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La thérapie par récepteur antigénique chimérique (CAR) par lymphocytes T a révolutionné l’immunothérapie du cancer avec un succès clinique remarquable dans de multiples cancers hématologiques tels que la leucémie lymphoïde chronique, la leucémie lymphoblastique aiguë, le lymphome à grandes cellules B et le myélomemultiple 1,2,3,4,5. Depuis les premières approbations réglementaires, le nombre de produits à cellules CAR T et de patients traités a augmenté régulièrement6. Selon le produit spécifique et l’indication clinique, les doses de perfusion typiques varient d’environ 2 × 106à 5 × 108cellules CAR+ parpatient 7. Des doses élevées de perfusion sont nécessaires pour obtenir une élimination efficace des tumeurs et un contrôle à long terme de la maladie, mais elles sont associées à des défis cliniques et pratiques. Un grand nombre cellulaire peut augmenter le risque d’effets secondaires graves comme le syndrome de libération des cytokines (CRS) et le syndrome de neurotoxicité associée aux cellules effecteurs immunitaires (ICANS), tous deux pouvant être dépendant dela dose 8. De plus, la fabrication d’un nombre suffisant de cellules CAR T fonctionnelles est un défi pour des patients fortement prétraités ou lymphodéprimés, et le processus peut être logistiquement exigeant et coûteux pour les centresde traitement 9.
Malgré ces difficultés, les thérapies CAR T ciblées sur CD19 atteignent des taux de rémission complète de 70 % à 90 % chez les patients atteints de cancers des cellules B récidivées ou réfractaires, démontrant un impact cliniquetransformateur 10,11,12. Cependant, la thérapie par cellules CAR T rencontre des défis pertinents qui limitent son efficacité à long terme. Les principaux obstacles incluent la perte ou la régulation à la baisse des antigènes, une persistance insuffisante des cellules CAR T et un épuisementfonctionnel 9. L’épuisement des cellules CAR T – caractérisé par une capacité proliférative réduite, une activité antitumorale altérée et une faible persistance – représente une cause vitale de non-réponse et derechute 13. Les cellules CAR T épuisées présentent une fonction effectrice réduite, une expression persistante des récepteurs inhibiteurs et une production défectueuse de cytokines due à une exposition chronique aux antigènes et à des microenvironnements tumorauximmunosuppresseurs 14. Des études cliniques ont démontré que la perte de persistance fonctionnelle des cellules CAR T est associée à un risque accru derechute 11,15,16,17. Parce qu’une activité in vivo prolongée semble être un facteur majeur du succès thérapeutique, comprendre la durabilité et la capacité de destruction durable des produits à cellules CAR T est un objectif important tant dans la recherche préclinique que translationnelle. Un intérêt particulier est la capacité des cellules CAR T à reconnaître et lyser à répétition les cellules tumorales sur de longues périodes – ce qu’on appelle le « tuage en série » – car cette propriété fournit une mesure fonctionnelle de la persistance et de la résistance àl’épuisement 18.
Cet article fournit un protocole détaillé pour réaliser des tests de tuerie en série utilisant la plateforme d’impédance xCELLigence Real-Time Cell Analysis (RTCA), incluant une procédure de lavage optionnelle permettant la réutilisation des plaques de test, également appelées plaques E, améliorant ainsi l’efficacité des coûts sans compromettre la performance du test. La raison d’être du développement d’un tel protocole découle des limites des tests de cytotoxicité conventionnels, qui offrent généralement uniquement des lectures statiques sur les points d’extrémité. Les approches courantes, telles que les tests de libération de chrome-51, les tests de lactate déshydrogénase (LDH) ou les tests de viabilité basés sur la cytométrie en écoulement, nécessitent des marqueurs, impliquent des flux de travail laborieux et sont limités à des points temporelsdéfinis 18,19. Plus important encore, ils ne peuvent pas facilement capturer la cinétique dynamique de la mort lors d’une stimulation prolongée ou de multiples phases d’exposition à l’antigène, une situation directement liée à la persistance des cellules CAR T et à l’épuisementfonctionnel 18.
La plateforme xCELLigence RTCA comble ces lacunes en fournissant une surveillance cinétique, sans étiquetage en temps réel, de la viabilité de la cellule cible via impédanceélectrique 20. Les cellules cibles tumorales adhésives sont ensemencées sur des plaques E recouvertes de microélectrodes dorées, où leur attache et leur prolifération augmentent l’impédance mesurée, rapportée comme l’Indice Cellulaire (IC)21. Lors de la destruction médiée par CAR T, les cellules cibles sont tuées et se détachent, entraînant une chute rapide de l’impédance20. Cette lecture en temps réel permet une évaluation continue de la cytotoxicité pendant des heures ou des jours sans nécessiter d’étiquettes ou de réactifssupplémentaires 22. Les cellules T CAR, étant non adhérentes, ne contribuent pas au signal d’impédance, permettant une séparation nette des relevés effecteurset cibles 23. Parce que les données sont enregistrées en continu, les chercheurs peuvent mener des protocoles de stimulation multi-cycles où les cellules CAR T sont transférées à plusieurs reprises et exposées à des cellules cibles tumorales fraîches, permettant une mesure directe de l’évolution de la capacité tueuse aufil du temps 24. Cela imite les rencontres répétées d’antigènes que les cellules CAR T subissent in vivo et fournit une lecture fonctionnelle de leurs capacités cytotoxiques.
Ce test de tuerie en série basé sur l’impédance est idéalement adapté aux chercheurs évaluant la fonction des cellules CAR T en contexte préclinique, incluant l’optimisation des constructs, les comparaisons fonctionnelles et les tests de puissance. Ce protocole nécessite le système xCELLigence RTCA et l’utilisation de la plaque E-96. Bien qu’elle soit largement applicable aux modèles de tumeurs adhérentes, elle n’est pas directement adaptée aux cultures en suspension sans stratégies d’immobilisation ou d’attachement. Parce que les mesures d’impédance seules ne reflètent que l’adhésion et la viabilité des cellules cibles, des analyses complémentaires telles que la cytométrie en flux ou les tests de cytokines sont recommandées pour caractériser pleinement l’activation, la prolifération et l’épuisement des cellules CAR T. Le protocole comprend des étapes désignées permettant la récolte de cellules et de surnadants pour ces lectures supplémentaires, permettant une évaluation plus complète de la fonctionnalité des cellules CAR T.