы характеризации отдельных клеток, которые привели к созданию технологии IsoPlexis. Индекс полифункциональной силы (PSI™) прошел путь от первоначального отчета с интересной метрикой до убедительной демонстрации подробного разрешения эффективных методов лечения и ответов.

PSI определяется как процент полифункциональных одиночных клеток в образце, который секретирует два или более белков, умноженный на среднюю интенсивность сигнала секретируемых белков от отдельных функциональных групп каждой клетки. Сила каждой клетки в тысяче или более клеток агрегируется и упрощается, чтобы обеспечить понятную визуализацию мощных подмножеств клеток и типов цитокинов, которые ими управляют.

Большая часть иммунотерапии вращается вокруг Т-клеток. Но мониторинг иммунной системы обманчиво сложен. Существующие технологии неадекватны для оценки критически важных атрибутов качества, функции и изменчивости, которые определяют эффективность, действенность и безопасность, особенно потому, что механизм как клинических эффектов, так и цитотоксичности может быть в значительной степени опосредован цитокинами (функциональными белками, через которые иммунные клетки отправляют и получают сигналы; отслеживание их в клетки, которые их секретируют, — непростая задача).

В качестве примера возьмем иммунотерапию рака: кровь содержит много белков и фенотипов иммунных клеток, из которых противоопухолевые иммунные клетки составляют небольшое подмножество. Даже важные подмножества клеток, такие как эффекторные Т-клетки, имеют большое клональное разнообразие. Несколько клонов, которые могут оказать терапевтическое воздействие, смешиваются со всеми другими клетками, что свидетельствует о необходимости технологии одной клетки для обнаружения интересующих клеток.

Секретируемые цитокины отражают функции иммунных клеток. В иммунотерапии перед Т-клеткой ставится задача нацеливаться и убивать раковые клетки, рекрутировать другие иммунные клетки определенных типов, стимулировать или опосредовать воспаление, размножаться или индуцировать размножение других иммунных клеток — более 20 различных функций. Задача состоит в том, чтобы отслеживать различные популяции Т-клеток, а также их функциональные и противоопухолевые свойства. Фенотипирование, например, с использованием проточной цитометрии, обеспечивает только популяционную статистику, а не функциональные характеристики.

Одна клетка секретирует несколько копий белка. Чтобы устранить это техническое препятствие, микрочип IsoPlexis содержит параллельный ряд микрокамер, закодированных полной копией мультиплексированного массива антител. Это позволяет захватывать отдельные клетки, а небольшое количество секретируемых копий белка становится достаточно концентрированным для их автоматического измерения с помощью стандартного иммунофлуоресцентного сэндвич-анализа, основанного на захвате и обнаружении антител.

Используя простой рабочий процесс, технология изолирует тысячи иммунных клеток и идентифицирует полифункциональные клетки (которые секретируют несколько цитокинов). Полифункциональные клетки признаны ключевыми эффекторными клетками, способствующими развитию мощного и стойкого клеточного иммунитета против вирусных инфекций, рака и других заболеваний.

Ранние данные протеомики отдельных клеток у пациентов с меланомой, получавших сконструированные Т-клетки, обладающие специфичностью MART-1 TCR, выявили высокую функциональную гетерогенность цитолитических Т-лимфоцитов MART-1, несмотря на гомогенность клеток по фенотипу. . ¹ Полифункциональность ограничивалась небольшой подгруппой клеток.

Панель цитокинов была расширена, а пациенты с меланомой переоценены в ходе клинических испытаний. ² После разделения секретируемых белков на группы биологических функций это исследование показало, что реакция секретируемых белков от опухолевых антиген-специфических Т-клеток была хорошо скоординирована, и что 5-10% Т-клеток были полифункциональными и доминировали над анти- иммунный ответ опухоли.

Т-клетки могут выполнять 20-30 отдельных функций; наиболее эффективные выполняют все или большинство функций, тогда как наименее эффективные могут не выполнять никаких функций. Для понимания данных была разработана простая метрика. Этот показатель превратился в PSI.

В 2017 году доктор Ронг Фан из Йельского университета и соучредитель IsoPlexis вместе с учеными IsoPlexis проверили индекс на образцах из различных исследований CAR-T. Они обнаружили корреляцию одноклеточного PSI с ответом пациента и отсутствием ответа. На сегодняшний день PSI неоднократно использовался для оценки функции иммунного ответа в многочисленных клинических испытаниях, посвященных иммунотерапии, аутоиммунным и воспалительным заболеваниям и разработке вакцин.

Благодаря своей инновационной технологии IsoPlexis демократизировала измерения PSI и увеличила размер панели цитокинов примерно до 40, что позволяет повысить мультиплексирование данных. Важно отметить, что все данные, лежащие в основе расчета PSI, сигнатуры секреции белка из каждой отдельной клетки, сохраняются и позволяют глубже погрузиться в то, как клетки развиваются с течением времени, и в историю уникального вклада цитокинов.

В публикации 2018 года в журнале Blood были описаны образцы CD4+ и CD8+ CAR-T-клеток до инфузии от 20 из 22 пациентов с неходжкинской лимфомой, участвовавших в клиническом исследовании CAR-T. ³ Это исследование показало, что PSI можно использовать в качестве показателя контроля качества для CAR-T-клеток для прогнозирования ответа. Никакие другие показатели иммунного профилирования не давали таких полезных данных такого же типа.

Это исследование также выявило неожиданные результаты. CD4+ Т-клетки с определенными цитокиновыми сигнатурами были более связаны с ответом по сравнению с CD8+ Т-клетками. Кроме того, было обнаружено, что уровни IL-15 и продукта PSI действуют синергетически, что делает его еще более убедительным показателем для прогнозирования ответа.

На ежегодном собрании Американской ассоциации исследований рака в 2018 г. Parisi et al. представили доклиническое исследование на мышиной модели pmel-1, в котором изучалось влияние IL-2 и NKTR-214, пегилированного IL-2, на полифункциональность Т-клеток. PSI продемонстрировал, что комбинированная терапия с адоптивным переносом клеток и NKTR-214 обеспечивает устойчивый противоопухолевый ответ в модели агрессивной меланомы B16F10. ⁴

Этот показатель также использовался для выявления незначительных различий в методах биопроцессинга CAR-T. Эти данные Шриваставы и соавт. за 2018 г. продемонстрировали, что модифицированный метод производства значительно улучшил общее качество клеточных продуктов CAR-T и позволил глубже понять движущие силы этой полифункциональной активации для лучшей характеристики клеточных продуктов. ⁵

При открытии и оптимизации мощных полифункциональных подмножеств клеток были выявлены ключевые различия между терапевтическими вариантами комбинированной клеточной терапии и методами биопроцессинга клеточной терапии. В будущем PSI, безусловно, будет применяться к множеству других крупных клинических проблем и будет использоваться для дальнейшего повышения его полезности.

Ссылки
1. C. Ma et al. Клинический микрочип для оценки одиночных иммунных клеток выявляет высокую функциональную гетерогенность фенотипически сходных Т-клеток, Nat Med. 2011 июнь; 17 (6): 738-43. doi: 10.1038/nm.2375
2. C. Ma et al., Анализ многофункциональных Т-клеток для изучения ответа и прогрессирования иммунотерапии с адоптивным переносом клеток, Cancer Discov. 3(4) апреля 2013 г.: 418–29. doi: 10.1158/2159-8290.CD-12-0383. Epub 2013 Mar 21
3. J. Rossi et al., Preinfusion polyfunctional anti-CD19 химерный антигенный рецептор T-клеток связан с клиническими исходами при НХЛ, Blood. 2018 23 августа; 132(8): 804–81 4. doi: 10.1182/blood-2018-01-828343: 10.1182/blod-2018-01-828343
4. G. Parisi et al., Увеличенная экспансия и нацеливание на опухоль адоптивно перенесенных Т-клеток с помощью NKTR-214, Ежегодное собрание Американской ассоциации исследований рака, 2018 г.
5. S. Srivastava et al., Сокращенно T-cell активация на автоматизированном устройстве Clinimacs Prodigy повышает жизнеспособность биспецифических CD19/22 химерных антигенных рецепторов Т-клеток и увеличивает их кратность, сокращая общую продолжительность культивирования, ежегодное собрание Американского общества гематологов, 2018 г.

Возрастные различия в полифункциональных Т-клеточных ответах | Иммунитет и старение

• Исследования
• Открытый доступ
• Опубликовано: 23 октября 2014 г.

• Puja Van EPPS ^1,3 ,
• Ричард Бэнкс ¹ ,
• Htin AUNG ^1,3 ,
• Michael R Betts ² ,
• Michael R Betts ² ,
• Michael R Betts ² ,
• . 3  

Иммунитет и старение том 11 , номер статьи: 14 (2014) Процитировать эту статью

• 2626 доступов

• 15 цитирований

• 16 Альтметрический

• Сведения о показателях

Abstract

Background

Описано уменьшение количества наивных Т-клеток наряду с накоплением дифференцированных типов клеток при старении, но мало что известно о полифункциональности Т-клеточных ответов. В этом исследовании мы сравнили индивидуальную и полифункциональную экспрессию IFN-γ, MIP-1α, TNF-α, перфорина и IL-2 субпопуляциями Т-клеток, включая недавно описанные стволовые клетки, подобные Т-клеткам памяти (T _SCM ), в ответ на стимуляцию суперантигенным стафилококковым энтеротоксином B (SEB) у пожилых (средний возраст 80 лет, n = 23) по сравнению с более молодыми (средний возраст 27 лет; n = 23) взрослыми.

Результаты

Пожилой возраст ассоциировался с заметно более низкой частотой CD8+-наивных Т-клеток (11% против 47%; p < 0,0001) и расширением субпопуляций Т-клеток памяти, включая центральную память (p < 0,05), эффекторную память и эффекторные Т-клетки (p < 0,001 для обоих). Также наблюдалось снижение числа Т-клеток, наивных по CD4+, у пожилых людей (33% против 45%; p = 0,02). Не было различий в частотах или полифункциональных профилях Т 9.0263 SCM между группами. Наивные клетки CD8+ в старшей группе имели повышенную экспрессию всех измеренных функциональных параметров по сравнению с более молодыми субъектами и проявляли большую полифункциональность (p = 0,04). Наивные CD4+ Т-клетки в старшей группе также демонстрировали большую полифункциональность с преобладанием TNF-α и IL-2 (p = 0,005). Эффекторная память CD8+ и эффекторные Т-клетки проявляли повышенную полифункциональность в старшей группе по сравнению с младшей (p = 0,01 и p = 0,003).

Выводы

Эти данные свидетельствуют о том, что старение не оказывает негативного влияния на полифункциональность и, следовательно, это, вероятно, не является основным фактором иммунного старения, наблюдаемого при старении.

История вопроса

Снижение иммунной функции с возрастом или иммунное старение — хорошо описанный феномен [1, 2]. Нарушение клеточно-опосредованного иммунитета у пожилых людей делает их более восприимчивыми к инфекционным заболеваниям, в то же время приводя к снижению иммунных ответов после вакцинации, той самой стратегии, которая используется для предотвращения инфекций [3, 4]. Ярким примером этого явления служат повышенная заболеваемость и смертность, связанные с гриппом, наряду с ослабленным иммунным ответом на противогриппозную вакцину у пожилых людей [5, 6]. Частично иммунное старение связано с изменением фенотипического состава Т-клеток с возрастом. Исследования демонстрируют снижение количества наивных Т-клеток наряду с накоплением позднедифференцированных типов Т-клеток при старении, особенно в CD8+ Т-клетках [7, 8].

Исследования клеточно-опосредованного иммунитета при старении сосредоточены либо на антиген-специфической вакцине, либо на вирусных реакциях. В то время как сильный гуморальный ответ на грипп необходим для предотвращения первичной инфекции, возможная элиминация вируса зависит от присутствия специфичных для гриппа CD8+ Т-клеток [9]. Исследования показали снижение экспрессии IFN-γ и гранзима B в субпопуляциях CD8+ T-клеток у пожилых людей, вакцинированных против гриппа [10]. Аналогичным образом, ранее было продемонстрировано уменьшение Т-клеточных ответов, связанных с возрастом, на иммунизацию поверхностным антигеном гепатита В [11]. Сообщалось, что аналогичные исследования в отношении вирусного специфического Т-клеточного иммунитета, такого как RSV-специфические ответы, недостаточны в пожилом возрасте [12, 13]. Однако существует недостаток данных о полифункциональных возможностях Т-клеток при старении и о том, как они связаны с изменением фенотипа.

Многопараметрический анализ потока дает возможность одновременного анализа нескольких функциональных ответов на уровне отдельных клеток. Использование такого анализа, особенно в области ВИЧ-1, расширило наши знания о полифункциональности Т-клеток. В то время как повышенная полифункциональность ВИЧ-1-специфических CD8+ Т-клеток была связана с превосходным контролем над вирусом в некоторых исследованиях, другие не обнаружили, что это важный фактор в борьбе с вирусом [14-16]. Остаются вопросы, действительно ли высокофункциональные Т-клетки обеспечивают повышенную иммунную защиту. Ранее нами было показано, что возраст не влияет на полифункциональность CD8+ Т-клеток памяти в ответ на острые и хронические вирусные инфекции [17]. Насколько нам известно, такой анализ не использовался для изучения влияния возраста на полифункциональные признаки полного репертуара подтипов CD8+ и CD4+ Т-клеток. В этом исследовании мы стремились определить влияние возраста на индивидуальные функциональные параметры и полифункциональные возможности субпопуляций CD4+ и CD8+ Т-клеток, включая наивные и недавно описанные Т-9.0263 SCM в ответ на стимуляцию суперантигеном SEB.

Результаты

Двадцать три субъекта были проанализированы в каждой возрастной группе. Исходные характеристики участников исследования перечислены в Таблице 1. Средний возраст старшей группы составлял 80 лет в диапазоне от 68 до 91 года, тогда как средний возраст младшей группы составлял 27 лет в диапазоне от 23 до 36 лет. Существенных различий по полу или расе между группами не было.

Полный размер таблицы

Связанное с возрастом снижение количества наивных Т-клеток с повышенной экспрессией функциональных параметров

Сначала мы сравнили частоту подмножества Т-клеток между более молодыми и более старшими группами. Стратегии гейтирования с помощью проточной цитометрии, использованные в этом исследовании, показаны на рисунках 1 и 2. Как и ожидалось, пожилой возраст был связан со снижением процента наивных подтипов как среди CD4+, так и среди CD8+ Т-клеток, хотя снижение было гораздо более выраженным в последнем (CD4+: 45). % против 33%, p  = 0,02; CD8+: 47% против 11%, p < 0,0001 для младшего и старшего возраста соответственно; рисунок 3). Подмножество CD4+ центральной памяти (CM) было увеличено у пожилых людей по сравнению с более молодыми субъектами (33% против 24%, p = 0,01). Доли CD8+ CM, эффекторной памяти (EM) и эффекторных подтипов также были выше у пожилых субъектов по сравнению с более молодыми (p = 0,01 для CM, p < 0,001 для остальных; рисунок 3).

Схема гейтирования для проточной цитометрии. Показаны точечные диаграммы репрезентативного субъекта.

Изображение в полный размер

Рис. 2

Многопараметрическая внутриклеточная схема гейтирования цитокинов. Изображены точечные диаграммы репрезентативного объекта. Показан подтип эффекторной памяти. Нестимулированные образцы использовались для создания ворот для всех параметров, кроме перфорина. Поскольку существует конститутивная экспрессия перфорина, нестимулированные наивные клетки из-за их чрезвычайно низкой экспрессии перфорина использовались для определения перфориновых ворот.

Изображение в полный размер

Распределение субпопуляций Т-клеток среди CD4+ и CD8+ Т-клеток. Средние значения частоты подмножеств Т-клеток среди молодых и старых групп представлены горизонтальными полосами.

Изображение в полный размер

С точки зрения функциональной активности субпопуляций Т-клеток, несмотря на то, что между двумя группами было несколько существенных различий в частоте клеток, экспрессирующих каждый параметр, различия были гораздо более выраженными среди Т-клеток CD8+ (рис. 4). и 5). В старшей группе наблюдалась повышенная экспрессия всех пяти функциональных параметров в подмножестве эффекторов CD8+ (рис. 5E). Точно так же в подгруппе, ранее не получавшей CD8+, пожилые субъекты имели более высокую частоту всех параметров, хотя общая частота, за исключением IL-2 и TNF-α, была довольно небольшой (рис. 5A). В старшей группе количество клеток, экспрессирующих IL-2, было увеличено в CD8+ T 9.0263 SCM , CM, клетки EM (рис. 5B-D). Среди наивных Т-клеток CD4+ снова наблюдалось увеличение частоты клеток, экспрессирующих цитокины IFN-γ, IL-2 и TNF-α, у пожилых людей, хотя общая экспрессия IFN-γ была низкой в ​​обеих группах (рис. 4А). Частота клеток, экспрессирующих TNF-α, также была увеличена среди CD4+ EM и эффекторных подтипов у пожилых людей (рисунки 4D-E). Из всех функциональных параметров только клетки, экспрессирующие IFN-γ, в подгруппе CD4+ CM были снижены у пожилых людей по сравнению с более молодыми (Рисунок 4C).

Рисунок 4.

Частота субпопуляций CD4+ Т-клеток, реагирующих на индивидуальные функциональные параметры у молодых и пожилых субъектов А . наивный. Б . Т _СКМ. С . центральная память. Д . эффекторная память E . эффектор. Значимые значения P отмечены как *p < 0,05; **р < 0,01; ***р < 0,001. Столбцы представляют собой медианы, столбцы погрешностей представляют собой межквартильные диапазоны. Закрашенные кружки обозначают более молодых людей, а незакрашенные кружки — пожилых людей. 9Рисунок 5 А . наивный. Б . Т _СКМ . С . центральная память. Д . эффекторная память E . эффектор. Значимые значения P отмечены как * p <0,05; **р < 0,01; ***р < 0,001. Столбцы представляют собой медианы, столбцы погрешностей представляют собой межквартильные диапазоны. Закрашенные кружки обозначают более молодых людей, а незакрашенные кружки — пожилых людей.

Изображение полного размера

Полифункциональный профиль подмножеств Т-клеток

Затем мы сравнили полифункциональные профили всех подтипов CD4+ и CD8+ Т-клеток у молодых и пожилых субъектов. Среди CD4+ и CD8+ наивных Т-клеток, в то время как высокополифункциональные клетки встречались нечасто в обеих группах, полифункциональные профили значительно различались между группами (p = 0,005 и p = 0,04 для CD4+ и CD8+ соответственно; рисунки 6 и 7). У пожилых субъектов было больше тройных и двойных функциональных клеток по сравнению с более молодыми субъектами. Тройные функциональные IL-2 + MIP-1α + TNF-α +  были увеличены как в CD4+, так и в CD8+ наивных Т-клетках в старшей группе по сравнению с более молодыми субъектами (рис. 8 и 9).). В то время как и IL-2, и TNF-α были доминирующими среди CD4+-наивных Т-клеток, клетки, экспрессирующие только IL-2, были доминирующим фенотипом в обеих группах среди CD8+-наивных Т-клеток. Хотя общие различия были небольшими, как CD8+ EM, так и эффекторные клетки демонстрировали увеличение полифункциональности у пожилых субъектов по сравнению с более молодыми (p = 0,01 и p = 0,003 для EM и эффекторных клеток соответственно; рисунок 7). Среди старшей группы количество высокополифункциональных эффекторных Т-клеток CD8+, экспрессирующих 5 или 4 параметра, было значительно увеличено по сравнению с младшей группой (Рисунок 9). ). Оба подтипа CM CD4+ и CD8+ демонстрировали различия в полифункциональном профиле между двумя группами (p = 0,001 и p = 0,01; рисунки 6 и 7). Среди клеток CD4+ CM фенотип IL-2 + INFγ + TNF-α +  чаще встречался среди более молодых субъектов, тогда как фенотип IL-2 + TNF-α +  чаще встречался в старшей группе (рис. 8). Точно так же среди клеток CD8+ CM, хотя фенотип IL-2 + TNF-α +  чаще встречался у пожилых субъектов, клетки с тройной функцией чаще встречались у более молодых субъектов (рис. 9).). Других значимых возрастных различий в полифункциональных профилях других подтипов CD4+ не было.

Сравнение полифункциональных профилей пожилых и молодых людей среди различных субпопуляций CD4+ Т-клеток. Pies сравнивает долю SEB-отвечающих CD4+ T-клеток у более молодых и пожилых субъектов с отчетливым функциональным паттерном для различных подмножеств. Дуга вокруг каждой круговой диаграммы представляет отдельный функциональный параметр, как указано в легенде Дуги. Цвет сегмента круговой диаграммы, который представляет количество функций, выполняемых ячейкой, в диапазоне от 1 до 5, отмечен в легенде круговой диаграммы. Статистические сравнения между кругами были выполнены с использованием анализа перестановок Монте-Карло с помощью SPICE.

Полноразмерное изображение

Сравнение полифункциональных профилей пожилых и молодых субъектов среди различных субпопуляций CD8+ Т-клеток. Pies сравнивает долю SEB-отвечающих CD8+ T-клеток у более молодых и пожилых субъектов с отчетливым функциональным паттерном для различных подмножеств. Дуга вокруг каждой круговой диаграммы представляет отдельный функциональный параметр, как указано в легенде Дуги. Цвет сегмента круговой диаграммы, который представляет количество функций, выполняемых ячейкой, в диапазоне от 1 до 5, отмечен в легенде круговой диаграммы. Статистические сравнения между кругами были выполнены с использованием анализа перестановок Монте-Карло с помощью SPICE. 9Рис. 8 На гистограммах показана доля SEB-ответных CD4+ T-клеток у молодых (красные кружки) и пожилых (синие кружки) субъектов с отчетливым функциональным паттерном для всех подмножеств. Столбцы представляют собой медианы, столбцы погрешностей представляют собой межквартильные диапазоны. Гистограмма показывает пропорции отдельных субъектов для полифункциональных комбинаций. Для ясности изображены только комбинации с 5% или более частотой ответов по крайней мере в одном подмножестве. # в верхней части гистограммы указывает на статистически значимое различие (p < 0,05) этой индивидуальной функциональной комбинации между более молодыми и пожилыми субъектами, как определено с помощью критерия суммы рангов Уилкоксона.

Изображение в натуральную величину

Частота подтипов CD8+ Т-клеток, реагирующих на комбинации функциональных параметров, у молодых и пожилых субъектов. На гистограммах показана доля SEB-отвечающих CD8+ T-клеток у молодых (красные кружки) и пожилых (синие кружки) субъектов с отчетливым функциональным паттерном для всех подмножеств. Столбцы представляют собой медианы, столбцы погрешностей представляют собой межквартильные диапазоны. Гистограмма показывает пропорции отдельных субъектов для полифункциональных комбинаций. Для ясности изображены только комбинации с 5% или более частотой ответов по крайней мере в одном подмножестве. # в верхней части гистограммы указывает на статистически значимое различие (p < 0,05) этой индивидуальной функциональной комбинации между более молодыми и пожилыми субъектами, как определено с помощью критерия суммы рангов Уилкоксона.

Увеличенное изображение

В качестве суперантигена SEB непосредственно стимулирует Т-клетки путем перекрестного связывания молекул главного комплекса гистосовместимости класса II на АПК с вариабельной частью Т-клеточного антигенного рецептора специфических β-цепей [18]. Чтобы гарантировать, что любые наблюдаемые различия между группами не были связаны с разным распределением Vβ Т-клеточных рецепторов (TCR), был проведен анализ распределения Vβ на подмножестве субъектов из каждой возрастной группы, и не было обнаружено различий между группами по всем Т-клеточным рецепторам. подмножества ячеек (данные не показаны).

Обсуждение

В настоящем исследовании мы стремились определить влияние возраста на полифункциональные профили подтипов Т-клеток. Мы наблюдали снижение частоты как CD4+, так и CD8+ наивных Т-клеток у пожилых людей, что сопровождалось неожиданным повышением функциональности в этой подгруппе. Хотя пропорционально ниже у пожилых людей, наивные Т-клетки демонстрировали расширенные функциональные возможности, как на индивидуальном функциональном параметре, так и на полифункциональном уровне. Точно так же полифункциональность была немного повышена в субпопуляциях ЭМ и эффекторных CD8+ Т-клеток в старшей группе. Подмножества CM как CD4+, так и CD8+ Т-клеток были увеличены в старшей группе, однако в этой подгруппе наблюдалось возрастное снижение полифункциональности. Полифункциональные профили остальных субпопуляций CD4+ и CD8+ Т-клеток не зависели от возраста.

Хотя наблюдаемый с возрастом сдвиг фенотипа подмножества Т-клеток от наивных к дифференцированным типам клеток памяти не является неожиданным, влияние возраста на полифункциональный профиль подмножеств Т-клеток ранее не описывалось. Снижение способности эффективно реагировать на неоантигены является одним из признаков иммунного старения. Однако, основываясь на наших выводах, наивные Т-клетки у пожилых людей способны реагировать при наличии достаточного или соответствующего стимула. Ключом может быть уменьшенное количество и репертуар наивных Т-клеток, а не отсутствие у них функциональных способностей.

Эффекторные Т-клетки CD8+ были заметно увеличены у пожилых субъектов, а также проявляли повышенную экспрессию всех функциональных параметров наряду с повышенной полифункциональностью в ответ на стимуляцию SEB. В последнее время серопозитивность ЦМВ была связана с повышением уровня полифункциональных CD8+ Т-клеток в ответ на стимуляцию SEB у лиц молодого и среднего возраста [19]. Было обнаружено, что увеличение полифункциональности связано с экспансией CD8 + CD57+ Т-клеток у ЦМВ-серопозитивных лиц и не зависит от возраста. Поскольку мы специально не исследовали серопозитивность субъектов к ЦМВ, мы не можем сделать никаких выводов относительно этого как возможного механизма повышенной полифункциональности CD8+ Т-клеток памяти. Точно так же не было обнаружено, что возрастные изменения в костном мозге человека нарушают поддержание большого количества полифункциональных клеток памяти CD4+ и CD8+ Т-клеток в костном мозге пожилых людей [20]. Ранее мы продемонстрировали, что вирус Западного Нила, ЦМВ и вирус Эпштейна-Бар, специфическая полифункциональность CD8+ Т-клеток, не различалась с возрастом [17]. Хотя повышенная или сохраненная полифункциональность эффекторных CD8+ Т-клеток может означать, что иммунное старение, вероятно, не является результатом отсутствия способности реагировать в присутствии соответствующего антигенного стимула, оно может представлять собой повышенное состояние продукции провоспалительных цитокинов у пожилых людей. Считается, что хроническая ЦМВ-инфекция является основной движущей силой иммуностарения, и было показано, что она нарушает функциональность Т-клеток в ответ на антигены, такие как противогриппозная вакцина [21, 22]. Также может играть роль отсутствие специфического антигенного усиления при старении, что приводит к плохому поддержанию защитного иммунитета, например, к снижению VZV-специфической памяти с возрастом [23, 24]. Одним из ограничений исследования является то, что изучаемые ответы не являются антиген-специфичными и, следовательно, не дают представления о клеточном иммунитете в отношении какого-либо конкретного болезненного состояния или антигена. Однако ответы на неспецифические стимулы, такие как СЭВ, дают общее представление о функциональности Т-клеток при старении. Кроме того, SEB передает сигналы через TCR, а не другие митогены, такие как PMA и иономицин, которые обходят этот этап.

Выводы

Таким образом, настоящее исследование демонстрирует повышенную полифункциональность наивных Т-клеток у пожилых людей. Это особенно верно для CD8+ Т-клеток и контрастирует с резким снижением доли этой подгруппы с возрастом. Мы также продемонстрировали повышенную функциональность ЭМ и эффекторных CD8+ Т-клеток в этой группе. CD8+ Т-клетки являются критическим звеном клеточно-опосредованного иммунитета против патогенов, и наблюдаемые нами возрастные различия помогают углубить наше понимание иммунного старения. Представляет ли это усиленное функциональное выражение при старении сохраненную функциональность в присутствии специфического антигенного стимула или состояние провоспалительной среды, требует дальнейшего изучения.

Методы

Субъекты исследования

Эксперименты проводились с использованием крови здоровых добровольцев после получения информированного согласия и одобрения Университета Кейс Вестерн Резерв и Государственного наблюдательного совета Медицинского центра Луи Стоукса Кливленда, штат Вирджиния. Образцы были разделены на две группы в зависимости от возраста: моложе (21–36 лет) и старше (≥65 лет). (GE Healthcare/Amersham Biosciences) центрифугирование в градиенте плотности в соответствии с инструкциями производителя. Затем РВМС криоконсервировали в 90% эмбриональной бычьей сыворотки и 10% ДМСО до анализа. Криоконсервированные РВМС оттаивали и повторно суспендировали в бессывороточной среде X-Vivo-15 (Lonza). От 0,5 до 1 × 10 ⁶ PBMC/пробирку стимулировали субмаксимальной концентрацией SEB (SIGMA) при 0,1 мкг/мл в присутствии анти-CD28/49d (по 1 мкг/мл каждого, eBioscience и Biolegend), и брефельдин А (SIGMA). Каждый образец имел соответствующую пробирку с отрицательным контролем без SEB. После стимуляции в течение ночи был проведен анализ проточной цитометрии с 13 цветами, который одновременно определял ответы пяти функций и идентифицировал память и наивные субпопуляции CD8+ и CD4+ Т-клеток. PBMC промывали PBS и окрашивали анти-CCR7-PE/Cy7 (BD) в течение 15 минут при 37°C, а затем окрашивали живым мертвым желтым, анти-CD45RA-PE-TR, CD27-Qdot605 (все Invitrogen), CD45RO. -BV711, CD95-PE/Cy5, CD4-APC/Cy7 и CD8-BV510 (все Biolegend) при комнатной температуре в течение 20 минут. Промывочные реагенты Cytofix/Perm (BD) использовали для внутриклеточного окрашивания в соответствии с инструкциями производителя с CD3-BU395 (BD Bioscience), анти-IFN-γ-Alexa700, IL-2APC, TNF-α-PacBlue (все Biolegend), MIP -1α-FITC (R&D Systems) и перфорин-1-PE (клон B-D48, Cell Science). Затем клетки промывали и фиксировали в 2% параформальдегиде.

Проточная цитометрия

Данные были получены на проточном цитометре LSRII (BD Biosciences) и проанализированы с использованием программного обеспечения FlowJo 7. 6.4 (Tree Star, Ashland, OR). Лимфоциты идентифицировали с использованием прямого и бокового рассеяния и дополнительно гейтировали, чтобы включить только синглетные события и живые клетки (рис. 1). Клетки CD3+ впоследствии были закрыты для определения субпопуляций CD4+ и CD8+: наивные (CD45RO-CCR7+ CD45RA + CD27+ CD95-), T _SCM (CD45RO-CCR7+ CD45RA + CD27+ CD95+), CM (CD45RO + CCR7+), EM (CD45RO + CCR7-), эффектор (CD45RO-CCR7-). Мы использовали CD95 в качестве маркера для T _SCM в наивном подмножестве, адаптированном из стратегии гейтирования, описанной Klatt et al. и Лугли и др. [25, 26]. Внутриклеточная синхронизация функциональных параметров с SEB и без него продемонстрирована на рисунке 2 у репрезентативного субъекта. Анализы распределения Vβ, характерные для SEB, были выполнены на подгруппе субъектов (n = 16; по 8 из каждой возрастной группы) с FITC (Vβ 3) (eBioscience) или PE (Vβ 12, 13,2, 14, 17, 20) (все исследования BD Biosciences). ) конъюгированные антитела против Vβ, которые, как известно, взаимодействуют с SEB [18, 27].

Статистический анализ

Все данные, за исключением ответа на перфорин, были вычтены из фона с использованием нестимулированных образцов. Абсолютные данные по перфорину использовали для анализа, чтобы учесть конститутивную экспрессию перфорина. Отбор перфорина был основан на наивных клетках, имеющих очень низкую экспрессию перфорина. Статистический анализ был выполнен с использованием GraphPad Prism 6. Статистическая значимость была определена как p  < 0,05, рассчитанная с использованием критерия суммы рангов Манна-Уитни. Булев анализ в Flow Jo использовался для оценки полифункциональности. Программное обеспечение SPICE 5.3 (Национальный институт здоровья) использовалось для графического изображения полифункции и сравнения профилей между группами с использованием анализа перестановок Монте-Карло.

Сокращения

T _SCM :

Стволовые клетки, подобные Т-клеткам памяти

См:

Центральная память

EM:

Эффекторная память

ТКР:

Т-клеточные рецепторы

РВМС:

Мононуклеарные клетки периферической крови

SEB:

Стафилококковый энтеротоксин B.

Ссылки

1. Грувер А.Л., Хадсон Л.Л., Семповски Г.Д.: Иммунологическое старение. Джей Патол. 2007, 211: 144-156. 10.1002/путь.2104.

   Центральный пабмед КАС Статья пабмед Google ученый

2. Weiskopf D, Weinberger B, Grubeck-Loebenstein B: Старение иммунной системы. Транспл Интерн. 2009, 22: 1041-1050. 10.1111/j.1432-2277.2009.00927.х.

   КАС Статья пабмед Google ученый

3. Fulop T, Larbi A, Pawelec G: Старение Т-клеток человека и влияние стойких вирусных инфекций. Фронт Иммунол. 2013, 4: 271-

   PubMed Central КАС Статья пабмед Google ученый

4. Ланг П.О., Говинд С., Бокум А.Т., Кенни Н., Матас Э., Питтс Д. , Аспиналл Р.: Иммунное старение и вакцинация пожилых людей. Curr Top Med Chem. 2013, 13: 2541-2545. 10.2174/15680266113136660181.

   КАС Статья пабмед Google ученый

5. Sambhara S, McElhany JE: Иммунологическое старение и эффективность вакцин против гриппа. Курр Топ Микробиол Иммунол. 2009, 333: 413-429.

   ПабМед Google ученый

6. Liu WM, van der Zeijst BA, Boog CJ, Soethout EC: Старение и нарушение иммунитета к вирусам гриппа: последствия для разработки вакцин. Вакцины для человека. 2011, 7 (Прил.): 94-98.

   Артикул пабмед Google ученый

7. Моро-Гарсия М.А., Алонсо-Ариас Р., Лопес-Ларреа К.: Когда старение достигает CD4+ Т-клеток: фенотипические и функциональные изменения. Фронт Иммунол. 2013, 4: 107-

   PubMed Central КАС Статья пабмед Google ученый

8. “>

   Koch S, Larbi A, Derhovanessian E, Ozcelik D, Naumova E, Pawelec G: Многопараметрический проточный цитометрический анализ субпопуляций CD4 и CD8 Т-клеток у молодых и пожилых людей. Возраст иммунитета. 2008, 5: 6-10.1186/1742-4933-5-6.

   Артикул Google ученый

9. McMichael AJ, Gotch FM, Noble GR, Beare PA: Цитотоксический Т-клеточный иммунитет к гриппу. N Engl J Med. 1983, 309: 13-17. 10.1056/NEJM1983070730.

   КАС Статья пабмед Google ученый

10. Shahid Z, Kleppinger A, Gentleman B, Falsey AR, McElhany JE: Клинические и иммунологические предикторы заболевания гриппом среди вакцинированных пожилых людей. вакцина. 2010, 28: 6145-6151. 10.1016/j.vaccine.2010.07.036.

    Центральный пабмед Статья пабмед Google ученый

11. Розенберг С. , Бовин Н.В., Брам Л.В., Фливбьерг Э., Эрландсен М., Воруп-Йенсен Т., Петерсен Э.: Возраст является важной детерминантой гуморального и Т-клеточного ответа на иммунизацию поверхностным антигеном гепатита В. Иммунотерапевт Hum Vaccin. 2013, 9: 1466-1476. 10.4161/хв.24480.

    КАС Статья Google ученый

12. Черукури А., Паттон К., Гассер Р.А., Зуо Ф., Ву Дж., Эссер М.Т., Танг Р.С.: у взрослых в возрасте 65 лет и старше количество Т-клеток функциональной памяти снижено до слитого белка респираторно-синцитиального вируса. Клиническая вакцина Иммунол. 2013, 20: 239-247. 10.1128/CVI.00580-12.

    КАС Статья Google ученый

13. Цзян Дж., Фишер Э.М., Мураско Д.М.: Внутренние дефекты Т-клеток CD8 при старении способствуют нарушению первичных противовирусных реакций. Опыт Геронтол. 2013, 48: 579-586. 10.1016/j.exger.2013.02.027.

    Центральный пабмед КАС Статья пабмед Google ученый

14. “>

    Betts MR, Nason MC, West SM, De Rosa SC, Migueles SA, Abraham J, Lederman MM, Benito JM, Goepfert PA, Connors M, Roederer M, Koup RA: непрогрессирующие ВИЧ преимущественно сохраняют высокофункциональную ВИЧ-специфичность CD8+ Т-клетки. Кровь. 2006, 107: 4781-4789. 10.1182/кровь-2005-12-4818.

    Центральный пабмед КАС Статья пабмед Google ученый

15. Алмейда М.Р., Прайс Д.А., Папаньо Л., Аркоуб З.А., Соус Д., Борнштайн Э., Ашер Т.Е., Самри А., Шнуригер А., Теодору И., Костаглиола Д., Рузиу С., Агут Х., Марселин А.Г., Дуэк Д., Отран B, Appay V: Превосходный контроль репликации ВИЧ-1 CD8+ T-клетками отражается их авидностью, полифункциональностью и клональным оборотом. J Эксперт Мед. 2007, 204: 2473-2485. 10.1084/jem.20070784.

    Центральный пабмед КАС Статья пабмед Google ученый

16. Коссарицца А. , Бертончелли Л., Немес Э., Лугли Э., Пинти М., Наси М., Де Биази С., Джибеллини Л., Монтанья Дж. П., Веккья М., Манзини Л., Мескиари М., Борги В., Гуаральди Г., Муссини К.: Активация Т-клеток, но не полифункциональность после первичной ВИЧ-инфекции, предопределяет контроль вирусной нагрузки и продолжительность периода без терапии. ПЛОС Один. 2012, 7: e50728-10.1371/journal.pone.0050728.

    Центральный пабмед КАС Статья пабмед Google ученый

17. Lelic A, Verschoor CP, Ventresca M, Parsons R, Evelegh C, Bowdish D, Betts MR, Loeb MB, Bramson JL: Полифункциональность CD8+ T-клеток памяти человека, вызванных острыми и хроническими вирусными инфекциями, не зависит от возраст. PLoS Патог. 2012, 8: e1003076-10.1371/journal.ppat.1003076.

    Центральный пабмед КАС Статья пабмед Google ученый

18. Томас Д., Даувальдер О. , Брун В., Бадью С., Ферри Т., Этьен Дж., Ванденеш Ф., Лина Г. Суперантигены Staphylococcus aureus вызывают избыточные и обширные V-бета-паттерны человека. Заразить иммун. 2009, 77: 2043-2050. 10.1128/ИАИ.01388-08.

    Центральный пабмед КАС Статья пабмед Google ученый

19. Pera A, Campos C, Corona A, Sanchez-Correa B, Tarazona R, Larbi A, Solana R: Латентная инфекция CMV улучшает ответ CD8+ T на SEB из-за экспансии полифункциональных клеток CD57+ у молодых людей. ПЛОС Один. 2014, 9: e88538-10.1371/journal.pone.0088538.

    Центральный пабмед Статья пабмед Google ученый

20. Herndler-Brandstetter D, Landgraf K, Tzankov A, Jenewein B, Brunauer R, Laschober GT, Parson W, Kloss F, Gassner R, Lepperdinger G, Grubeck-Loebenstein B: Влияние старения на фенотип Т-клеток памяти и функционируют в костном мозге человека. Дж. Лейкок Биол. 2012, 91: 197-205. 10.1189/jlb.0611299.

    Артикул пабмед Google ученый

21. Pawelec G: Иммуносенесценция: роль цитомегаловируса. Опыт Геронтол. 2014, 54: 1-5.

    КАС Статья пабмед Google ученый

22. Тржонковски П., Мысливска Дж., Шмит Э., Вецкевич Дж., Лукашук К., Брыдак Л.Б., Мачала М., Мысливски А.: Связь между цитомегаловирусной инфекцией, усиленным провоспалительным ответом и низким уровнем антигемагглютининов во время противогриппозной вакцинации– влияние иммуностарения. вакцина. 2003, 21: 3826-3836. 10.1016/S0264-410X(03)00309-8.

    КАС Статья пабмед Google ученый

23. van Besouw NM, Verjans GM, Zuijderwijk JM, Litjens NH, Osterhaus AD, Weimar W: Системный вирус ветряной оспы реактивный эффектор Т-клеток памяти нарушен у пожилых людей и у реципиентов почечного трансплантата. J Med Virol. 2012, 84: 2018-2025. 10.1002/jmv.23427.

    КАС Статья пабмед Google ученый

24. Вайнберг А., Левин М.Дж.: VZV Т-клеточный иммунитет. Курр Топ Микробиол Иммунол. 2010, 342: 341-357.

    КАС пабмед Google ученый

25. Лугли Э., Гаттинони Л., Роберто А., Мавилио Д., Прайс Д.А., Рестифо Н.П., Редерер М.: Идентификация, изоляция и экспансия in vitro человеческих и нечеловеческих приматов стволовых Т-клеток памяти. Нат Проток. 2013, 8: 33-42.

    КАС Статья пабмед Google ученый

26. Клатт Н.Р., Босингер С.Е., Пек М., Рихерт-Шпулер Л.Е., Хейгеле А., Джайл Дж.П., Патель Н., Тааффе Дж., Джулг Б., Камерини Д., Торти С., Мартин Дж.Н., Дикс С.Г., Синклер Э., Хехт FM , Ледерман М.М., Паярдини М., Кирххофф Ф., Бренчли Дж.М., Хант П. В., Сильвестри Г.: Ограниченная ВИЧ-инфекция центральной памяти и стволовых клеток памяти CD4+ Т-клеток связана с отсутствием прогрессирования у виремических людей. PLoS Патог. 2014, 10: e1004345-10.1371/journal.ppat.1004345.

    Центральный пабмед Статья пабмед Google ученый

27. Jiang W, Younes SA, Funderburg NT, Mudd JC, Espinosa E, Davenport MP, Babineau DC, Sieg SF, Lederman MM: Циклическая память CD4+ Т-клетки при ВИЧ-инфекции имеют разнообразный репертуар Т-клеточных рецепторов и фенотип с активацией свидетеля. Дж Вирол. 2014, 88: 5369-5380. 10.1128/ОВИ.00017-14.

    Центральный пабмед КАС Статья пабмед Google ученый

Ссылки на скачивание

Благодарности

Финансирование предоставлено AI-80313, AI-36219, AI-108972 и VA.

Информация об авторе

Авторы и филиалы

1. Гериатрический исследовательский центр Clinical Core (GRECC), Louis Stokes Cleveland VA Medical Center, 10701 East Blvd, 44106, Cleveland, Ohio, USA

   VanHard Banks, PujaR VanHard Epps, Aung & David H Canaday

2. Кафедра микробиологии, Медицинская школа Перельмана, Пенсильванский университет, 19104, Филадельфия, Пенсильвания, США

   Michael R Betts

3. Отделение инфекционных заболеваний, Медицинский факультет Университета Кейс Вестерн Резерв, 10900 Euclid Ave, BRB 1022,44106-4684, Cleveland, Ohio, USAa

   Puja Van Epps, Htin Aung Canada & y David

Авторы

1. Puja Van Epps

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

2. Richard Banks

   Посмотреть публикации авторов

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

3. Htin Aung

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

4. Michael R Betts

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

5. David H Canaday

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

Автор, ответственный за переписку

Дэвид Х Канадей.

Дополнительная информация

Конкурирующие интересы

Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Вклад авторов

PVE, DHC и MRB участвовали в разработке и анализе исследования. PVE и HA провели иммунологические анализы, анализ потока и презентацию потока. РБ был клиническим координатором скрининга, набора и обработки образцов. PVE и DHC написали рукопись, и все авторы одобрили окончательный вариант рукописи.

Оригинальные файлы изображений, представленные авторами

Ниже приведены ссылки на оригинальные файлы изображений, представленные авторами.

Оригинальный файл авторов для рисунка 1

Оригинальный файл авторов для рисунка 2

Оригинальный файл авторов для рисунка 3

Оригинальный файл на рисунке 4

Оригинальный файл авторов для рисунка 6

Оригинальный файл авторов для рисунка 7

Оригинальный файл авторов для рисунка 8

Оригинальный файл авторов для рисунка

.