Este método detalla, de principio a fin, el procedimiento quirúrgico para generar tumores pancreáticos ortotópicos utilizando una cantidad mínima de material celular y la posterior disociación rápida de tumores establecidos para el análisis integral de la citometría de flujo de las poblaciones de células inmunitarias, incluyendo el análisis ex vivo de la función de células T.
El adenocarcinoma ductal pancreático (PDAC) es un carcinoma agresivo con sólo el 8 % de los pacientes que sobreviven a 5 años1. Dado que menos del 20 % de los pacientes son elegibles para la resección quirúrgica2,las muestras de pacientes frescos no son fácilmente accesibles para la investigación y, por lo tanto, los modelos in vivo proporcionan herramientas esenciales para investigar esta enfermedad. Existen múltiples modelos murinos de PDAC: ortotópicos, subcutáneos, transgénicos, intravenosos y derivados del paciente (PDX), ampliamente descritos aquí3. El modelo ortotópico descrito aquí permite la inyección de células PDAC singénicas en el páncreas de ratones inmunocompetentes. Esto se puede realizar en grandes cohortes de ratones de tipo salvaje o mutante, y por lo tanto proporciona un modelo rentable y consistente para la comparación de agentes terapéuticos. Es importante destacar que el modelo ortotópico proporciona el microambiente cognado para el crecimiento de células tumorales y metástasis en nuestras manos y otros4 a sitios clínicamente relevantes (por ejemplo, hígado), haciéndolo más relevante clínicamente que los modelos subcutáneos o inducidos químicamente. Los tumores ortotópicos muestran características clave de PDAC, como una fuerte reacción desmoplástica con una abundancia de fibroblastos y la deposición de matriz extracelular5. Los modelos transgénicos de PDAC son el estándar de oro del modelo murino y el más utilizado es el modelo KPC, que expresa el mutante KrasG12D/+ y Trp53R172H/+ bajo el promotor Pdx-1-Cre 6 específico del páncreas. Los modelos adicionales de KPC y otros modelos de In vivo PDAC se revisan aquí7. Los ratones KPC desarrollan espontáneamente tumores pancreáticos con una progresión de la enfermedad que replica fielmente las características de PDAC6humano. Sin embargo, en cuanto a todos los modelos transgénicos, el programa de cría es costoso, la progresión tumoral es variable y, por lo tanto, a menudo requiere grandes cohortes de ratones. Los modelos PDX utilizan células tumorales derivadas del paciente o piezas que luego se cultivan ortopédicamente o más a menudo por vía subcutánea en ratones inmunocomprometidos. Los modelos Xenograft proporcionan herramientas útiles para el cribado de compuestos terapéuticos y tienen en cuenta la heterogeneidad del paciente. Sin embargo, no proporcionan un microambiente inmune completo, limitando así sus aplicaciones8,9.
Una vez establecidos, los tumores ortotópicos suelen tardar alrededor de 1 mes o más en crecer (dependiendo de la línea celular utilizada) y forman tumores grandes que pueden ser fácilmente imageados por ultrasonido o RMN para realizar un seguimiento de la progresión y determinar la eficacia del tratamiento4,5,10. Sin embargo, una vez en crecimiento exponencial, la última fase del crecimiento tumoral puede ser rápida, por lo que la mayoría de los regímenes de tratamiento se inician relativamente temprano (por ejemplo, 14 días)11,12. El sistema inmunitario desempeña un papel crítico en el desarrollo tumoral, incluso en el PDAC, que se caracteriza por un infiltrado tumoral inmunosupresor con escasez relativa de células T y presencia frecuente de células mieloides13. Una alta presencia de células T en PDAC confiere un mejor pronóstico14,15. Sin embargo, como agentes individuales, los inhibidores del punto de control inmune que alivian la inmunosupresión de células T, como anti-CTLA-416 y anti-PD-L117,no han mostrado beneficio clínico en pacientes con PDAC, probablemente porque la reactividad general de los tnéficos es muy baja. Sin embargo, los agentes que priman las respuestas de los células T, como el anti-CD40, pueden superar la resistencia anti-PD-L1/CTLA-418,19 y la vacunación con la vacuna primaria-CSF PDAC (GVAX) puede aumentar la inmunogenicidad de los tumores PDAC20,lo que indica que la mejora de las respuestas a los células T forma una importante vía terapéutica.
La respuesta antitumoral de los linfocitos T es el reconocimiento de antígenos derivados de tumores a través del receptor de células T (TCR) y la posterior producción de citoquinas y gránulos citotóxicos. Mientras que el reconocimiento del antígeno de células T se puede determinar mediante la secuenciación de TCR, este enfoque es costoso y consume mucho tiempo. Sin embargo, la cuantificación de los subconjuntos de células T infiltrantes de tumores proporciona una buena indicación de una respuesta antitumoral. Un examen más profundo de la actividad de los células T ex vivo en términos de degranulación, producción de citoquinas y otros factores citotóxicos proporciona un análisis funcional más profundo. Estos ensayos se pueden realizar en muestras de tumores frescos y muchos parámetros de la función de los células T se pueden medir rápidamente mediante citometría de flujo.
Los células CD8+ y CD4+ T producen citoquinas como IFN y TNF para potenciar una respuesta inmune21. IFN induce la regulación del MHCI sobre las células diana, induce la diferenciación y el reclutamiento de células inmunitarias y ayuda a la muerte celular. La producción de IFN por células CD8+ T está bien caracterizada por formar parte de una respuesta antitumoral y se correlaciona con la regresión tumoral22,23. El TNF es otra citoquina proinflamatoria producida por las células CD8+ y CD4+ T. Mejora la activación dependiente de TCR y la proliferación de células T, ayudando a la respuesta antitumoral. Tras el compromiso con TCR, los células cd8+ T citotóxicas pueden sufrir degranulación, donde los lisosomas secretores preformados que contienen moléculas citotóxicas se liberan en la sinapsis inmunológica para causar la degradación de las células diana21. Estas moléculas incluyen Perforin, una proteína que se une a la membrana celular diana, formando poros que luego alteran la integridad de la membrana y permiten la difusión21 o endocitosis24 de otras moléculas citotóxicas, como Granzyme B, directamente en el citoplasma de la célula diana. Granzyme B es una proteasa que promulga la degradación de múltiples proteínas dentro de la célula diana, lo que lleva a la muerte celular21. La liberación de tales moléculas requiere exócitosis de endosomas a la superficie celular, donde el marcador endosomal CD107a (también conocido como LAMP-1) se incorpora transitoriamente a la membrana celular25.
La medición de la secreción de citoquinas por células T requiere su aislamiento mediante la clasificación de células asistidas por flujo o ensayos de separación basados en cuentas, que no se pueden realizar fácilmente en un gran número de muestras simultáneamente. Sin embargo, la medición de citoquinas intracelulares no requiere ningún paso previo al aislamiento y se puede realizar fácilmente en varias muestras a la vez, lo que permite un enfoque de mayor rendimiento. Como las citoquinas son secretadas rápidamente por las células T, los niveles intracelulares pueden ser indetectables y por lo tanto la célula T requiere estimulación para aumentar la producción basal de citoquinas. Para evaluar la producción de citoquinas impulsada por antígenos, el antígeno reconocido por el TCR debe presentarse a la célula T mediante un APC in vitro cebado. En los casos en que no se conoce la especificidad del antígeno, se requiere un enfoque de estimulación amplio. La estimulación TCR se puede imitar utilizando perlas anti-CD3/28 que proporcionan activación de TCR y coestimulación, lo que induce la producción y proliferación de citoquinas. Sin embargo, una alternativa más rentable es el uso de PMA y ionomicina, que en conjunto activan ampliamente las vías de señalización que conducen a la síntesis y liberación de citoquinas intracelulares. Específicamente, pmA activa la proteína quinasa C (PKC) y la ionomicina aumenta los iones Ca2+ intracelulares, lo que conduce a una mayor señalización celular. Con el fin de preservar el contenido intracelular de citoquinas, esta estimulación se puede combinar eficazmente con inhibidores del transporte de proteínas brefeldina A y monensina, que bloquean las proteínas en el Golgi y así prevenir la liberación extracelular. El uso de PMA/ionomicina es un método bien establecido para estimular las células T y existe una fuerte correlación entre las citoquinas extracelulares e intracelulares26. La estimulación de las células T con PMA y ionomicina también aumenta el tráfico de lisosoma a la membrana celular y por lo tanto CD107a se integra transitoriamente en la superficie celular antes de ser reciclado en la célula. Al incluir un anticuerpo anti-CD107a durante la estimulación, es posible utilizarlo como un marcador de la actividad de desgranulación25.
Este método digiere rápidamente los tumores para proporcionar una suspensión de una sola célula. En este punto, las poblaciones individuales pueden ser teñidas directamente para la citometría de flujo o purificadas por métodos aguas abajo: clasificación de células asistidas por flujo o separación de perlas magnéticas. La preparación de una suspensión de una sola célula para el análisis de citometría de flujo permite el análisis de alto rendimiento de múltiples poblaciones de células inmunitarias y sus marcadores fenotípicos, proporcionando una cuantificación precisa del número de células inmunitarias y el fenotipo.
Por último, el protocolo de digestión descrito aquí previene la pérdida de marcadores de superficie celular y mantiene la viabilidad de las células inmunitarias, permitiendo que las células inmunitarias se sometan a más pasos de purificación celular y cultivo según sea necesario. Sin embargo, este método no ha sido probado para derivar células epiteliales de esta digestión.