这里介绍的实验设计为淋巴结 (LN) 转移期间抗原特异性 CD8+ T 细胞的研究提供了一个有用的生殖模型,其中排除了旁观者 CD8+ T 细胞的扰动。
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这里介绍的实验设计为淋巴结 (LN) 转移期间抗原特异性 CD8+ T 细胞的研究提供了一个有用的生殖模型,其中排除了旁观者 CD8+ T 细胞的扰动。
来自引流淋巴结的肿瘤抗原特异性 CD8+ T 细胞在肿瘤发生过程中增强抗肿瘤免疫反应中变得越来越重要。然而,在许多情况下,癌细胞在进一步转移到远处器官之前在淋巴结中形成转移位点。局部和系统性 CD8+ T 细胞反应在多大程度上受到 LN 转移的影响尚不清楚。为此,我们建立了一个小鼠 LN 转移模型,该模型结合 B16F10-GP 黑色素瘤细胞系,该细胞系表达源自淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒 (LCMV)、糖蛋白 (GP) 和 P14 转基因小鼠的替代新抗原,这些小鼠携带 I 类主要组织相容性复合物 (MHC) 分子 H-2Db 呈递的 GP 衍生肽 GP33-41 特异性 T 细胞受体 (TCR)。该协议能够研究LN转移期间的抗原特异性CD8 + T细胞反应。在该方案中,C57BL/6J小鼠皮下植入B16F10-GP细胞,然后用幼稚P14细胞过继转移。当皮下肿瘤长到直径约5mm时,切除原发肿瘤,将B16F10-GP细胞直接注射到肿瘤引流淋巴结(TdLN)中。然后,监测CD8+ T细胞在LN转移过程中的动力学。总的来说,该模型提供了一种精确研究 LN 转移过程中抗原特异性 CD8+ T 细胞免疫反应的方法。
癌症免疫疗法,尤其是免疫检查点阻断 (ICB),彻底改变了癌症治疗1。ICB 阻断在肿瘤微环境 (TME) 中耗竭的 CD8+ T 细胞中高表达的抑制性免疫受体(如 PD-1、Tim-3、LAG-3 和 TIGIT),导致耗竭的 CD8+ T 细胞重新焕发活力2。考虑到耗竭的 CD8+ T 细胞的异质性,越来越多的证据表明,来源于外周的肿瘤特异性 CD8+ T 细胞,包括引流淋巴结 (dLN),但不在 TME 中,介导 ICB 3,4,5,6,7,8 的疗效。最近,TdLN 衍生的 TCF-1+TOX- 肿瘤特异性记忆 CD8+ T 细胞 (TdLN-TTSM) 被证实是 ICB 的真正应答者,它体现了传统记忆 T 细胞的多种功能特性,并且在 ICB 处理后可以进一步扩增和分化为后代耗竭细胞9。总而言之,这些发现证实了LN在增强抗肿瘤免疫力方面的重要性。
淋巴结通过提供结构基础和生物信号,在促进肿瘤特异性 CD8+ T 细胞的启动和激活方面发挥着关键作用10。在系统播散之前,几种类型的癌细胞经常播种前哨淋巴结(SLN,第一个引流原发肿瘤的 LN)11。SLN 转移的存在与人类癌症的不良预后有关,临床前模型表明 TdLN 中的肿瘤细胞可以通过淋巴管和淋巴结12、13、14、15 的血管扩散到远处器官。SLN 活检现在代表了指导许多实体瘤类型的后续治疗决策的标准程序,可以避免不必要的切除未受累的 LN16,17。即使对于受累的 LN,是否以及何时需要手术切除仍然存在争议,因为多项研究表明,与接受放疗或全身治疗而未进行区域 LN 切除的患者相比,切除区域 LN 并未改善总生存期18,19。一种解释是,患有微观疾病的转移性 LN (mLN) 可能保留了一些教育免疫细胞的能力并提供一些治疗益处。因此,阐明LN转移如何影响抗肿瘤免疫反应,尤其是TdLN-TTSM的特性和功能至关重要。
到目前为止,临床前和临床数据都揭示了 mLN20 的一些结构和细胞改变。然而,肿瘤特异性CD8+ T细胞在LN转移过程中的动态变化尚未被描述。因此,需要开发一个令人信服的 LN 转移模型以进行进一步研究。事实上,一些研究通过不同的方式报告了mLN小鼠模型14,21,22。例如,腋窝 LN 的自发转移是通过将 4T1 乳腺癌细胞植入乳腺脂肪垫22 进行的。在另一项研究中,Reticker-Flynn 等人通过连续接种从解离的 mLN 组织培养的肿瘤细胞(九轮)14,生成了从皮下原发肿瘤扩散到 LN 的高发生率黑色素瘤细胞系。另一种常用的模型是通过将肿瘤细胞注射到脚垫中制备的,转移位点将在腘窝LN22中形成。值得注意的是,很难评估干预的精确时间点,因为这些模型中的 LN 转移并不总是忠实的。
在本研究中,通过节点内注射 B16F10-GP 细胞23,24 建立了小鼠 LN 转移模型,该模型由 CRISPR/Cas9 介导的 LCMV 病毒糖蛋白 (GP) 基因序列插入 B16F10 细胞系9 的基因组中产生。然后,将这些小鼠与携带转基因 T 细胞受体 (TCR) 的 P14 细胞转移,特异性识别 H-2Db GP33-41 表位25,26,并且可以研究抗原特异性 CD8+ T 细胞在 LN 转移过程中的全身和局部动力学。我们的实验设计为免疫反应的研究提供了一个有用的模型,特别是LN转移过程中的抗原特异性CD8+ T细胞,排除了旁观者CD8+ T细胞的扰动。这些结果将影响临床治疗方案,即是否去除或保留 mLN,并为操纵 mLN 以实现最大治疗益处提供新的线索。
使用的C57BL/6J小鼠(称为B6小鼠)和幼稚P14转基因小鼠9,27为6-10周龄,体重为18-22g。男性和女性均未纳入随机化或盲法。所有动物研究均按照青岛农业大学机构动物护理和使用委员会的指导方针进行。
1.培养基和试剂的制备
2. B16F10-GP细胞悬液的制备
3.小鼠双侧腹股沟区B16F10-GP细胞异位接种
4. P14 T细胞过继转移到荷瘤小鼠体内
5.原发肿瘤切除术
注意: 确保所有手术器械在使用前都经过高压灭菌。用75%乙醇对生物安全柜内的操作区域进行消毒,然后进行紫外线照射至少30分钟。在手术过程中穿干净的长袍、帽子、口罩和无菌手套。
6.腹股沟淋巴结结内注射B16F10-GP细胞
注:双侧肿瘤清除后,将B16F10-GP细胞注射到单侧腹股沟淋巴结中,将PBS注射到另一侧。
该实验设计的原理图如图1A所示。将 100 μL PBS 中的总共 5 x 105 个 B16F10-GP 细胞皮下 (皮下注射) 植入 CD45.2 C57BL/6J 小鼠的双侧腹股沟区域。7天后,这些荷瘤小鼠腹膜内(ip)注射4mg CTX,然后通过尾部静脉注射(i.v.)过继转移5×105 CD45.1 + P14细胞。当肿瘤生长到直径约3-5mm时(P14细胞转移后约7天),切除原发肿瘤,并将20μLPBS中的5×104 B16F10-GP细胞直接注射到单侧腹股沟淋巴结中。另一侧的腹股沟淋巴结注射等体积的PBS。图1B显示了非转移性淋巴结(nLN)和转移性淋巴结(mLN)的代表性苏木精和伊红(H&E,100x)染色。nLN的结构完好无损。在LN转移的早期(D8),mLN部分被肿瘤细胞占据(黑色箭头),还有一些剩余的淋巴细胞区域没有被肿瘤细胞侵袭(红色箭头)。在LN转移(D18)的晚期,mLN充满肿瘤细胞,伴有肿瘤血管生成和少量淋巴细胞。在 GP33-41 肽刺激后,在 TdLN 中回收的活化 P14 细胞产生高水平的 IFN-γ 9,31。在这里,通过流式细胞术分析了不同时间点活化的P14细胞的百分比,门控策略如图2所示。早期(D8)和晚期(D18)外周血中抗原特异性CD8 + T细胞的频率分别为2.81%和1.48%(图3A)。据报道,肿瘤特异性 CD8+ T 细胞在肿瘤发生过程中严格驻留在 dLN 中,非引流 LN 回收的有限供体细胞33。在 LN 转移期间,nLN 中抗原特异性 P14 细胞的百分比保持稳定。有趣的是,mLN 中的抗原特异性 CD8+ T 细胞在早期阶段短暂增强,与 nLN 相比,P14 细胞的频率更高,而在晚期急剧下降(图 3B)。

图1:实验设计示意图。(A) C57BL/6J 小鼠 (CD45.2+) 在双侧腹股沟区域植入 5 x 105 个 B16F10-GP 肿瘤细胞。7天后,这些小鼠腹膜内注射4mg CTX,然后在第二天过继转移不同的先天标记(CD45.1 +)P14细胞。当肿瘤生长到直径约3-5mm时(P14细胞转移后约7天),切除原发肿瘤,然后将20μLPBS中的5×104 B16F10-GP细胞直接注射到单侧腹股沟淋巴结中,另一侧的腹股沟淋巴结注射等体积的PBS。 (B) LN 的代表性苏木精和伊红 (H&E,100x) 染色。 缩写:s.c. = 皮下;CTX=环磷酰胺;静脉注射 = 静脉注射;囊=牺牲;nLN = 非转移性 LN;mLN = 转移性 LN。 请点击这里查看此图的较大版本.

图 2:流式细胞术分析的设门策略。 用于鉴定供体来源的活化抗原特异性 CD8+ T 细胞的门控策略。缩写:L/D = live/dead。 请点击这里查看此图的较大版本.

图 3:LN 转移过程中抗原特异性 CD8+ T 细胞的动力学。 不同时间点抗原特异性CD8+ T细胞在 (A) 外周血、 (B) nLN和mLN中的比例。缩写:nLN = 非转移性 LN;mLN = 转移性 LN。 请点击这里查看此图的较大版本.
在肿瘤发生过程中,抗原呈递细胞 (APC) 吞噬肿瘤抗原并迁移到 TdLN,在那里它们引发 CD8+ T 细胞。启动和激活后,CD8+ T 细胞离开 TdLN 并浸润肿瘤以杀死肿瘤细胞10。通过 TdLN 切除术和阻断免疫细胞从淋巴器官退出的 FTY720 给药,多项研究表明 TdLN 在确保 PD-1/PD-L1 检查点治疗的疗效方面发挥着关键作用34,35。与此一致,我们最近发现肿瘤特异性记忆 CD8+ T 细胞 (TTSM) 主要驻留在 TdLN 中,这些 TdLN-TTSM 细胞是 ICB9 的真正反应者。不幸的是,几种类型的癌细胞经常从原发肿瘤部位扩散到 TdLN,这导致 TdLN 中的结构重新确认和免疫细胞功能障碍。已经描述了 mLN 中 CD8+ T 细胞的数量和质量受损20,36。然而,CD8+ T细胞,尤其是肿瘤抗原特异性CD8+ T细胞在LN转移级联反应过程中的动态变化尚未阐明。
在这里,我们开发了一种方便的小鼠模型来监测LN转移过程中全身和局部抗原特异性CD8 + T细胞的动力学。将 B16F10-GP 黑色素瘤细胞皮下植入双侧腹股沟区域,然后与 P14 细胞过继转移,P14 细胞可被 GP 衍生肽 GP33-41 特异性激活。在细胞移植后第7天,腹股沟LNs中的P14细胞被完全激活,切除两侧的原发肿瘤,将B16F10-GP细胞直接注射到单侧腹股沟LN中,通过注射等体积的PBS对另一侧进行假手术。这种巧妙的设计可以比较同一小鼠中 mLN 和非转移性 LN (nLN) 中的 P14 细胞。同时,在LN转移期间的不同时间点,通过眶静脉出血,检测同一小鼠外周血中的P14细胞。除了外周血中P14细胞和TdLN在LN转移过程中不同阶段的频率外,这些抗原特异性CD8+ T细胞的转录和表观遗传特性可以通过其他技术进一步检查。
值得注意的是,应谨慎执行几个步骤。首先,原发肿瘤应彻底切除,因为残留的肿瘤细胞会迅速再生。其次,手术应轻柔进行,因为肿瘤组织中含有丰富的新血管,这些新血管通常在原发性肿瘤切除过程中不可避免地破裂,并导致手术小鼠因大量出血而死亡。因此,原发肿瘤切除的时机至关重要。一般来说,当肿瘤长到约5×5mm的大小时,将其切除是相对安全的,并且肿瘤细胞应精确注射到LN而不是底部或邻近组织中。此外,肿瘤细胞悬浮液的体积应控制在20μL以下,否则溢出会在LN外形成新的肿瘤。最后,该协议的一个局限性是手术是创伤性的,小鼠在愈合过程中可能会经历感染,这将影响抗原特异性CD8 + T细胞的特性。因此,在手术过程中保持严格的无菌至关重要,应进行假手术 PBS 注射,以排除注射诱导的物理损伤对抗原特异性 CD8+ T 细胞的影响。
总体而言,我们提供了一个方便的模型来研究 LN 转移过程中的抗原特异性 CD8+ T 细胞,并且还可以阐明 LN 转移过程中抗原特异性 CD8+ T 细胞与其他免疫细胞或基质细胞之间的相互作用。此外,它可以很容易地扩展到其他几种肿瘤模型。总的来说,该协议为癌症免疫学研究提供了一个有用的生殖模型。
作者声明没有竞争利益。
这项工作得到了国家杰出青年科学基金(编号82122028至LX)、国家自然科学基金(编号82173094至LX)、崇庆自然科学基金(编号:2023NSCQ-BHX0087至SW)的支持。
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 1.5 mL 离心管 | KIRGEN | KG2211 | |
| 100 U 胰岛素注射器 | BD Biosciences | 320310 | |
| 15 mL 锥形管 | 海狸 | 43008 | |
| 2,2,2-三溴乙醇 (Avertin) | 西格玛 | T48402-25G | |
| 2-甲基-2-丁醇 | Sigma | 240486-100ML | |
| 70 &亩;m 尼龙电池过滤器 | BD Falcon | 352350 | |
| APC 抗小鼠 CD45.1 | 生物传奇 | 110714 | 克隆:A20 |
| B16-GP 细胞系 | 北京百奥赛图 Co.Ltd,中国 | 定制 | |
| BSA-V(牛血清白蛋白) | Bioss | bs-0292P | |
| 细胞培养皿 | BEAVER | 43701/43702/43703 | |
| 离心机 | Eppendorf | 5810R-A462/5424R | |
| 环磷酰胺 | Sigma | 编号 C0768-25G | |
| 环磷酰胺 (CTX) | Sigma | PHR1404 | |
| Dulbecco 改良 Eagle 培养基 | Gibco 公司 | C11995500BT | |
| EDTA | Sigma | EDS-500g | |
| FACS 管 | BD Falcon | 352052 | |
| 胎牛血清 | Gibco | 10270-106 | |
| 流式细胞仪 | BD | FACSCanto II | |
| 血球计数器 | PorLab Scientific | HM330 | |
| 异氟醚 | RWD 生命科学 | R510-22-16 | |
| KHCO3 | 尚贡生物科技 | A501195-0500 | |
| LIVE/DEAD 可固定近红外死细胞染色试剂盒,用于 633 或 635 nm 激发 | Life Technologies | L10199 | |
| 持针器 | RWD 生命科学 | F31034-14 | |
| NH4Cl (氟 | 尚工生物科技 | A501569-0500 | |
| 多聚甲醛 | Beyotime | P0099-500ml | |
| PE 抗小鼠 TCR V&α;2 | BioLegend | 127808 | 克隆:B20.1 |
| 笔式链球菌谷氨酰胺 (100x) | Gibco | 10378-016 | |
| PerCP/Cy5.5 抗小鼠 CD8a | BioLegend | 100734 | 克隆:53-6.7 |
| RPMI-1640 | Sigma | R8758-500ML | |
| 叠氮化钠 | Sigma | S2002 | |
| 手术钳 | RWD Life Science | F12005-10 | |
| 手术剪刀 | RWD 生命科学 | S12003-09 | |
| 缝合线 | RWD Life Science | F34004-30 | |
| 胰蛋白酶-EDTA | Sigma | T4049-100ml |
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