過敏症検査のための新しいナノ粒子およびイオン性チタン抗原

Novel Nanoparticulate and Ionic Titanium Antigens for Hypersensitivity Testing.

• Paul Johan Høl
• Einar K Kristoffersen
• Nils Roar Gjerdet
• Amanda S Pellowe

抄録

チタンは、医療機器から日常生活で使用される材料まで、様々な材料に使用されています。患者、消費者、労働者に起こりうる有害な生体反応を監視し、防止する必要があります。しかし、チタンに関連する過敏症を検査し、予測するための利用可能な薬剤は不足しています。本研究の目的は、in vitroでの過敏症試験のための抗原となる、イオン状およびナノ粒子状の2つの生物学的に利用可能なチタン物質を開発することであった。被験者20名の末梢血単核細胞を抗原で刺激し、単球性およびリンパ性のサイトカインおよびケモカインの分泌量をマルチプレックスビーズアッセイで測定した。また、フローサイトメトリーでCD69とHLA-DRの発現を測定することにより、一部の被験者のリンパ球刺激指標を決定した。サイトカインプロファイリングの結果、両抗原とも24時間後に典型的な単球およびマクロファージの分泌サイトカインの産生を増加させ、IL-1β、IL-7、IL-10、IL-12、IL-2R、IL-6、GM-CSF、TNF-α、IL-1RA、MIP-1α、MIP-1β、IFN-α、およびIL-15が有意に増加した。リンパ系サイトカインおよびケモカインは、活性化によって有意に誘導されなかった。7日間の刺激後、イオン性チタン（2.5μg/mL）は、テストしたすべての人（＝6人）において、CD4+細胞およびCD8+細胞の増殖（刺激指数＞2）を引き起こしたが、酸化チタンナノ粒子（50μg/mL）は、CD4+細胞の有意な増殖を引き起こしたのみであった。我々の予備的な結果は、実験的なチタン抗原、特にイオン型がin vitroで一般的な炎症反応を誘発することを示している。予測的な過敏症検査の可能性をさらに明らかにするためには、関連する被験者のコホートが必要である。

Titanium is used in a wide variety of materials ranging from medical devices to materials used in everyday life. Adverse biological reactions that could occur in patients, consumers, and workers should be monitored and prevented. There is a lack of available agents to test and predict titanium-related hypersensitivity. The aim of this study was to develop two bioavailable titanium substances in ionic and nanoparticulate form to serve as antigens for hypersensitivity testing in vitro. Peripheral blood mononuclear cells from 20 test subjects were stimulated with the antigens and secretion of monocytic and lymphatic cytokines and chemokines were measured by a multiplex bead assay. Lymphocyte stimulation indices were also determined in a subset of test subjects by measuring CD69 and HLA-DR expression by flow cytometry. Cytokine profiling revealed that both antigens increased production of typical monocyte and macrophage secreted cytokines after 24 h, with significant increases in IL-1β, IL-7, IL-10, IL-12, IL-2R, IL-6, GM-CSF, TNF-α, IL-1RA, MIP-1α, MIP-1β, IFN-α, and IL-15. Lymphatic cytokines and chemokines were not significantly induced by activation. After seven days of stimulation, ionic-Ti (2.5 μg/mL) caused proliferation (stimulation index > 2) of CD4+ cells and CD8+ cells in all persons tested ( = 6), while titanium dioxide nanoparticles (50 μg/mL) only caused significant proliferation of CD4+ cells. Our preliminary results show that the experimental titanium antigens, especially the ionic form, induce a general inflammatory response in vitro. A relevant cohort of test subjects is required to further elucidate their potential for predictive hypersensitivity testing.