Ce protocole décrit la reprogrammation in vivo de cellules cancéreuses de souris en cellules dendritiques de type 1 dans le microenvironnement tumoral par l’expression forcée des facteurs de transcription PU.1, IRF8 et BATF3.
Article de méthode
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Ce protocole décrit la reprogrammation in vivo de cellules cancéreuses de souris en cellules dendritiques de type 1 dans le microenvironnement tumoral par l’expression forcée des facteurs de transcription PU.1, IRF8 et BATF3.
L’efficacité de l’immunothérapie anticancéreuse repose sur le recrutement et l’activation des réponses des lymphocytes T cytotoxiques contre les tumeurs solides par les cellules dendritiques conventionnelles de type 1 (cDC1). Cependant, la génération de cDC1 pour l’immunothérapie du cancer est confrontée à des limites importantes, notamment un faible rendement cellulaire, une hétérogénéité fonctionnelle et une susceptibilité à l’immunosuppression dans le microenvironnement tumoral (TME). Nous avons récemment développé une modalité d’immunothérapie basée sur la reprogrammation in vivo des cellules cancéreuses en cellules immunogènes de type cDC1, ce qui a permis aux cellules cancéreuses de présenter les antigènes tumoraux comme des cDC1 et a induit des réponses des lymphocytes T cytotoxiques polyclonaux et une immunité antitumorale systémique durable. Ici, nous décrivons un protocole traitable pour générer des cellules de type cDC1 dans le TME en surexprimant le réseau minimal de régulation génique spécifique de cDC1 - PU.1, IRF8 et BATF3 (collectivement appelés PIB) - dans les cellules cancéreuses, suivi de l’implantation sous-cutanée d’un mélange de cellules transduites et parentales. La surexpression de PIB entraîne l’acquisition progressive du marqueur hématopoïétique CD45 et du complexe de présentation antigénique professionnel CMH de classe II sur les cellules tumorales, servant de lectures de surface cellulaire pour la reprogrammation in vivo de cDC1. Par rapport au processus de reprogrammation in vitro, la reprogrammation du modèle de mélanome de souris YUMM1.7 in vivo a démontré une cinétique plus rapide et une efficacité plus élevée. Les cellules de type cDC1 ont induit un remodelage rapide du TME en recrutant des cellules immunitaires de l’hôte dans les 3 premiers jours et en conduisant à la formation d’une structure lymphoïde tertiaire au 9e jour. Les cellules reprogrammées de type cDC1 ont persisté dans les tumeurs pendant au moins 9 jours, mais n’ont pas été détectées au 15e jour. Le protocole de reprogrammation in vivo de cDC1 décrit ici fournit une méthode robuste et traitable pour transformer efficacement les tumeurs « immunitaires-froides » en tumeurs « immuno-chaudes ». Dans l’ensemble, il offre une plate-forme puissante pour étudier les mécanismes sous-jacents à l’immunité antitumorale médiée par cDC1 et découvrir des combinaisons synergiques avec d’autres modalités d’immunothérapie du cancer.
Les progrès récents dans les modalités d’immunothérapie du cancer, notamment le blocage des points de contrôle immunitaire (ICB), la thérapie cellulaire adoptive (ACT) et les vaccins, ont modifié le paysage du traitement du cancer1. Dans le mélanome, les taux de réponse à la protéine de mort cellulaire programmée 1 (-1) et à l’inhibition de la protéine associée aux lymphocytes T cytotoxiques 4 (CTLA-4) peuvent atteindre jusqu’à 60 %2. Néanmoins, plus de 40 % des patients atteints de mélanome ne répondent pas à l’ICB, et les taux de réponse dans les cancers moins immunogènes, tels que le cancer du sein, le cancer colorectal stable aux microsatellites et le glioblastome, restent inférieurs à 5 %, mettant en évidence des lacunes cliniques 3,4,5. L’un des principaux obstacles au succès clinique est la faible activation des réponses des lymphocytes T cytotoxiques, qui dépendent d’une présentation efficace de l’antigène dans le microenvironnement tumoral (TME)6.
Les cellules dendritiques conventionnelles de type 1 (cDC1) sont rares, mais indispensables à l’initiation de l’immunité spécifique à la tumeur, offrant trois signaux clés pour amorcer les réponses des lymphocytes T : (1) traitement et présentation professionnels des antigènes sur les principaux complexes d’histocompatibilité (CMH) de classe I et II, (2) co-stimulation via CD80 et CD86, et (3) signalisation pro-inflammatoire des cytokines, y compris IL-12 7,8. Parmi les sous-ensembles de cellules dendritiques (DC), les cDC1 excellent dans la présentation croisée d’antigènes associés aux cellules tumorales pour amorcer les lymphocytes T CD8+ naïfs ou réactiver ou pour favoriser la différenciation des lymphocytes T CD4+ en lymphocytes T auxiliaires de type 1 (TH1)9. De plus, les cDC1 sont les principaux producteurs de chimiokines, les ligands 9 et 10 des chimiokines du motif C-X-C (CXCL9/10), qui interviennent dans le recrutement des lymphocytes T dans le tissu tumoral 10,11,12,13. Au cours des dernières années, de nombreuses études ont mis en évidence que le rejet tumoral et les réponses efficaces à l’ICB ou à l’ACT sont fortement corrélés avec la présence de cDC1 intratumoraux12,13. Par conséquent, les cDC1 sont devenues une cible attrayante pour l’immunothérapie du cancer et l’exploitation réussie de leurs caractéristiques uniques peut avoir un potentiel translationnel important.
Les méthodes actuelles de génération de cDC1 sont basées sur l’isolement sanguin ou la différenciation à partir de progéniteurs CD34+ ou de cellules souches pluripotentes 14,15,16. Les stratégies cliniques prédominantes reposent sur l’isolement d’un mélange de sous-ensembles de DC autologues dans le sang et leur stimulation ex vivo avec des agonistes des récepteurs de type Toll ou des cytokines pro-inflammatoires pour induire un programme immunogène mature avant la réinjection16. Cependant, ces stratégies sont limitées par une faible maturation cellulaire, des barrières immunosuppressives dans le TME et l’hétérogénéité des sous-ensembles dans le mélange de DC perfusés, où seule une petite proportion de cDC1 est présente7. De plus, il est difficile d’isoler uniquement les cDC1 pour l’immunothérapie ou la vaccination contre le cancer en raison de leur abondance extrêmement faible dans le sang périphérique (<0,3 %)16. De plus, les cDC1 peuvent être produites à partir de cellules progénitrices CD34+ ou de cellules souches pluripotentes induites à l’aide de cytokines et de la signalisation NOTCH. Cependant, ces méthodes nécessitent des protocoles complexes et longs et produisent de faibles nombres et des populations hétérogènes de sous-ensembles de DC 17,18,19.
Pour remédier à ces limitations, la reprogrammation in vivo fournit une stratégie appropriée pour l’immunothérapie du cancer afin de générer des cellules de type cDC1, qui ressemblent aux propriétés phénotypiques, transcriptionnelles et fonctionnelles de cDC1s20. Grâce à la surexpression du réseau de régulation génique minimal spécifique de cDC1 - PU.1, IRF8 et BATF3 (collectivement appelés PIB) - les fibroblastes, les cellules stromales et les cellules cancéreuses ont été progressivement reprogrammés en cellules de type cDC1, permettant le traitement et la présentation de l’antigène tumoral sur les classes I et II du CMH, la signalisation co-stimulatrice via CD80 et CD86, et la sécrétion de cytokines/chimiokines, y compris CXCL9/10 et IL-1220, 21,22,23. La reprogrammation de cDC1 a progressé plus rapidement et plus efficacement dans les xénogreffes humaines in vivo et indépendamment de l’immunosuppression, générant des cellules de type cDC1 avec une signature immunogène mature20. Dans les tumeurs de mélanome syngéniques, nous avons observé que les cellules de type cDC1 remodelaient leur TME, induisaient la formation d’une structure lymphoïde tertiaire (TLS), et recrutaient et développaient des lymphocytes T polyclonauxH1 et des lymphocytes T à mémoire cytotoxique, conduisant à une immunité systémique à long terme20. Enfin, nous avons développé une nouvelle modalité d’immunothérapie du cancer basée sur la reprogrammation in situ de cellules cancéreuses en cellules de type cDC1 par injection intratumorale de vecteurs adénoviraux20. Ces résultats ouvrent la voie à l’application clinique de la reprogrammation des cDC1 en tant que nouvelle modalité d’immunothérapie du cancer capable d’exploiter les propriétés fonctionnelles des cDC1.
Ici, nous présentons un protocole tractable pour générer des cellules de type cDC1 dans le TME basé sur la reprogrammation in vivo de cDC1. L’administration lentivirale de PIB aux cellules cancéreuses et l’implantation ultérieure sous forme de mélange défini de cellules cancéreuses transduites avec des cellules cancéreuses parentales non transduites permettent la reprogrammation in vivo d’une fraction contrôlée de cellules cancéreuses au sein de l’EUT. De plus, cette méthode n’est pas limitée par l’efficacité de l’administration in situ des vecteurs viraux20. Nous décrivons les étapes d’une production efficace de vecteurs lentiviraux, d’un titrage fonctionnel et d’une reprogrammation in vivo de cDC1 en utilisant le modèle de mélanome syngénique, YUMM1.7, à titre d’exemple. Nous détaillons le dispositif expérimental et la stratégie de contrôle pour l’analyse in vivo de cellules de type cDC1 reprogrammées par cytométrie en flux après dissociation tumorale. Nous fournissons également les étapes pour évaluer les changements dans le TME en effectuant une cryoconservation, une section et une coloration par immunofluorescence des sections tumorales, suivie d’une microscopie confocale. Enfin, nous abordons comment surveiller l’immunité induite par cDC1 en mesurant la croissance et la survie des tumeurs. Cette approche flexible et évolutive offre aux chercheurs un outil précieux pour évaluer les stratégies de traitement combinatoire avec reprogrammation in vivo de cDC1, pour caractériser les changements dans la néogenèse du TME et du TLS dans des modèles de cancer ou pour effectuer de grands écrans modifiant l’expression de diverses voies immunitaires, par exemple, la présentation de l’antigène ou la sécrétion de cytokines/chimiokines, et démêler leur impact sur l’immunité antitumorale.
Les procédures expérimentales sur les animaux ont été effectuées conformément à la réglementation suédoise après l’approbation du Conseil suédois de l’agriculture.
1. Préparation du réactif
2. Production de lentivirus
3. Titrage fonctionnel du virus
REMARQUE : Cette étape doit être répétée pour chaque lot de lentivirus afin de déterminer la dose virale optimale requise pour obtenir un rapport de 1:1 entre les cellules transduites (eGFP+) et les cellules non transduites (eGFP-).
4. Etablissement tumoral sous-cutané pour la reprogrammation in vivo
5. Isolement tumoral pour l’analyse par cytométrie en flux
6. Congélation et coupe de tumeurs pour l’analyse par microscopie confocale
7. Coloration par immunofluorescence de sections tumorales
Une vue d’ensemble schématique du protocole de reprogrammation in vivo tractable est présentée à la figure 1. Tout d’abord, nous avons produit le vecteur lentiviral polycistronique SFFV-PIB-IRES-eGFP (PIB-eGFP), codant pour les facteurs de reprogrammation CP1 PU.1, IRF8, BATF3, suivis d’un site d’entrée ribosomique interne (IRES) et d’une protéine fluorescente verte améliorée (eGFP) dans la lignée cellulaire d’emballage HEK 293T. Pour contrôler l’immunogénicité médiée par le lentivirus, nous avons produit un vecteur SFFV-MCS-eGFP (eGFP) vide, contenant un site de clonage multiple (MCS) et IRES-eGFP, mais excluant les facteurs de reprogrammation. Suite à la production virale, nous avons récolté le surnageant contenant du lentivirus et l’avons concentré par ultracentrifugation. Nous avons titré fonctionnellement le virus pour déterminer la quantité nécessaire pour obtenir un rapport de 1:1 entre les cellules transduites (eGFP+) et les cellules non transduites (eGFP-), que nous avons évalué le 3e jour après la transduction. Ensuite, nous avons utilisé la quantité de virus résultante pour transduire la lignée cellulaire cancéreuse sélectionnée au jour -1. Après 24 h, nous avons collecté les cellules et les avons implantées par voie sous-cutanée pour établir des tumeurs. Cette stratégie a permis de s’assurer que les cellules transduites se reprogrammaient en cellules de type cDC1 in vivo, au sein du TME. À des moments précis après la greffe, nous avons excisé et traité des tumeurs pour des analyses en aval, y compris la cytométrie en flux des cellules tumorales dissociées, afin de quantifier l’efficacité de la reprogrammation in vivo, ou la coloration par immunofluorescence de sections tumorales cryopréservées pour caractériser les changements dans le TME.
Tout d’abord, pour assurer la production de titres lentiviraux élevés, nous avons surveillé les cellules HEK 293T avant la transfection, en visant à atteindre une confluence de 70-80 % et 24 h plus tard, nous avons évalué l’efficacité de la transfection par expression eGFP par microscopie à fluorescence (Figure 2A). Ensuite, nous avons collecté un milieu contenant le virus 48 h et 60 h après la transfection, l’avons ultracentrifugé et stocké dans des aliquotes à -80 °C (Figure 2B). Ensuite, nous avons déterminé la quantité virale optimale nécessaire pour obtenir un rapport de 1:1 entre les cellules eGFP+ et eGFP- dans les cellules de mélanome YUMM1.7. Nous avons ensemencé 10 cellulesde 5 YUMM1.7 par puits dans une plaque de 6 puits, transduit les cellules avec des volumes croissants de lentivirus et remplaçons le surnageant contenant le virus par un milieu complet DMEM/F12 frais après 24 h (Figure 2C). Le jour 3, nous avons évalué l’expression de l’eGFP par microscopie à fluorescence, avant de procéder à la quantification des pourcentages précis de cellules eGFP+ par cytométrie en flux (Figure 2C). Pour quantifier le rapport entre les cellules eGFP+ et les cellules eGFP- , nous avons utilisé des cellules uniques vivantes pour exclure les cellules mortes et les doublets (Figure 2D). Le volume optimal du lot de lentivirus produit a été déterminé à la fois pour le PIB-eGFP et le virus témoin eGFP à 2 μL par 10 cellules5 YUMM1.7, ce qui a donné 50,0 ± 0,3 % et 63,0 ± 0,9 % de cellules eGFP+ , respectivement (figure 2E).
Ensuite, pour évaluer l’efficacité de la reprogrammation in vivo, nous avons généré une lignée cellulaire cancéreuse marquée par fluorescence (mCherry+) (YUMM1.7-mCherry). Cela nous a permis de faire la distinction entre les cellules cancéreuses et les cellules stromales ou immunitaires en intégrant des cellules mCherry+ vivantes dans l’analyse par cytométrie en flux (Figure 3A,B). Nous avons ensuite transduit des cellules YUMM1.7-mCherry avec 2 μL de PIB-eGFP ou le virus témoin eGFP par 10à 5 cellules pour obtenir un rapport eGFP+ à eGFP- de 1:1. Nous avons implanté par voie sous-cutanée 1,6 × 106 cellules par tumeur chez des souris CD45.1 et conservé une aliquote de cellules à cultiver in vitro à des fins de comparaison. Nous avons évalué l’efficacité de la reprogrammation par cytométrie en flux, en contrôlant les cellules vivantes mCherry+ eGFP+ et CD45.1- pour exclure les cellules immunitaires de l’hôte qui ont englouti eGFP ou mCherry (Figure 3B). Du 1er au 9e jour, nous avons observé l’acquisition progressive de l’expression de CD45.2 et/ou du CMH-II, marquant les cellules de type cDC1 partiellement reprogrammées (CD45.2+ MHC-II- ou CD45.2- MHC-II+) et les cellules de type cDC1 entièrement reprogrammées (CD45+ MHC-II+) (Figure 3C). Nous avons validé que la reprogrammation des cellules cancéreuses de souris in vivo entraînait des pourcentages plus élevés de cellules de type cDC1 au jour 9 par rapport aux conditions in vitro (9,54 ± 1,54 % CD45+ MHC-II+ in vivo vs 4,72 ± 1,1 % CD45+ MHC-II+ in vitro, P = 0,018). La cinétique de reprogrammation a également été accélérée puisque nous avons observé un pourcentage plus élevé de cellules de type cDC1 dès le jour 4 (8,7 ± 3,3 % de CD45+ MHC-II+ in vivo vs 0,3 ± 0,1 % de CD45+ MHC-II+ in vitro, P = 0,05), indiquant que la présence de signaux environnementaux favorise une reprogrammation plus rapide et plus efficace vers les cellules de type cDC119. Alors que des cellules de type cDC1 reprogrammées in vitro étaient présentes jusqu’au 15e jour, les cellules de type cDC1 in vivo ont persisté pendant 9 jours, mais n’ont pas été détectées au 15e jour, ce qui suggère une appauvrissement du TME par le système immunitaire de l’hôte (Figure 3C).
Enfin, nous avons cherché à caractériser les changements précoces du TME à la suite de la reprogrammation in vivo de cDC1 dans les 9 premiers jours. Nous avons effectué une coloration par immunofluorescence de tissus tumoraux cryoconservés et sectionnés de tumeurs eGFP et PIB-eGFP après 3 et 9 jours de reprogrammation in vivo , en nous concentrant sur l’infiltration des cellules immunitaires marquées par le marqueur pan-hématopoïétique CD45. Notamment, les cellules de type cDC1 ont recruté significativement plus de cellules CD45 dans le TME facilement au jour 3, par rapport aux tumeurs eGFP (49,6 ± 17,0 vs 8,0 ± 5,8 eGFP intensité moyenne de fluorescence de la coloration CD45 par zone tumorale ; Figures 4A, B). Il est intéressant de noter que nous avons détecté TLS dans le TME des tumeurs après 9 jours de reprogrammation in vivo . Cela suggère que les cellules de type cDC1 peuvent rapidement remodeler le TME d’un environnement « immunitaire-froid » à un environnement « immunitaire-chaud » en 3 jours, ce qui conduit ensuite à la formation de TLS le 9e jour.

Figure 1 : Présentation du protocole pour générer des cellules de type cDC1 par reprogrammation in vivo de cellules cancéreuses. Les vecteurs lentiviraux SFFV-PIB-IRES-eGFP codant pour PU.1, IRF8 et BATF3 dans une cassette polycistronique sous le contrôle du promoteur du virus formant le foyer de la rate (SFFV) et de l’eGFP après un site d’entrée interne du ribosome (IRES) pour suivre les cellules transduites par cytométrie en flux et microscopie à fluorescence - sont produits dans la lignée cellulaire d’emballage HEK 293T. Ensuite, les vecteurs lentiviraux sont ultracentrifugés et titrés fonctionnellement pour déterminer la quantité de virus nécessaire à la transduction des cellules cancéreuses dans un rapport de 1:1 entre les cellules eGFP+ transduites et les cellules eGFP- non transduites. Pour les expériences de reprogrammation in vivo, les cellules cancéreuses reçoivent la quantité optimale de lentivirus au jour -1. Le lendemain, ce mélange 1:1 de cellules GFP+ transduites et de cellules GFP- non transduites est lavé et collecté pour l’établissement de tumeurs sous-cutanées chez la souris. Des cultures in vitro parallèles sont maintenues pour valider la transduction au jour 3 par cytométrie en flux. Les animaux sont surveillés tous les 2-3 jours pour la croissance tumorale et la survie. Les tumeurs sont collectées à des moments définis, dissociées et colorées pour l’expression de marqueurs de surface pour l’analyse par cytométrie en flux. Alternativement, des tissus entiers sont fixés, cryoconservés et sectionnés pour la coloration par immunofluorescence et l’analyse par microscopie confocale. L’efficacité de la reprogrammation in vivo est évaluée par analyse par cytométrie en flux, tandis que les modifications du microenvironnement tumoral sont caractérisées par l’imagerie confocale. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Production et titrage fonctionnel de lentivirus pour la reprogrammation in vivo de cDC1. (A) Lorsque les cellules HEK 293T atteignent une confluence de ~70-80 %, elles sont transfectées avec un mélange contenant 10 μg de plasmide de transfert SFFV-PIB-eGFP (PIB-eGFP) ou un contrôle de vecteur lentiviral vide SFFV-eGFP (eGFP), ainsi que 7,5 μg de psPAX2, 2,5 μg de mPD2.G et 60 μL de 1 mg/mL d’EPI. Images de microscopie à fond clair et à fluorescence des cellules HEK 293T montrant l’expression de l’eGFP 24 h après la transfection, indiquant une administration réussie du plasmide. Barres d’échelle = 200 μm. (B) Représentation schématique du flux de travail d’ultracentrifugation pour concentrer le lentivirus. Le surnageant contenant du lentivirus des cellules HEK 293T est prélevé 48 h et 60 h après la transfection, filtré à travers un filtre PES à faible liaison protéique de 0,45 μm, et 37 g sont pesés dans des tubes en polypropylène à paroi mince ouverts à l’aide d’une balance de laboratoire. Les tubes sont ultracentrifugés dans un rotor à godets oscillants, le surnageant est aspiré et les granulés sont séchés pendant 5 min. Les granulés sont ensuite remis en suspension dans du DMEM glacé contenant HEPES et incubés pendant la nuit avant d’être aliquotés et stockés à -80 °C. (C) Stratégie expérimentale du titrage fonctionnel pour déterminer la dose virale optimale permettant d’obtenir un rapport de 1:1 entre les cellules GFP+ et GFP-. Images de microscopie à fond clair et à fluorescence montrant l’expression de l’eGFP dans les cellules de mélanome YUMM1.7, 72 h après la transduction, indiquant une administration réussie des facteurs de reprogrammation et de l’eGFP. Barres d’échelle = 100 μm. (D) Graphiques de cytométrie en flux représentatifs montrant la stratégie de contrôle pour quantifier le rapport des cellules eGFP+. Les cellules vivantes ont été contrôlées pour la viabilité de la population négative aux colorants (DAPI), suivie de l’exclusion des doublets. (E) Quantification par cytométrie en flux de l’efficacité de la transduction avec des doses virales croissantes afin de déterminer le volume optimal pour obtenir des cellules GFP+/GFP- 1:1. Pour les lentivirus PIB-eGFP et eGFP, un volume de 2 μL par 10à 5 cellules a atteint le rapport souhaité. Abréviations : cDC1s = cellules dendritiques conventionnelles de type 1 ; DAPI = 4',6-diamidino-2-phénylindole ; PIB = PU.1, IRF8 et BATF3 ; PEI = polyéthylénimine. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Évaluation de l’efficacité de reprogrammation in vivo de cDC1. (A) Représentation schématique du flux de travail expérimental pour évaluer l’efficacité de reprogrammation in vivo de cDC1. Les cellules cancéreuses sont d’abord transduites avec un lentivirus exprimant mCherry pour générer une lignée cellulaire marquée par fluorescence (YUMM1.7-mCherry), suivie d’une transduction avec la dose optimisée de lentivirus PIB-eGFP le jour -1. Les cellules sont ensuite injectées par voie sous-cutanée avec un rapport de 1:1 de cellules eGFP+/eGFP- le jour 0 pour établir des tumeurs chez les souris CD45.1 et permettre aux cellules transduites par PIB de se reprogrammer en cellules de type cDC1 au sein du TME. Les tumeurs sont ensuite isolées à des moments indiqués, dissociées et colorées pour CD45.1, CD45.2 et CMH-II à l’aide de la cytométrie en flux. Cela permet d’exclure les cellules immunitaires de l’hôte CD45.1 pour quantifier l’efficacité de reprogrammation in vivo de cDC1 par l’expression de CD45.2 et du CMH-II. Des cultures in vitro parallèles sont conservées tout au long des points temporels à titre de comparaison avec la reprogrammation in vivo. (B) Graphiques représentatifs de cytométrie en flux illustrant la stratégie de déclenchement au jour 9. Les cellules ont été contrôlées sur mCherry+ et GFP+ pour identifier les cellules cancéreuses transduites avec succès. Les cellules immunitaires de l’hôte ont été exclues en excluant les cellules CD45.1+. (C) Quantification de l’efficacité de reprogrammation in vivo (à gauche) des cellules YUMM1.7-mCherry par cytométrie en flux en pourcentage de cellules CD45+ MHC-II+ (complètement reprogrammées) et de cellules CD45.2+ HLA-DR- ou CD45.2- HLA-DR+ cDC1-like (partiellement reprogrammées) contrôlées au sein d’eGFP+ mCherry+ Cellules. Graphiques représentatifs de cytométrie en flux (à droite) montrant l’acquisition progressive de l’expression de CD45.2 et du CMH-II dans les cellules YUMM1.7-mCherry transduites par PIB-eGFP aux points de temps indiqués. Des cellules YUMM1.7-mCherry transduites par eGFP ont été utilisées comme contrôle et des cellules de type cDC1 reprogrammées in vitro ont été utilisées à des fins de comparaison. Les données en (C) indiquent la moyenne ± ET de 3 à 5 expériences de réplication biologique. L’analyse statistique en (C) a été effectuée pour les cellules CD45+ du CMH-II+ à l’aide du test de Mann-Whitney. *P < 0,05. Abréviations : cDC1s = cellules dendritiques conventionnelles de type 1 ; PIB = PU.1, IRF8 et BATF3 ; TME = microenvironnement tumoral. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : Analyse de l’infiltration immunitaire dans le microenvironnement tumoral suite à la reprogrammation in vivo de cDC1. (A) Des images confocales représentatives montrant des cellules CD45+ dans les tumeurs YUMM1.7 après implantation sous-cutanée de cellules PIB-eGFP- ou de cellules témoins transduites eGFP (rapport 1:1 entre les cellules transduites et les cellules parentales) aux jours 3 et 9. Barres d’échelle = 500 μm. (B) Quantification de l’IMF pour la coloration CD45 dans les tumeurs YUMM1.7 traitées par PIB et témoins transduites par eGFP aux jours 3 et 9. Les données de la partie (B) indiquent l’écart-type moyen ± de 3 à 6 expériences de répétitions biologiques. L’analyse statistique en (B) a été effectuée à l’aide du test de Mann-Whitney. *P < 0,05 et ***P < 0,001. Abréviations : cDC1s = cellules dendritiques conventionnelles de type 1 ; PIB = PU.1, IRF8 et BATF3 ; MFI = intensité moyenne de fluorescence. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Dans ce protocole, nous décrivons une méthode traitable pour générer des cellules de type cDC1 basée sur la reprogrammation in vivo de cellules cancéreuses à partir de tumeurs solides. Nos résultats démontrent que la surexpression de PU.1, IRF8 et BATF3 entraîne l’acquisition progressive d’un phénotype cDC1 dans le TME jusqu’au jour 9, après quoi les cellules de type cDC1 sont épuisées des tumeurs. En fin de compte, cela conduit à une augmentation de l’infiltration des cellules CD45 dans le TME au jour 3, provoquant le remodelage d’un TME « immunitaire-froid » à devenir « immuno-chaud ».
Les protocoles actuels pour générer cDC1 comprennent l’enrichissement des CD autologues à partir du sang périphérique, la différenciation à partir de cellules progénitrices hématopoïétiques CD34+ ou la différenciation à partir de cellules souches pluripotentes 14,15,16,17,18,19. Cependant, ces méthodes présentent des facteurs limitants : maturation insuffisante, présentation réduite de l’antigène et capacité de production de cytokines/chimiokines in vivo, sensibilité à l’immunosuppression, hétérogénéité élevée des DC et faible nombre de cellules générées7. Ici, nous fournissons un protocole qui permet la génération évolutive de cellules de type cDC1 in vivo pour des études fonctionnelles et mécanistes.
Avec cette méthode, nous avons testé si l’expression de la combinaison de facteurs de transcription PU.1, IRF8 et BATF3 était suffisante pour entraîner une reprogrammation in vivo . Ce protocole permet un contrôle précis de l’efficacité de l’administration, car la variation de la dose de cellules génétiquement modifiées implantées influence directement l’efficacité du traitement. Nous avons précédemment montré que 2 % de cellules transduites, ce qui correspond à 0,15 % de cellules CD45+ et de type CMH-II+ cDC1, sont suffisantes pour provoquer une immunité antitumorale20. De plus, l’infiltration immunitaire rapide observée au jour 3 suggère que les cellules de type cDC1 partiellement reprogrammées sont fonctionnellement actives in vivo, car il n’y a pas d’augmentation substantielle des cellules de type cDC1 entièrement reprogrammées à ce stade. À l’avenir, il sera intéressant de démêler le rôle fonctionnel des cellules de type cDC1 partiellement reprogrammées par rapport aux cellules entièrement reprogrammées dans l’efficacité antitumorale en utilisant des vecteurs modifiés contenant un gène suicide pour induire la mort cellulaire dans des populations cellulaires sélectionnées à des points temporels définis24. Ce protocole peut ensuite être utilisé pour explorer la combinaison avec des adjuvants épigénétiques, ce qui peut augmenter l’efficacité de la reprogrammation25. Enfin, cette méthode pourrait également être adaptée pour générer d’autres sous-types de DC in vivo, en lançant différents types de réponses immunitaires, par exemple, des réponses antivirales ou tolérogènes14. De plus, nous pouvons exploiter la reprogrammation in vivo comme plate-forme pour effectuer des criblages à code-barres pour les combinaisons de facteurs de transcription afin de générer divers types de cellules immunitaires. Cette possibilité pourrait augmenter la flexibilité des traitements en exploitant diverses propriétés fonctionnelles de sous-ensembles immunitaires spécifiques.
Dans notre étude précédente, nous avons démontré que l’environnement immunosuppresseur in vivo n’entrave pas la reprogrammation des cellules cancéreuses humaines en cDC1s20 immunogènes. Dans cet article, nous montrons que chez la souris, la reprogrammation est plus rapide et plus efficace in vivo qu’in vitro, ce qui suggère que la reprogrammation accrue observée in vivo est un phénomène conservé chez les deux espèces. Cependant, l’une des limites de cette méthode est l’absence d’environnement in vivo lors de l’administration initiale du vecteur ; Ainsi, il ne peut pas discerner si les indices environnementaux ont un impact sur l’efficacité de l’administration in vivo. Cela devrait être déterminé in situ en comparant différentes fractions. Les vecteurs adénoviraux, que nous avons identifiés comme étant plus efficaces que les vecteurs lentiviraux pour l’administration in situ 20 , pourraient être comparés à des fractions non virales telles que des ARN linéaires, circulaires et auto-amplifiés ou des cocktails de petites molécules2 6,27.
Nous avons précédemment montré que la reprogrammation de cDC1 dote les cellules cancéreuses de la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires et de chimiokines de recrutement de lymphocytes, ainsi que du traitement et de la présentation professionnels de l’antigène sur le CMH-I et le CMH-II dans les modèles de mélanome23,28. Cela se traduit par un remodelage du TME d’un état « immunitaire-froid » à un état « immunitaire-chaud » en induisant la formation de TLS, ce qui augmente l’infiltration des lymphocytes T effecteurs cytotoxiques, des lymphocytes NK et des lymphocytes B, et réduit les populations immunosuppressives telles que les lymphocytes T régulateurs et épuisés20. Chez les patients, les réponses positives à l’immunothérapie ont été associées à la présence de TLS dans les tumeurs, où l’amorçage soutenu des lymphocytes T et B contre les antigènes tumoraux génère des réponses anticorps spécifiques à la tumeur29,30. À l’avenir, nous envisageons d’utiliser ce protocole de reprogrammation cDC1 in vivo pour démêler les mécanismes de néogenèse induite par TLS, de remodelage des TME et d’immunité antitumorale dans différents types de cancer et caractériser si la production d’anticorps spécifiques à la tumeur est stimulée.
Nous avons précédemment observé une synergie entre la reprogrammation in vivo de cDC1 et l’ICB avec l’anti--1 ou l’anti-CTLA-420. Cela suggère que le TME « immuno-chaud » créé par la reprogrammation de cDC1 pourrait fournir un environnement favorable à d’éventuelles combinaisons avec d’autres immunothérapies telles que l’ACT, y compris les lymphocytes T à récepteur des lymphocytes T (TCR), les lymphocytes T à récepteur antigénique chimérique (CAR) ou les lymphocytes infiltrant la tumeur (TIL). Un autre avantage de cette méthode est la possibilité d’effectuer de grands criblages combinatoires ou CRISPR non biaisés, dans lesquels les récepteurs immunologiques, les cytokines, les chimiokines ou les lymphotoxines pourraient être surexprimés ou appauvris dans les cellules de type cDC1 dans les types de tumeurs résistantes, démêlant ainsi le rôle de voies distinctes dans l’amélioration de l’immunité médiée par cDC1. En conclusion, le protocole actuel constitue une ressource précieuse pour une large communauté scientifique, car la reprogrammation in vivo de cDC1 est une plate-forme flexible et puissante pour les études mécanistes et l’innovation thérapeutique en immunothérapie du cancer.
C.-F.P. détient une participation au capital et occupe des postes de direction chez Asgard Therapeutics AB, qui développe des immunothérapies anticancéreuses basées sur des technologies de reprogrammation de DC in vivo. C.-F.P est l’inventeur des brevets US 11,345,891, JP 7303743 et CN ZL201880005047.3 et des demandes de brevet WO 2018/185709 et WO 2022/243448 (conjointement avec E.A.) détenues par Asgard Therapeutics, qui couvrent l’approche de reprogrammation cellulaire décrite ici.
Nous remercions Mariana Lopes et Camille Chatelain, membres du Laboratoire de reprogrammation cellulaire en hématopoïèse et immunité, pour l’édition et la relecture du manuscrit.
Cette étude a été réalisée dans le cadre de l’École nationale de recherche ATMP financée par le Conseil suédois de la recherche. Les projets dont il est question ici ont été cofinancés par le Conseil européen de la recherche dans le cadre du programme de recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union européenne (866448-TrojanDC et 101189370), Novo Nordisk Fonden (NNF22C0079466), Conseil européen de l’innovation (101130218-RESYNC), Cancerfonden (23 2932 Pj), le Conseil suédois de la recherche (2020-00615), l’Agence suédoise pour l’innovation (2024-02178), ALF (44410), FCT (2022.02338.PTDC) et Plano de Recuperação e Resiliência de Portugal pelo fundo NextGenerationEU (C644865576-00000005). La Fondation Knut et Alice Wallenberg, la Faculté de médecine de l’Université de Lund et la Région Skåne sont récompensées pour leur généreux soutien financier.
Disponibilité des matériaux :
Les constructions et les vecteurs utilisés pour la reprogrammation sont disponibles auprès d’Asgard Therapeutics dans le cadre d’un accord de transfert de matériel avec la société. Toutes les autres données nécessaires à l’évaluation des conclusions de l’article sont présentes dans le texte principal ou dans les documents supplémentaires.
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| 0,45 &mu ; Filtre à faible teneur en protéines, filtre à vide de 150 ml | Fisher scientifique | 15983297 | |
| 2-Mercaptoéthanol 50 mM | ThermoFisher Scientific | 31350010 | |
| Anticorps monoclonal CD45 anti-souris (clone : 30-F11), IgG2b de rat, &kappa ; | ThermoFisher Scientific | 14-0451-82 | |
| N° B6. SJL-PtprcaPepcb/BoyCrl (CD45.1) | Le Laboratoire Jackson | 002014 | |
| Seringues à insuline BD Micro-Fine U-100 (0,5 ml) | Fisher Scientific | 11395751 | |
| Souris C57BL/6J | Le Laboratoire Jackson | 000664 | |
| Collagénase D | Sigma Aldrich | 11088882001 | |
| Passoire à cellules Corning Falcon pour une utilisation avec des tubes coniques de 50 ml | Sigma Aldrich | CLS352340 | |
| Verres de protection Corning 24 x 50 mm ; | Sigma Aldrich | CLS2975245 | |
| DAPI (4',6-diamidino-2-phénylindole, dichlorhydrate) | ThermoFisher Scientific | D1306 | |
| DNase I | Sigma Aldrich | 10104159001 | |
| Colorant de viabilité fixable eBioscience eFluor 450 | Invitrogen | 65-0863-14 | |
| Solution de récupération d’antigène IHC eBioscience - pH faible (10x) | ThermoFisher Scientific | 00-4955-58 | |
| Sérum fœtal bovin (FBS) | ThermoFisher Scientific | A5256701 | |
| Support de montage Fluoromount-G | ThermoFisher Scientific | 00-4958-02 | |
| Anticorps GFP [Alexa Fluor 594] | Novus Biologicals | NB600-308AF594 | |
| Mélange Gibco DMEM/Nutriments F-12 (DMEM/F-12) | ThermoFisher Scientific | 31331028 | |
| Gibco MEM Solution d’acides aminés non essentiels (100x) | ThermoFisher Scientific | 11140035 | |
| Gibco Opti-MEM I | ThermoFisher Scientific | 11058021 | |
| Gibco Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 Moyen | ThermoFisher Scientific | 52400025 | |
| Pyruvate de sodium Gibco (100 mM) | ThermoFisher Scientific | 11360070 | |
| Gibco Trypan Blue Solution, 0,4 % | ThermoFisher Scientific | 15250061 | |
| Supplément GlutaMAX | ThermoFisher Scientific | 35050061 | |
| Anticorps secondaire anti-rat IgG (H+L) de chèvre adsorbé croisé, polyclonal, Alexa Fluor 488 | ThermoFisher Scientific | A-11006 | |
| Cellules HEK 293T | CIFA | CRL-11268 | |
| Bromure d’hexadiméthrine (Polybrene) | Sigma Aldrich | N° H9268 | |
| HyClone Dulbecco’s Modified Eagle Medium (DMEM) avec une teneur élevée en glucose | Cytiva | SH30243.01 | |
| HyClone Pénicilline Streptomycine 100x Solution (Pen/Streptocoque) | Cytiva | SV30010 | |
| Solution saline tamponnée au phosphate HyClone (PBS) | Cytiva | SH30028.02 | |
| Ketaminol vet. Solution injectable 100 mg/mL | MSD Santé animale Suède | QN01AX03 | |
| Lame Microtome - C35 | PFM médical | 207500005 | |
| Anti-CD45.2 pour souris (104), Surface, APC, Monoclonal | Biolégende | 109814 | |
| Anti-MHCII de souris (M5/114.15.2), Surface, PE-Cy7, Monoclonal | Biolégende | 107630 | |
| Sérum de chèvre normal | Abcam | AB7481 | |
| Sérum de rat normal (stérile) | Abcam | AB7488 | |
| Tubes en polypropylène à paroi mince à toit ouvert | Beckman Coulter Sciences de la vie | 326823 | |
| Paraformaldéhyde, 16 % p/v aq. soln., sans méthanol | ThermoFisher Scientific | 043368.9M | |
| pFUW-tetO-Batf3, une souris monocistronique codant pour cassette Batf3 | Addgene | 139837 | |
| pFUW-tetO-Irf8, une souris monocistronique codant une cassette Irf8 | Addgene | 139838 | |
| pFUW-tetO-Pu.1, une souris monocistronique codant une cassette Pu.1 | Addgene | 139839 | |
| Plasmide pMD2.G | Addgene | 12259 | |
| Plasmide psPAX2 | Addgene | 12260 | |
| Plasmide SFFV-eGFP (eGFP) | Clonage en interne | - | |
| Plasmide SFFV-mCherry (mCherry) | Clonage en interne | - | |
| Plasmide SFFV-PIB-eGFP, ; une cassette polycistronique codant une souris PU.1, IRF8 et BATF3 (PIB) ; | Clonage en interne | - | Les constructions et les vecteurs utilisés pour la reprogrammation sont disponibles auprès d’Asgard Therapeutics dans le cadre d’un accord de transfert de matériel avec la société |
| Polyéthylénimine (PEI), linéaire, MW 25000, qualité transfection | Polysciences | 23966 | |
| ReadyProbes Stylo Pap barrière hydrophobe | ThermoFisher Scientific | R3777 | |
| Sodium Butyrate | Sigma Aldrich | 303410 | |
| Saccharose | Sigma-Aldrich | S7903 | |
| Lames de microscope à adhérence SuperFrost Plus | Epredia | J1800AMNZ | |
| Composé Tissue-Tek O.C.T. | Sakura Finetek | 4583 | |
| TrypLE Express Enzyme (1x) sans rouge de phénol | ThermoFisher Scientific | 12604021 | |
| TT Cryomold Intermédiaire, carré (15 x 15 x 5 mm) | Sakura Finetek | 4566 | |
| UltraPure 0,5 M EDTA, pH 8,0 | Invitrogen | 15575020 | |
| Xysol vet. Solution injectable 20 mg/mL | VM Pharma | QN05CM92 | |
| MIAMM1.7 cellules | Antineo |
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