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La terapia con cellule T con recettore dell'antigene chimerico (CAR) ha rivoluzionato l'immunoterapia oncologica con notevole successo clinico in molteplici neoplasie ematologiche come la leucemia linfoide cronica, la leucemia linfoblastica acuta, il linfoma a grandi cellule B e il mielomamultiplo 1,2,3,4,5. Dalle prime approvazioni regolatorie, il numero di prodotti a cellule CAR T e pazienti trattati è aumentatocostantemente 6. A seconda del prodotto specifico e dell'indicazione clinica, le dosi tipiche di infusione variano da circa 2 × 106a 5 × 108cellule T CAR+ perpaziente 7. Dosi elevate di infusione sono necessarie per ottenere un'efficace eliminazione tumorale e un controllo a lungo termine della malattia, ma sono associate a sfide cliniche e pratiche. Numeri cellulari elevati possono aumentare il rischio di effetti collaterali gravi come la sindrome da rilascio delle citochine (CRS) e la sindrome da neurotossicità associata alle cellule effettori immunitari (ICANS), entrambe dipendenti dalladose 8. Inoltre, produrre un numero sufficiente di cellule CAR T funzionali è una sfida per pazienti fortemente pretrattati o linfodepleti, e il processo può essere logisticamente impegnativo e costoso per i centridi trattamento 9.
Nonostante queste difficoltà, le terapie con cellule CAR T mirate al CD19 raggiungono tassi di remissione completa del 70%-90% nei pazienti con neoplasie recidivanti o refrattarie delle cellule B, dimostrando un impatto clinicotrasformativo 10,11,12. Tuttavia, la terapia con cellule CAR T affronta sfide rilevanti che ne limitano l'efficacia a lungo termine. Gli ostacoli chiave includono la perdita o la riduzione dell'antigene, la persistenza insufficiente delle cellule CAR T e l'esaurimentofunzionale 9. L'esaurimento delle cellule T CAR - caratterizzato da capacità proliferativa ridotta, attività antitumorale compromessa e scarsa persistenza - rappresenta una causa vitale di non risposta ericaduta 13. Le cellule CAR T esaurite presentano una funzione degli effettori ridotta, un'espressione persistente di recettori inibitori e una produzione difettosa di citochine dovuta all'esposizione cronica agli antigeni e ai microambienti tumoraliimmunosoppressivi 14. Studi clinici hanno dimostrato che la perdita della persistenza funzionale delle cellule CAR T è associata a un aumento del rischio diricaduta 11,15,16,17. Poiché un'attività in vivo prolungata sembra essere un importante indicatore di successo terapeutico, comprendere la durabilità e la capacità di uccidere sostenuta dei prodotti a cellule CAR T è un obiettivo importante sia nella ricerca preclinica che traslazionale. Di particolare interesse è la capacità delle cellule T CAR di riconoscere e lisare ripetutamente le cellule tumorali per lunghi periodi - la cosiddetta 'serial killing' - poiché questa proprietà fornisce una misura funzionale di persistenza e resistenzaall'esaurimento 18.
Questo articolo fornisce un protocollo dettagliato per eseguire saghi di serial killing utilizzando la piattaforma di impedenza xCELLigence Real-Time Cell Analysis (RTCA), inclusa una procedura di lavaggio opzionale che consente il riutilizzo delle piastre di saggio, note anche come piastre E, migliorando così l'efficienza dei costi senza compromettere le prestazioni del saggio. La motivazione per sviluppare un tale protocollo deriva dalle limitazioni dei saghi convenzionali di citotossicità, che tipicamente offrono solo letture statiche e di endpoint. Approcci comuni, come il rilascio del cromo-51, i saggi di lattato deidrogenasi (LDH) o i saggi di vitalità basati su citometria di flusso richiedono etichette, richiedono flussi di lavoro intensivi e sono limitati a punti temporalidefiniti 18,19. Ancora più importante, non riescono a catturare facilmente la cinetica dinamica di uccisione durante stimolazioni prolungate o più cicli di esposizione ad antigeni, una situazione direttamente collegata alla persistenza delle cellule CAR T e all'esaurimentofunzionale 18.
La piattaforma xCELLigence RTCA colma queste lacune fornendo un monitoraggio cinetico, senza etichettatura e in tempo reale, della vitalità della cella target tramite impedenzaelettrica 20. Le cellule target tumorali aderenti vengono inserite su piastre E rivestite di microelettrodi d'oro, dove il loro attacco e proliferazione aumentano l'impedenza misurata, riportata come Indice Cellulare (CI)21. Con l'uccisione mediata da CAR T, le cellule bersaglio vengono uccise e si staccano, portando a un rapido calo dell'impedenza20. Questa lettura in tempo reale consente una valutazione continua della citotossicità per ore o giorni senza la necessità di ulteriori etichette oreagenti 22. Le cellule T CAR, essendo non aderenti, non contribuiscono al segnale di impedenza, permettendo una separazione netta tra letture di effettore ebersaglio 23. Poiché i dati vengono registrati in modo continuo, i ricercatori possono condurre protocolli di stimolazione a più round in cui le cellule CAR T vengono ripetutamente trasferite ed esposte a nuove cellule tumorali bersaglio, consentendo una misurazione diretta di come evolve la capacità di uccidere neltempo 24. Questo imita gli incontri ripetuti con l'antigene che le cellule CAR T sperimentano in vivo e fornisce una lettura funzionale delle loro capacità citotossiche.
Questo saggio di serial killing basato sull'impedenza è ideale per ricercatori che valutano la funzione delle cellule CAR T in contesti preclinici, inclusa ottimizzazione dei costrutti, confronti funzionali e test di potenza. Questo protocollo richiede il sistema xCELLigence RTCA e l'uso della E-Plate 96. Sebbene ampiamente applicabile a modelli tumorali aderenti, non è direttamente adatto alle colture in sospensione senza strategie di immobilizzazione o ancora. Poiché le misurazioni di impedenza da sole riflettono solo l'aderenza e la vitalità della cellula bersaglio, si raccomandano analisi complementari come la citometria a flusso o i saggi sulle citochine per caratterizzare completamente l'attivazione, la proliferazione e la dinamica di esaurimento delle cellule CAR T. Il protocollo include passaggi designati che permettono il prelievo di cellule e sopranattivi per queste letture aggiuntive, consentendo una valutazione più completa della funzionalità delle cellule CAR T.