免疫細胞のビタミンAとレチノイン酸を追跡する新しいツールとしてのクリック可能なビタミン

ビタミン A 誘導体であるレチノイド酸 (RA) は、適応粘膜免疫反応を導く重要な役割を果たします。しかし、レチノイドは検出が困難な小さな親油性分子であるため、人間の免疫細胞内でのビタミン A の取り込みと代謝に関するデータはほとんどとらえどころのないままです。この問題を克服し、ヒト免疫細胞サブセットにおけるビタミン A 代謝の影響を研究できるようにするために、構造的および機能的にビタミン A と区別できない、新規な生体直交レチノイドベースのプローブ (クリック可能なプローブ) を合成しました。免疫細胞内のレチノイド分子をリアルタイムで監視するために、蛍光色素と結合する官能基 (アルキン) が含まれています。私たちは、フローサイトメトリーと顕微鏡を使用して、ヒト単球由来樹状細胞 (DC) やナイーブ B リンパ球など、複数の免疫細胞がさまざまな程度でレチノイドを内部に取り込む能力があることを実証しました。我々は、ナイーブB細胞にはRAを産生する酵素機構が欠如しているが、外因性レチノイン酸を使用してCD38発現を増強していることを観察した。さらに、ヒト DC はレチナールをレチノイン酸に代謝し、これがナイーブ B 細胞との共培養で CD38 発現の誘導につながることを示しました。これらのデータは、ヒトにおいて、DC がナイーブ B 細胞の外因性 RA 源として機能する可能性があることを示しています。総合すると、クリック可能なビタミンの使用を通じて、私たちのデータは、ビタミン A 代謝のメカニズムと人間の適応免疫におけるビタミン A の重要性に関する貴重な洞察を提供します。

The vitamin A derivative, retinoid acid (RA) is key player in guiding adaptive mucosal immune responses. However, data on the uptake and metabolism of vitamin A within human immune cells has remained largely elusive because retinoids are small, lipophilic molecules which are difficult to detect. To overcome this problem and to be able to study the effect of vitamin A metabolism in human immune cell subsets, we have synthesized novel bio-orthogonal retinoid-based probes (clickable probes), which are structurally and functionally indistinguishable from vitamin A. The probes contain a functional group (an alkyne) to conjugate to a fluorogenic dye to monitor retinoid molecules in real-time in immune cells. We demonstrate, by using flow cytometry and microscopy, that multiple immune cells have the capacity to internalize retinoids to varying degrees, including human monocyte-derived dendritic cells (DCs) and naïve B lymphocytes. We observed that naïve B cells lack the enzymatic machinery to produce RA, but use exogenous retinoic acid to enhance CD38 expression. Furthermore, we showed that human DCs metabolize retinal into retinoic acid, which in co-culture with naïve B cells led to of the induction of CD38 expression. These data demonstrate that in humans, DCs can serve as an exogenous source of RA for naïve B cells. Taken together, through the use of clickable vitamins our data provide valuable insight in the mechanism of vitamin A metabolism and its importance for human adaptive immunity.