Genetic modification of primary human B cells to model the process of B cell development in germinal centers

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The main stages of maturation of antigen-specific B cells occur in the germinal centers of the lymph nodes. During the process of differentiation, a decision is made on which path the B cells will take to develop further. They will either turn into short-lived plasmablasts or memory B cells or plasma cells. The relationship between these processes is very important for the development of a productive humoral immune response. The goal of the work was to create a system that is capable of simulating ex vivo processes occurring in germinal centers. We used primary B cells from human peripheral blood as starting material. B lymphocytes were stimulated in vitro using feeder cells carrying CD40L molecules and recombinant IL-21. Upon IL-21/CD40L stimulation, B lymphocytes changed their morphology, surface phenotype, and functional activity. After active expansion for 10 days, further cell growth stopped, and after some time they died. To generate stably proliferating B cells, we used lentiviral transduction of IL-21/CD40L stimulated IgM+ B cells. For this purpose, lentivirus preparations were obtained that carried a cassette consisting of the BCL6 and BCL2L1 genes, separated by a sequence encoding the self-cutting peptide P2A, as well as a GFP reporter gene separated from the target genes by an IRES element. The cassette used ensured the synthesis of the Bcl-6 transcription factor and the Bcl-XL protein in target cells. The Bcl-6 repressor prevented B cells from undergoing terminal differentiation and becoming plasma cells, and the Bcl-XL protein had an anti-apoptotic effect. Transduced B cells proliferated for more than a month and maintained a plasmablast phenotype. Forty-two days after the start of stimulation, transduced B cells remained GFP-positive, coexpressed CD27 and CD38 antigens, carried surface CD20 and IgM, intracellular Bcl-6, Bcl-XL and IgM, retained IgM secretion, but remained negative for surface and intracellular IgG. The proven stimulation system will allow us to simulate key aspects of B cell development in germinal centers to study the formation of B cell memory, which will ultimately facilitate the development of effective vaccines.

About the authors

M. G. Byazrova

Institute of Immunology, Federal Medical-Biological Agency; P. Lumumba Peoples’ Friendship University of Russia

Email: avfilat@yandex.ru

Research Associate, Laboratory of Immunochemistry; Assistant, Department of Immunology, Medical Institute

Russian Federation, Moscow; Moscow

M. M. Sukhova

Institute of Immunology, Federal Medical-Biological Agency; Lomonosov Moscow State University

Email: avfilat@yandex.ru

Junior Research Associate, Laboratory of Immunochemistry; Graduate Student, Department of Immunology, Faculty of Biology

Russian Federation, Moscow; Moscow

A. A. Mikhailov

Institute of Immunology, Federal Medical-Biological Agency; Lomonosov Moscow State University

Email: avfilat@yandex.ru

Laboratory Assistant, Laboratory of Immunochemistry; Student, Department of Immunology, Faculty of Biology

Russian Federation, Moscow; Moscow

A. G. Prilipov

Institute of Immunology, Federal Medical-Biological Agency

Email: avfilat@yandex.ru

PhD, MD (Biology), Senior Research Associate, Laboratory of Immunochemistry

Russian Federation, Moscow

A. V. Filatov

Institute of Immunology, Federal Medical-Biological Agency; Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: avfilat@yandex.ru

PhD, MD (Biology), Professor, Head of Laboratory of Immunochemistry; Professor, Department of Immunology, Faculty of Biology

Russian Federation, Moscow; Moscow

References

  1. Бязрова М.Г., Астахова Е.А., Спиридонова А.Б., Васильева Ю.В., Прилипов А.Г., Филатов А.В. Стимуляция В-лимфоцитов человека in vitro с помощью ИЛ-21/CD40L и их характеристика. Иммунология, 2020. Т. 41, №. 1. С. 18-27. [Byazrova M.G., Astakhova E.A., Spiridonova A.B., Vasileva Yu.V., Prilipov A.G., Filatov A.V. IL-21/CD40L stimulation of human B-lymphocytes in vitro and their characteristics. Immunologiya = Immunologiya, 2020, Vol. 41, no. 6, pp. 18-27. (In Russ.)]
  2. Boswell K.L., Watkins T.A., Cale E.M., Samsel J., Andrews S.F., Ambrozak D.R., Driscoll J.I., Messina M.A., Narpala S., Hopp C.S., Cagigi A., Casazza J.P., Yamamoto T., Zhou T., Schief W.R., Crompton P.D., Ledgerwood J.E., Connors M., Gama L., Kwong P.D., McDermott A., Mascola J.R., Koup R.A. Application of B cell immortalization for the isolation of antibodies and B cell clones from vaccine and infection settings. Front. Immunol., 2022, Vol. 13, 1087018. doi: 10.3389/fimmu.2022.1087018.
  3. Diehl S.A., Schmidlin H., Nagasawa M., van Haren S.D., Kwakkenbos M.J., Yasuda E., Beaumont T., Scheeren F.A., Spits H. STAT3-mediated up-regulation of BLIMP1 is coordinated with BCL6 down-regulation to control human plasma cell differentiation. J. Immunol., 2008, Vol. 180, no. 7, pp. 4805-4815.
  4. Ding B.B., Bi E., Chen H., Yu J.J., Ye B.H. IL-21 and CD40L synergistically promote plasma cell differentiation through upregulation of Blimp-1 in human B cells. J. Immunol., 2013, Vol. 190, no. 4, pp. 1827-1836.
  5. Inoue T., Kurosaki T. Memory B cells. Nat. Rev. Immunol., 2024, Vol. 24, no. 1, pp. 5-17.
  6. Inoue T., Shinnakasu R., Kurosaki T. Generation of high-quality memory B cells. Front Immunol., 2022, 12, 825813. doi: 10.3389/fimmu.2021.825813.
  7. Kwakkenbos M.J., Diehl S.A., Yasuda E., Bakker A.Q., van Geelen C.M., Lukens M.V., van Bleek G.M., Widjojoatmodjo M.N., Bogers W.M., Mei H., Radbruch A., Scheeren F.A., Spits H., Beaumont T. Generation of stable monoclonal antibody-producing B cell receptor-positive human memory B cells by genetic programming. Nat. Med., 2010, Vol. 16, no. 1, pp. 123-128.
  8. Kwakkenbos M.J., van Helden P.M., Beaumont T., Spits H. Stable long-term cultures of self-renewing B cells and their applications. Immunol. Rev., 2016, Vol. 270, no. 1, pp. 65-77.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1. Dynamics of B cell growth after transduction with the BCL6 and BCL2L1 genes

Download (53KB)
3. Figure 2. Phenotyping of transduced B cells on day 42 after the start of stimulation using surface markers

Download (262KB)
4. Figure 3. Phenotyping of transduced B cells on day 42 after the start of stimulation using intracellular markers

Download (178KB)

Copyright (c) 2024 Byazrova M.G., Sukhova M.M., Mikhailov A.A., Prilipov A.G., Filatov A.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».