يوفر التصميم التجريبي المعروض هنا نموذجا تناسليا مفيدا لدراسات الخلايا التائية CD8+ الخاصة بمولد الضد أثناء ورم خبيث في العقدة الليمفاوية (LN) ، والذي يستبعد اضطراب خلايا CD8+ T المتارة.
Method Article
* These authors contributed equally
يوفر التصميم التجريبي المعروض هنا نموذجا تناسليا مفيدا لدراسات الخلايا التائية CD8+ الخاصة بمولد الضد أثناء ورم خبيث في العقدة الليمفاوية (LN) ، والذي يستبعد اضطراب خلايا CD8+ T المتارة.
تكتسب الخلايا التائية CD8 + T الخاصة بمستضد الورم من تصريف الغدد الليمفاوية أهمية متراكمة في تصاعد الاستجابة المناعية المضادة للورم أثناء تكوين الأورام. ومع ذلك ، في كثير من الحالات ، تشكل الخلايا السرطانية مواضع نقيلية في الغدد الليمفاوية قبل أن تنتقل إلى أعضاء بعيدة. إلى أي مدى تأثرت استجابات الخلايا التائية CD8 + المحلية والمنهجية بورم خبيث LN لا يزال غامضا. تحقيقا لهذه الغاية ، أنشأنا نموذج ورم خبيث LN الفئران جنبا إلى جنب مع خط خلايا سرطان الجلد B16F10-GP الذي يعبر عن المستضد الجديد البديل المشتق من فيروس التهاب المشيمية اللمفاوي (LCMV) ، والبروتين السكري (GP) ، والفئران المعدلة وراثيا P14 التي تؤوي مستقبلات الخلايا التائية (TCRs) الخاصة بالببتيد المشتق من GP GP33-41 المقدم من جزيء معقد التوافق النسيجي الرئيسي من الفئة الأولى (MHC) H-2Db. يتيح هذا البروتوكول دراسة استجابات الخلايا التائية CD8 + الخاصة بالمستضد أثناء ورم خبيث LN. في هذا البروتوكول ، تم زرع الفئران C57BL / 6J تحت الجلد بخلايا B16F10-GP ، تليها النقل بالتبني بخلايا P14 الساذجة. عندما نما الورم تحت الجلد إلى قطر 5 مم تقريبا ، تم استئصال الورم الرئيسي ، وتم حقن خلايا B16F10-GP مباشرة في العقدة الليمفاوية التي تستنزف الورم (TdLN). بعد ذلك ، تمت مراقبة ديناميكيات الخلايا التائية CD8 + أثناء عملية ورم خبيث LN. بشكل جماعي ، قدم هذا النموذج نهجا للتحقيق بدقة في الاستجابات المناعية للخلايا التائية CD8 + الخاصة بالمستضد أثناء ورم خبيث LN.
أحدث العلاج المناعي للسرطان ، وخاصة حصار نقاط التفتيش المناعية (ICB) ، ثورة في علاج السرطان1. يمنع ICB المستقبلات المناعية المثبطة (مثل PD-1 و Tim-3 و LAG-3 و TIGIT) ، والتي يتم التعبير عنها بشكل كبير في خلايا CD8 + T المنهكة في البيئة المكروية للورم (TME) ، مما يؤدي إلى تنشيط الخلايا التائية CD8 + T المنهكة2. بالنظر إلى عدم تجانس خلايا CD8 + T المستنفدة ، كشفت الأدلة المتراكمة أن خلايا CD8 + T الخاصة بالورم المشتقة من المحيط ، بما في ذلك تصريف العقدة الليمفاوية (dLN) ، ولكن ليس في TME ، تتوسط في فعالية ICB3،4،5،6،7،8. في الآونة الأخيرة ، تم تأكيد أن الخلايا التائية CD8 + T المشتقة من TdLN المشتقة من TCF-1 + TOX (TdLN-TTSM) هي المستجيبون الحقيقيون ل ICB التي تجسد العديد من الخصائص الوظيفية للخلايا التائية للذاكرة التقليدية ويمكن أن تتوسع وتتمايز إلى خلايا مستنفدة من ذرية عند علاج ICB9. إجمالا ، أكدت هذه النتائج أهمية LN في بناء مناعة مضادة للورم.
تعمل العقدة الليمفاوية كمكان حاسم في تسهيل تحضير وتنشيط خلايا CD8 + T الخاصة بالورم من خلال توفير الأساس الهيكلي وكذلك الإشارات البيولوجية10. تقوم عدة أنواع من الخلايا السرطانية في كثير من الأحيان بزرع العقدة الليمفاوية الخافرة (SLN ، أول LN يستنزف ورما أوليا) قبل النشر المنهجي11. يرتبط وجود ورم خبيث SLN بنتائج سيئة في سرطان الإنسان وأظهرت النماذج قبل السريرية أن الخلايا السرطانية في TdLN يمكن أن تنتشر إلى أعضاء بعيدة من خلال كل من الأوعية اللمفاوية والأوعية الدموية للعقدة12،13،14،15. تمثل خزعة SLN الآن إجراء قياسيا لتوجيه قرارات العلاج اللاحقة في العديد من أنواع الأورام الصلبة التي يمكن أن تتجنب الاستئصال غير الضروري ل LN16,17 غير المتورط. حتى بالنسبة إلى LN المعنية ، لا يزال من المثير للجدل ما إذا كانت هناك حاجة إلى الاستئصال الجراحي ومتى حيث أظهرت العديد من الدراسات أن إزالة LN الإقليمية لم تظهر تحسنا في البقاء على قيد الحياة بشكل عام مقارنة بأولئك الذين تلقوا العلاج الإشعاعي أو الجهازي دون استئصال LN الإقليمي18,19. أحد التفسيرات هو أن LN النقيلي (mLN) المصاب بمرض مجهري قد يحتفظ ببعض القدرة على تثقيف الخلايا المناعية وتوفير بعض الفوائد العلاجية. لذلك ، من المهم للغاية توضيح كيفية تأثير ورم خبيث LN على الاستجابة المناعية المضادة للورم ، وخاصة خصائص ووظائف TdLN-TTSM.
حتى الآن ، كشفت كل من البيانات قبل السريرية والسريرية عن بعض التغييرات الهيكلية والخلوية في mLN20. ومع ذلك ، لم يتم تحديد التغييرات الديناميكية لخلايا CD8 + T الخاصة بالورم أثناء ورم خبيث LN. لذلك ، هناك حاجة إلى تطوير نموذج مقنع لورم خبيث LN لمزيد من التحقيق. في الواقع ، أبلغت العديد من الدراسات عن نماذج ماوس mLN بطرق مختلفة14،21،22. على سبيل المثال ، تم إجراء ورم خبيث عفوي في LNs الإبطية من خلال زرع خلايا سرطان الثدي 4T1 في وسادة الدهون الثديية22. في دراسة أخرى ، قام Reticker-Flynn et al. بتوليد خطوط خلايا سرطان الجلد مع ارتفاع معدل الانتشار من الورم الأولي تحت الجلد إلى LNs من خلال التلقيح التسلسلي للخلايا السرطانية المزروعة من أنسجة mLN المنفصلة (تسع جولات) 14. تم إعداد نموذج آخر شائع الاستخدام عن طريق حقن الخلايا السرطانية في وسادة القدم وسيتم تشكيل المواضع النقيلي في LN22 المأبضي. والجدير بالذكر أنه من الصعب تقييم النقاط الزمنية الدقيقة للتدخل لأن ورم خبيث LN في هذه النماذج ليس دائما مخلصا.
في هذه الدراسة ، تم إنشاء نموذج نقيلي LN للفأر من خلال الحقن داخل العقد لخلايا B16F10-GP23,24 ، الناتجة عن الإدخال بوساطة CRISPR / Cas9 لتسلسل جين البروتين السكري لفيروس LCMV (GP) في جينوم خط خلية B16F109. بعد ذلك ، تم نقل هذه الفئران بخلايا P14 التي تؤوي مستقبلات الخلايا التائية المعدلة وراثيا (TCRs) على وجه التحديد على H-2Db GP33-41 25,26 ويمكن التحقيق في الديناميات النظامية والمحلية لخلايا CD8 + T الخاصة بالمستضد أثناء ورم خبيث LN. يوفر تصميمنا التجريبي نموذجا مفيدا لدراسة الاستجابات المناعية ، وخاصة الخلايا التائية CD8 + الخاصة بالمستضد أثناء ورم خبيث LN والذي يستبعد اضطراب خلايا CD8 + T المتارة. ستؤثر هذه النتائج على خيارات العلاج السريري حول إزالة mLN أو الاحتفاظ به وإلقاء ضوء جديد على التلاعب ب mLN لتحقيق أقصى قدر من الفوائد العلاجية.
كانت الفئران C57BL / 6J (المشار إليها بالفئران B6) والفئران المعدلة وراثيا P14 الساذجة 9,27 المستخدمة من 6 إلى 10 أسابيع من العمر تزن 18-22 جم. تم تضمين كل من الذكور والإناث دون عشوائية أو تعمية. أجريت جميع الدراسات على وفقا للمبادئ التوجيهية للجنة المؤسسية لرعاية واستخدام في جامعة تشينغداو الزراعية.
1. تحضير الوسط والكواشف
2. إعداد تعليق خلية B16F10-GP
3. التلقيح خارج الرحم لخلايا B16F10-GP في المنطقة الأربية الثنائية للفئران
4. النقل بالتبني للخلايا التائية P14 إلى الفئران الحاملة للورم
5. استئصال الورم الرئيسي
ملاحظة: تأكد من تعقيم جميع الأدوات الجراحية قبل الاستخدام. تعقيم منطقة التشغيل داخل خزانة السلامة الحيوية بنسبة 75٪ من الإيثانول ، تليها الأشعة فوق البنفسجية لمدة 30 دقيقة على الأقل. ارتد العباءات والقبعات والأقنعة والقفازات المعقمة النظيفة أثناء الجراحة.
6. الحقن داخل العقد لخلايا B16F10-GP في العقدة الليمفاوية الأربية
ملاحظة: بعد إزالة الورم الثنائي ، تم حقن خلايا B16F10-GP في العقدة الليمفاوية الأربية أحادية الجانب وتم حقن PBS في الجانب الآخر.
يظهر الرسم التخطيطي لهذا التصميم التجريبي في الشكل 1 أ. تم زرع ما مجموعه 5 × 105 خلايا B16F10-GP في 100 ميكرولتر من PBS تحت الجلد (s.c.) في المنطقة الأربية الثنائية للفئران CD45.2 C57BL / 6J. بعد 7 أيام ، تم حقن هذه الفئران الحاملة للورم داخل الصفاق (i.p.) ب 4 ملغ CTX ، تليها النقل بالتبني لخلايا 5 × 105 CD45.1 + P14 من خلال حقن الذيل في الوريد (IV). عندما نمت الأورام إلى قطر 3-5 مم تقريبا (حوالي 7 أيام بعد نقل خلايا P14) ، تم استئصال الأورام الأولية ، وتم حقن 5 × 104 خلايا B16F10-GP في 20 ميكرولتر من PBS مباشرة في العقدة الليمفاوية الأربية أحادية الجانب. تم حقن العقدة الليمفاوية الأربية على الجانب الآخر بأحجام متساوية من PBS. يوضح الشكل 1B تلطيخ الهيماتوكسيلين والإيوزين (H&E ، 100x) التمثيلي للعقدة الليمفاوية غير النقيلية (nLN) والعقدة الليمفاوية النقيلي (mLN) في نقاط زمنية محددة. كان هيكل nLN سليما. في المرحلة المبكرة من ورم خبيث LN (D8) ، كان mLN مشغولا جزئيا بالخلايا السرطانية (السهم الأسود) ، ولا تزال هناك بعض المناطق المتبقية بها الخلايا الليمفاوية التي لم تغزوها الخلايا السرطانية (السهم الأحمر). بينما في المرحلة المتأخرة من ورم خبيث LN (D18) ، تمتلئ mLN بالخلايا السرطانية المصحوبة بتكوين الأوعية الدموية للورم والخلايا الليمفاوية الصغيرة. أنتجت خلايا P14 المنشطة المستردة في TdLN مستوى عال من IFN-γ بعد تحفيز الببتيد GP33-41 9,31. هنا ، تم تحليل النسب المئوية لخلايا P14 المنشطة من خلال قياس التدفق الخلوي في نقاط زمنية مختلفة وتظهر استراتيجية البوابة في الشكل 2. تواتر الخلايا التائية CD8 + T الخاصة بالمستضد في الدم المحيطي في المرحلة المبكرة (D8) والمرحلة المتأخرة (D18) هو 2.81٪ و 1.48٪ على التوالي (الشكل 3A). تم الإبلاغ عن أن خلايا CD8 + T الخاصة بالورم موجودة بشكل صارم في dLN أثناء تكوين الورم وخلايا LN غير المستردة من الخلايا المانحةالمحدودة 33. كانت النسبة المئوية لخلايا P14 الخاصة بالمستضد في nLN مستقرة أثناء ورم خبيث LN. ومن المثير للاهتمام ، أن خلايا CD8 + T الخاصة بالمستضد في mLN تم تعزيزها بشكل عابر في المرحلة المبكرة ، كما يتضح من التردد العالي لخلايا P14 مقارنة ب nLN ، بينما انخفض بشكل حاد في المرحلة المتأخرة (الشكل 3B).

الشكل 1: رسم تخطيطي للتصميم التجريبي. (أ) يتم زرع الفئران C57BL / 6J (CD45.2 +) مع 5 × 105 B16F10-GP الخلايا السرطانية في المنطقة الأربية الثنائية. بعد 7 أيام ، يتم حقن هذه الفئران داخل الصفاق ب 4 ملغ CTX ، ويتبعها النقل بالتبني لخلايا P14 مختلفة ذات علامة خلقية (CD45.1+) في اليوم التالي. عندما تنمو الأورام إلى قطر 3-5 مم تقريبا (حوالي 7 أيام بعد نقل خلايا P14) ، يتم استئصال الأورام الأولية ، ثم يتم حقن 5 × 104 خلايا B16F10-GP في 20 ميكرولتر من PBS مباشرة في العقدة الليمفاوية الأربية من جانب واحد ، ويتم حقن العقدة الليمفاوية الأربية على الجانب الآخر بكميات متساوية من PBS. (ب) تلطيخ الهيماتوكسيلين والإيوزين (H&E,100x) التمثيلي لل LNs. الاختصارات: s.c. = تحت الجلد; CTX = سيكلوفوسفاميد. i.v. = عن طريق الوريد. ساك = تضحية. nLN = LN غير النقيلي ؛ mLN = LN النقيلي. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: استراتيجية البوابات لتحليل قياس التدفق الخلوي. تستخدم استراتيجية البوابات لتحديد الخلايا التائية CD8 + الخاصة بالمستضد المنشط المشتق من المتبرع. الاختصارات: L / D = حي / ميت. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: ديناميات الخلايا التائية CD8+ الخاصة بمولد الضد أثناء ورم خبيث LN. نسبة الخلايا التائية CD8+ الخاصة بمولد الضد في الدم المحيطي ( أ) و( ب) nLN وmLN في نقاط زمنية مختلفة. الاختصارات: nLN = LN غير النقيلي ؛ mLN = LN النقيلي. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
أثناء تكوين الورم ، تبتلع الخلايا المقدمة للمستضد (APCs) مستضدات الورم وتهاجر إلى TdLN حيث تقوم بتجهيز خلايا CD8 + T. بعد التحضير والتنشيط ، تترك خلايا CD8 + T TdLN وتتسلل إلى الورم لقتل الخلايا السرطانية10. من خلال استئصال TdLN وإدارة FTY720 التي تمنع خروج الخلايا المناعية من الأعضاء اللمفاوية ، أظهرت العديد من الدراسات الدور المحوري ل TdLN في ضمان فعالية علاج نقطة التفتيش PD-1 / PD-L134,35. تمشيا مع هذا ، وجدنا مؤخرا أن خلايا الذاكرة CD8 + T (TTSM) الخاصة بالورم موجودة في الغالب في TdLN ، وتعمل خلايا TdLN-TTSM هذه كمستجيبين حقيقيين ل ICB9. لسوء الحظ ، غالبا ما تنتشر عدة أنواع من الخلايا السرطانية إلى TdLNs من مواقع الورم الأولية ، مما يؤدي إلى إعادة التأكيد الهيكلي واختلال الخلايا المناعية في TdLNs. تم بالفعل وصف الكمية والجودة الضعيفة للخلايا التائية CD8 + في mLNs20,36. ومع ذلك ، لم يتم توضيح التغييرات الديناميكية للخلايا التائية CD8 + T ، وخاصة الخلايا التائية CD8 + الخاصة بمستضد الورم خلال سلسلة LN النقيلي.
هنا ، قمنا بتطوير نموذج فأر مناسب لمراقبة ديناميكيات الخلايا التائية CD8 + T الجهازية والمحلية الخاصة بالمستضد أثناء عملية ورم خبيث LN. تم زرع خلايا سرطان الجلد B16F10-GP تحت الجلد في المنطقة الأربية الثنائية ، تليها النقل بالتبني مع خلايا P14 التي يمكن تنشيطها على وجه التحديد بواسطة الببتيد المشتق من GPGP 33-41. في اليوم 7 بعد نقل الخلايا عندما تم تنشيط خلايا P14 في LNs الأربية بالكامل ، وتم استئصال الأورام الأولية في كلا الجانبين وتم حقن خلايا B16F10-GP مباشرة في LN الأربية من جانب واحد ، تم إجراء عملية وهمية على الجانب الآخر من خلال الحقن بأحجام متساوية من PBS. يتيح هذا التصميم المبتكر مقارنة خلايا P14 في mLN و LN غير النقيلي (nLN) داخل نفس الفئران. في الوقت نفسه ، تم اكتشاف خلايا P14 في الدم المحيطي داخل نفس الفئران في نقاط زمنية مختلفة أثناء ورم خبيث LN عن طريق نزيف الوريد المداري. بصرف النظر عن ترددات خلايا P14 في الدم المحيطي و TdLNs في مراحل مختلفة أثناء ورم خبيث LN ، يمكن فحص الخصائص النسخية واللاجينية لهذه الخلايا التائية CD8 + الخاصة بالمستضد باستخدام تقنيات أخرى.
تجدر الإشارة إلى أنه يجب تنفيذ عدة خطوات بحذر. أولا ، يجب استئصال الأورام الأولية تماما ، حيث ستنمو الخلايا السرطانية المتبقية بسرعة. ثانيا ، يجب إجراء العملية بلطف ، حيث تحتوي أنسجة الورم على أوعية دموية جديدة وفيرة والتي عادة ما تنكسر حتما أثناء استئصال الورم الأولي وتؤدي إلى موت الفئران الجراحية بسبب نزيف حاد. لذلك ، فإن توقيت استئصال الورم الأولي مهم للغاية. بشكل عام ، من الآمن نسبيا إزالته عندما ينمو الورم إلى حجم حوالي 5 × 5 مم ، ويجب حقن الخلايا السرطانية بدقة في LN بدلا من الأنسجة السفلية أو المجاورة. علاوة على ذلك ، يجب التحكم في حجم معلقات الخلايا السرطانية إلى أقل من 20 ميكرولتر ، وإلا فإن الانسكاب سيشكل ورما جديدا خارج LN. أخيرا ، يتمثل أحد قيود هذا البروتوكول في أن العملية مؤلمة ، وقد تتعرض الفئران للعدوى أثناء عملية الشفاء ، مما قد يؤثر على خصائص خلايا CD8 + T الخاصة بالمستضد. لذلك ، من المهم للغاية الحفاظ على التعقيم الصارم أثناء الجراحة ويجب إجراء حقن PBS الذي يتم تشغيله بشكل زائف لاستبعاد تأثير الضرر المادي الناجم عن الحقن على خلايا CD8 + T الخاصة بالمستضد.
بشكل عام ، نقدم نموذجا مناسبا للتحقق من الخلايا التائية CD8 + الخاصة بالمستضد أثناء ورم خبيث LN ويمكن أيضا توضيح التفاعلات بين الخلايا التائية CD8 + الخاصة بالمستضد والخلايا المناعية الأخرى أو خلايا السدى أثناء ورم خبيث LN. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تمديده بسهولة إلى العديد من نماذج الأورام الأخرى. بشكل جماعي ، يقدم هذا البروتوكول نموذجا إنجابيا مفيدا لدراسة مناعة السرطان.
يعلن المؤلفون عدم وجود مصالح متنافسة.
تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم للعلماء الشباب المتميزين في الصين (رقم 82122028 إلى LX) ، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (رقم 82173094 إلى LX) ، ومؤسسة العلوم الطبيعية في تشونغ تشينغ (رقم 2023NSCQ-BHX0087 إلى SW).
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| أنبوب الطرد المركزي 1.5 مل | KIRGEN | KG2211 | |
| 100 U حقنة الأنسولين | BD Biosciences | 320310 | |
| 15 مل أنبوب مخروطي | BEAVER | 43008 | |
| 2،2،2-Tribromoethanol (Avertin) | سيجما | T48402-25G | |
| 2-ميثيل -2-بوتانول | سيجما | 240486-100 مل & nbsp ؛ | |
| 70 & مو م مصفاة خلايا النايلون | BD Falcon ؛ | 352350 | |
| APC مضاد للماوس CD45.1 | BioLegend | 110714 | استنساخ: A20 ؛ |
| B16-GP خط الخلايا | بكين Biocytogen Co.Ltd ، الصين | مخصص | |
| BSA-V (ألبومين مصل البقر) ؛ | طبق زراعة الخلايا Bioss | bs-0292P | |
| BEAVER ؛ | 43701/43702/43703 | ||
| جهاز طرد مركزي | Eppendorf | 5810R-A462 / 5424R ؛ | |
| سيكلوفوسفاميد | سيجما | C0768-25G | |
| سيكلوفوسفاميد (CTX) | سيجما | PHR1404 | |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium | Gibco | C11995500BT | |
| EDTA | Sigma | EDS-500g | |
| أنابيب FACS | BD Falcon | 352052 | |
| مصل الأبقار الجنينية | Gibco | 10270-106 | |
| مقياس التدفق | BD | FACSكانتو II | |
| مقياس الدم | PorLab Scientific | HM330 | |
| isoflurane | RWD علوم الحياة | R510-22-16 | |
| KHCO3 | Sangon Biotech | A501195-0500 | |
| LIVE / DEAD Fixable Near-IR Dead Dead Cell Dead Kit ، من أجل إثارة 633 أو 635 نانومتر ؛ | لايف تكنولوجيز | L10199 | |
| ناقل الإبرة | RWD علوم الحياة | F31034-14 | |
| NH4Cl | سانغون للتكنولوجيا الحيوية | A501569-0500 | |
| بارافورمالدهايد | Beyotime | P0099-500ml | |
| PE المضادة للفأر TCR V & alpha ؛ 2 | BioLegend | 127808 | استنساخ: B20.1 |
| القلم الاستربولا الجلوتامين (100x) | Gibco | 10378-016 | |
| PerCP / Cy5.5 المضاد للفأر CD8a | BioLegend | 100734 | استنساخ: 53-6.7 |
| RPMI-1640 | Sigma | R8758-500ML | |
| أزيد الصوديوم | Sigma | S2002 ؛ | |
| الملقط الجراحي | RWD علوم الحياة | F12005-10 | |
| مقص جراحي | RWD علوم الحياة | S12003-09 | |
| خيط خياطة | RWD علوم الحياة | F34004-30 | |
| تريبسين EDTA | سيجما | T4049-100 مل |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission