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Research Article
Yan Zhang*1, Xingxing Su*2, Lisha Wang2, Zhengliang Yue2, Qiao Liu3, Ling Ran2, Shun Lei2, Jianjun Hu2, Lifan Xu2, Lilin Ye2, Ping Ji4, Guimei Li1, Qizhao Huang5, Shuqiong Wen4
1College of Veterinary Medicine,Qingdao Agricultural University, 2Institute of Immunology,Third Military Medical University, 3Institute of Cancer, Xinqiao Hospital,Third Military Medical University, 4Stomatological Hospital of Chongqing Medical University, 5Institute of life science,Chongqing Medical University
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Il disegno sperimentale qui presentato fornisce un utile modello riproduttivo per gli studi delle cellule T CD8+ antigene-specifiche durante le metastasi linfonodali (LN), che esclude la perturbazione delle cellule T CD8+ astanti.
Le cellule T CD8+ specifiche dell'antigene tumorale provenienti dai linfonodi drenanti acquisiscono un'importanza crescente nel montare la risposta immunitaria antitumorale durante la tumorigenesi. Tuttavia, in molti casi, le cellule tumorali formano loci metastatici nei linfonodi prima di metastatizzare ulteriormente in organi distanti. Fino a che punto le risposte locali e sistematiche delle cellule T CD8+ siano state influenzate dalle metastasi dei LN rimane oscuro. A tal fine, abbiamo messo a punto un modello murino di metastasi LN combinato con una linea cellulare di melanoma B16F10-GP che esprime il neoantigene surrogato derivato dal virus della coriomeningite linfocitaria (LCMV), dalla glicoproteina (GP) e da topi transgenici P14 che ospitano recettori delle cellule T (TCR) specifici per il peptide GP33-41 derivato da GP presentato dalla molecola del complesso maggiore di istocompatibilità (MHC) di classe I H-2Db. Questo protocollo consente lo studio delle risposte antigene-specifiche delle cellule T CD8+ durante le metastasi dei LN. In questo protocollo, i topi C57BL/6J sono stati impiantati per via sottocutanea con cellule B16F10-GP, seguite da trasferimento adottivo con cellule P14 naive. Quando il tumore sottocutaneo è cresciuto fino a circa 5 mm di diametro, il tumore primario è stato asportato e le cellule B16F10-GP sono state iniettate direttamente nel linfonodo drenante del tumore (TdLN). Successivamente, la dinamica delle cellule T CD8+ è stata monitorata durante il processo di metastasi dei LN. Collettivamente, questo modello ha fornito un approccio per studiare con precisione le risposte immunitarie delle cellule T CD8+ specifiche dell'antigene durante le metastasi dei LN.
L'immunoterapia del cancro, in particolare il blocco del checkpoint immunitario (ICB), ha rivoluzionato la terapia del cancro1. L'ICB blocca gli immunorecettori coinibitori (come PD-1, Tim-3, LAG-3 e TIGIT), che sono altamente espressi nelle cellule T CD8+ esauste nel microambiente tumorale (TME), portando al rinvigorimento delle cellule T CD8+ esauste2. Considerando l'eterogeneità delle cellule T CD8+ esaurite, l'accumulo di prove ha rivelato che le cellule T CD8+ specifiche del tumore derivate dalla periferia, incluso il linfonodo drenante (dLN), ma non nella TME, mediano l'efficacia dell'ICB 3,4,5,6,7,8. Recentemente, è stato confermato che le cellule T CD8+ di memoria tumore-specifiche TCF-1 + TOX derivate da TdLN (TdLN-TTSM) sono le vere risposte all'ICB che incorporano diverse proprietà funzionali delle cellule T di memoria convenzionali e potrebbero ulteriormente espandersi e differenziarsi in cellule esaurite dalla progenie dopo il trattamento con ICB9. Nel complesso, questi risultati hanno corroborato l'importanza della LN nel montare l'immunità antitumorale.
Il linfonodo funge da punto critico nel facilitare l'innesco e l'attivazione delle cellule T CD8+ specifiche del tumore, fornendo una base strutturale e segnali biologici10. Diversi tipi di cellule tumorali spesso seminano il linfonodo sentinella (SLN, il primo LN che drena un tumore primario) prima della disseminazione sistematica11. La presenza di metastasi SLN è legata a scarsi risultati nel cancro umano e i modelli preclinici hanno mostrato che le cellule tumorali in TdLN potrebbero diffondersi a organi distanti sia attraverso i vasi linfatici che attraverso i vasi sanguigni dei linfonodi 12,13,14,15. La biopsia SLN rappresenta ora una procedura standard per guidare le successive decisioni terapeutiche in molti tipi di tumori solidi, evitando la resezione non necessaria di LN16,17 non coinvolti. Anche per i LN coinvolti, rimane controverso se e quando sia necessaria la resezione chirurgica, poiché diversi studi hanno dimostrato che la rimozione dei LN regionali non ha mostrato un miglioramento della sopravvivenza globale rispetto a quelli che hanno ricevuto radioterapia o terapia sistemica senza resezione regionale18,19. Un'interpretazione è che la LN metastatica (mLN) con malattia microscopica possa mantenere una certa capacità di educare le cellule immunitarie e fornire alcuni benefici terapeutici. Quindi, è di fondamentale importanza chiarire come le metastasi di LN influenzino la risposta immunitaria antitumorale, in particolare le proprietà e le funzioni di TdLN-TTSM.
Fino ad ora, sia i dati preclinici che quelli clinici hanno rivelato alcune alterazioni strutturali e cellulari in mLN20. Tuttavia, i cambiamenti dinamici delle cellule T CD8+ tumore-specifiche durante le metastasi dei LN non sono stati delineati. Pertanto, lo sviluppo di un modello convincente di metastasi LN è necessario per ulteriori indagini. In effetti, diversi studi hanno riportato modelli murini mLN in modi diversi 14,21,22. Ad esempio, le metastasi spontanee nei LN ascellari sono state condotte attraverso l'impianto di cellule di carcinoma mammario 4T1 nel cuscinetto adiposomammario 22. In un altro studio, Reticker-Flynn et al. hanno generato linee cellulari di melanoma con un'elevata incidenza di diffusione dal tumore primario sottocutaneo ai LN attraverso l'inoculazione seriale di cellule tumorali coltivate da tessuti mLN dissociati (nove round)14. Un altro modello comunemente usato è stato preparato mediante l'iniezione di cellule tumorali nel cuscinetto plantare e i loci metastatici si sarebbero formati nel LN22 popliteo. In particolare, è difficile valutare i tempi precisi dell'intervento perché le metastasi dei LN in questi modelli non sono sempre fedeli.
Nel presente studio, è stato stabilito un modello metastatico murino di LN attraverso l'iniezione intranodale di cellule B16F10-GP23,24, generate dall'inserzione mediata da CRISPR/Cas9 della sequenza genica della glicoproteina del virus LCMV (GP) nel genoma della linea cellulareB16F10 9. Quindi, questi topi sono stati trasferiti con cellule P14 che ospitano recettori transgenici delle cellule T (TCR) che riconoscono specificamente l'epitopo H-2Db GP33-41 25,26 e la dinamica sistemica e locale delle cellule T CD8+ antigene-specifiche durante le metastasi LN potrebbe essere studiata. Il nostro disegno sperimentale fornisce un modello utile per lo studio delle risposte immunitarie, in particolare delle cellule T CD8+ antigene-specifiche durante le metastasi dei LN che esclude la perturbazione delle cellule T CD8+ astanti. Questi risultati influenzerebbero le opzioni di trattamento clinico sull'opportunità di rimuovere o trattenere l'mLN e getterebbero nuova luce sulla manipolazione dell'mLN per ottenere i massimi benefici terapeutici.
I topi C57BL/6J (riferiti ai topi B6) e i topi transgenici naïve P14 9,27 utilizzati avevano un'età compresa tra 6 e 10 settimane e un peso di 18-22 g. Sia i maschi che le femmine sono stati inclusi senza randomizzazione o accecamento. Tutti gli studi sugli animali sono stati condotti in conformità con le linee guida del Comitato Istituzionale per la Cura e l'Uso degli Animali dell'Università Agraria di Qingdao.
1. Preparazione del terreno e dei reagenti
2. Preparazione della sospensione cellulare B16F10-GP
3. Inoculazione ectopica di cellule B16F10-GP nella regione inguinale bilaterale dei topi
4. Trasferimento adottivo di cellule T P14 in topi portatori di tumore
5. Resezione del tumore primitivo
NOTA: Assicurarsi che tutti gli strumenti chirurgici siano sterilizzati in autoclave prima dell'uso. Sterilizzare l'area operatoria all'interno della cabina di biosicurezza con etanolo al 75%, seguita da irradiazione UV per almeno 30 min. Indossare camici, cappelli, maschere e guanti sterili puliti durante l'intervento chirurgico.
6. Iniezione intranodale di cellule B16F10-GP nel linfonodo inguinale
NOTA: Dopo l'eliminazione bilaterale del tumore, le cellule B16F10-GP sono state iniettate nel linfonodo inguinale unilaterale e il PBS è stato iniettato nell'altro lato.
Il diagramma schematico di questo disegno sperimentale è mostrato nella Figura 1A. Un totale di 5 x 105 cellule B16F10-GP in 100 μL di PBS sono state impiantate per via sottocutanea (s.c.) nella regione inguinale bilaterale di topi CD45.2 C57BL/6J. Dopo 7 giorni, a questi topi portatori di tumore è stata iniettata per via intraperitoneale (i.p.) 4 mg di CTX, seguita dal trasferimento adottivo di 5 x 105 cellule CD45.1+P14 attraverso l'iniezione endovenosa (e.v.) della coda. Quando i tumori sono cresciuti fino a circa 3-5 mm di diametro (circa 7 giorni dopo il trasferimento delle cellule P14), i tumori primari sono stati resecati e 5 x 104 cellule B16F10-GP in 20 μL di PBS sono state iniettate direttamente nel linfonodo inguinale unilaterale. Il linfonodo inguinale sull'altro lato è stato iniettato con volumi uguali di PBS. La colorazione rappresentativa dell'ematossilina e dell'eosina (H&E, 100x) del linfonodo non metastatico (nLN) e del linfonodo metastatico (mLN) nei punti temporali indicati è mostrata nella Figura 1B. La struttura di nLN era intatta. Nella fase iniziale della metastasi dei LN (D8), l'mLN era parzialmente occupato da cellule tumorali (freccia nera) e c'è ancora un po' di area residua con linfociti che non sono stati invasi dalle cellule tumorali (freccia rossa). Mentre nella fase avanzata della metastasi del LN (D18), il mLN è pieno di cellule tumorali accompagnate da angiogenesi tumorale e piccoli linfociti. Le cellule P14 attivate recuperate in TdLN hanno prodotto alti livelli di IFN-γ dopo stimolazione del peptide GP33-41 9,31. Qui, le percentuali di cellule P14 attivate sono state analizzate attraverso la citometria a flusso in diversi punti temporali e la strategia di gating è mostrata nella Figura 2. La frequenza delle cellule T CD8+ antigene-specifiche nel sangue periferico in fase iniziale (D8) e tardiva (D18) è rispettivamente del 2,81% e dell'1,48% (Figura 3A). È stato riportato che le cellule T CD8+ specifiche per il tumore risiedono strettamente nel dLN durante la tumorigenesi e che le cellule del donatore non drenanti hanno recuperato cellule limitate del donatore33. La percentuale di cellule P14 antigene-specifiche in nLN è rimasta stabile durante le metastasi di LN. Curiosamente, le cellule T CD8+ antigene-specifiche in mLN sono state potenziate transitoriamente nella fase iniziale, evidenziata dalla maggiore frequenza delle cellule P14 rispetto alle nLN, mentre è diminuita bruscamente nella fase avanzata (Figura 3B).

Figura 1: Diagramma schematico del disegno sperimentale. (A) I topi C57BL/6J (CD45.2+) vengono impiantati con 5 x 105 cellule tumorali B16F10-GP sulla regione inguinale bilaterale. Dopo 7 giorni, questi topi vengono iniettati per via intraperitoneale con 4 mg di CTX e seguiti dal trasferimento adottivo di diverse cellule P14 marcate congenemente (CD45.1+) il giorno successivo. Quando i tumori crescono fino a circa 3-5 mm di diametro (circa 7 giorni dopo il trasferimento delle cellule P14), i tumori primari vengono resecati, quindi 5 x 104 cellule B16F10-GP in 20 μL di PBS vengono iniettate direttamente nel linfonodo inguinale unilaterale e il linfonodo inguinale sull'altro lato viene iniettato con volumi uguali di PBS. (B) Colorazione rappresentativa dell'ematossilina e dell'eosina (H&E,100x) dei LN. Abbreviazioni: s.c. = sottocutaneo; CTX= ciclofosfamide; i.v. = per via endovenosa; Sac = sacrificio; nLN = LN non metastatico; mLN = LN metastatico. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: Strategia di gating per l'analisi della citometria a flusso. Strategia di gating utilizzata per identificare le cellule T CD8+ specifiche dell'antigene attivato derivate dal donatore. Abbreviazioni: L/D = vivo/morto. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: Dinamica delle cellule T CD8+ antigene-specifiche durante le metastasi dei LN. La proporzione di cellule T CD8+ antigene-specifiche in (A) sangue periferico, (B) nLN e mLN in diversi punti temporali. Abbreviazioni: nLN = LN non metastatico; mLN = LN metastatico. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Gli autori dichiarano di non avere interessi contrastanti.
Il disegno sperimentale qui presentato fornisce un utile modello riproduttivo per gli studi delle cellule T CD8+ antigene-specifiche durante le metastasi linfonodali (LN), che esclude la perturbazione delle cellule T CD8+ astanti.
Questo lavoro è stato sostenuto dalla National Science Foundation for Outstanding Young Scholars of China (n. 82122028 a LX), dalla National Natural Science Foundation of China (n. 82173094 a LX), dalla Natural Science Foundation di Chong Qing (n. 2023NSCQ-BHX0087 a SW).
| provetta da centrifuga da 1,5 mL | KIRGEN | KG2211 | |
| siringa da insulina 100 U | BD Biosciences | 320310 | |
| Provetta conica da 15 mL | CASTORO | 43008 | |
| 2,2,2-tribromoetanolo (Avertin) | Sigma | T48402-25G | |
| 2-metil-2-butanolo | Sigma | 240486-100ML | |
| 70 μ m filtro cellulare in nylon | BD Falcon | 352350 | |
| APC anti-topo CD45.1 | BioLegend | 110714 | clone:A20 |
| Linea cellulare B16-GP | Beijing Biocytogen Co.Ltd, Cina | Custom | |
| BSA-V (albumina sierica bovina) | Bioss | bs-0292P | |
| piatto per coltura cellulare | BEAVER | 43701/43702/43703 | |
| centrifuga | Eppendorf | 5810R-A462/5424R | |
| ciclofosfamide | Sigma | C0768-25G | |
| Ciclofosfamide (CTX) | Sigma | PHR1404 | |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium | Gibco | C11995500BT | |
| EDTA | Sigma | EDS-500g | |
| Tubi FACS | BD Falcon | 352052 | |
| siero fetale bovino | Citometro a flusso Gibco | 10270-106 | |
| BD | FACSCantometro II | ||
| PorLab Scientific | HM330 | ||
| isoflurano | RWD scienze della vita | R510-22-16 | |
| KHCO3 | Sangon Biotech | A501195-0500 | |
| Kit di colorazione a cellule morte nel vicino infrarosso fissabile LIVE/DEAD, per eccitazione a 633 o 635 nm. | Tecnologie per la vita | L10199 | |
| porta-ago | RWD Scienze della vita | F31034-14 | |
| NH4Cl | Sangon Biotech | A501569-0500 | |
| paraformaldeide | Beyotime | P0099-500ml | |
| PE anti-topo TCR Vα 2 | BioLegend | 127808 | Clone:B20.1 |
| Penna Strep Glutammina (100x) | Gibco | 10378-016 | |
| PerCP/Cy5.5 anti-topo CD8a | BioLegend | 100734 | Clone:53-6.7 |
| RPMI-1640 | Sigma | R8758-500ML | |
| sodio azide | Sigma | S2002 | |
| pinza chirurgica | RWD Life Science | F12005-10 | |
| forbici chirurgiche | RWD Life Science | S12003-09 | |
| filo di sutura | RWD Life Science | F34004-30 | |
| tripsina-EDTA | Sigma | T4049-100ml |