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Research Article
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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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
化学療法と放射線標準治療のリンパ球除去および免疫調節効果は、T細胞免疫療法の抗腫瘍効果を高めるために活用することができます。EGFRvIII特異的キメラ抗原受容体(CAR)T細胞を作製し、膠芽腫の標準治療の文脈でそれらを投与する方法を概説します。
Adoptive T cell immunotherapyは、悪性神経膠腫を特異的に標的とし、排除するための有望な戦略を提供します。T細胞は、神経膠腫抗原に特異的なキメラ抗原受容体(CAR T細胞)を発現するようにex vivoで操作できます。養子移植されたCAR-T細胞の増殖と機能は、標準治療の化学療法および放射線療法のリンパ球減少作用および殺腫瘍作用によって増強することができる。神経膠腫特異的抗原であるEGFRvIIIを標的とするCAR-T細胞を作製し、神経膠芽腫の標準治療のマウスモデルと組み合わせた場合の有効性を評価する方法について説明します。T細胞は、抗EGFRvIII CAR遺伝子を含むレトロウイルスベクターによる形質導入によって操作されます。腫瘍担持動物は、テモゾロミドのコースと、臨床標準治療をモデル化するように設計された用量レジメンでの全脳照射による宿主条件付けを受けます。その後、CAR-T細胞をプライミングした宿主に静脈内投与します。この方法は、標準治療の文脈でCAR-T細胞の抗腫瘍効果を評価するために使用できます。
神経膠芽腫(GBM)は、最も一般的な原発性悪性脳腫瘍であると常に致命的である。ケア化学療法および放射線療法の非特異的に結合された標準の外科的切除が完全にこの疾患を有する患者における1未満の15ヶ月の予後不良をもたらす、悪性細胞を排除することができない。対照的に、免疫療法は、腫瘍細胞を特異的に標的化するための正確なアプローチを提供し、したがって、担保毒性2-4リスクの減少と非常に効果的な治療プラットフォームとして機能する可能性がある。キメラ抗原受容体(車を)を発現するようにex vivoでを設計し 、T細胞が腫瘍免疫療法のための多目的な戦略を提供します。是正は、複雑な、完全長の主要組織適合性の代わりに、一つ以上の細胞内のT細胞シグナル伝達分子(単数または複数)を有する抗体の細胞外可変領域を融合することによって生成される(MHC)は、T細胞受容体5を拘束性。抗体様抗原のこのモードrecognitiには、反応性の抗原特異的T細胞はMHCの非存在下で認識腫瘍抗原に応答することを可能にし、実質的に無限の抗原レパートリーに適合させることができる。
腫瘍抗原の多様に対して設計さCARのT細胞は、診療所6-9に前臨床有効性と優れた将来性を示している。具体的には、GBM、上皮成長因子受容体変異体III(EGFRvIIIの)、細胞表面10上に発現される腫瘍特異的な変異を標的CAR T細胞プラットフォームの文脈において、神経膠腫を有するマウス11の生存を延長することが示された。汎用性にもかかわらず、しかし、CAR養子療法の臨床的利点は、完全に起因する腫瘍関連免疫抑制および免疫回避12-16ならびに確立およびin vivoで抗原特異的T細胞を維持する際の課題の一部は、実現されていない。免疫療法とケア(SOC)の標準を活用することは、潜在的にこれらのLのいくつかを克服することができる模造品、両方の前臨床および臨床の場で強化された有効性になる。
切除後GBMのためのSOCは、高用量のテモゾロミド(TMZ)、DNAアルキル化剤17、及び全脳照射(WBI)から成る1。これらの治療は、腫瘍MHC発現18-20および死腫瘍細胞17,19,21,22による抗原の脱落のアップレギュレーションを介して、腫瘍ワクチンと相乗作用することが推定される。実際、前臨床設定における免疫ベースの治療法の強化された抗腫瘍効果にTMZ 20,23-またはWBI 18,24リードの追加。さらに、多くの非特異的な細胞傷害性化学療法のように、TMZは、養子療法プラットフォーム27-29に対するホスト空調手段として活用することができる全身リンパ球25,26を引き起こすことが知られている。 TMZ媒介リンパ球枯渇は、ADOPの効力の増大をもたらす、抗原特異的T細胞の頻度及び機能を増強することが示されている頭蓋内腫瘍30に対して電性治療プラットフォーム。 CAR療法の文脈では、リンパ球枯渇は、内因性サプレッサーT細胞31の数を減らし、従って、抗腫瘍活性11,34を増強サイトカイン33削減競争を介して恒常的増殖32を誘導することの両方によってホスト調節手段として機能する。 GBM SOCと免疫療法のプラットフォーム間の相乗関係を考えると、SOCの文脈における新規養子療法とワクチンプラットフォームを評価する有効性に関する意味のある結論を引き出すために重要である。
このプロトコルでは、(処理タイムラインについては図1を参照)のEGFRvIII陽性頭蓋内腫瘍を有するマウスにおけるTMZとWBIと一緒にマウスのEGFRvIII特異CARのT細胞の生成および静脈内投与のための方法を概説する。簡単に言えば、CAR T細胞は、レトロウイルス形質導入によりエクスビボで行われる。ヒト胚腎臓(HEK)293T次いで、細胞を採取し、並行して培養し、活性化マウス脾細胞を形質導入するために使用されるウイルスを生成する(CARベクトルとしたpCL-エコプラスミドを含む)、DNA /脂質複合体を用いてトランスフェクトされる。 CARの生成の過程において、EGFRvIIIの陽性頭蓋内腫瘍を有するマウスのホストは、臨床SOCに匹敵する用量で分画した全脳X線照射および全身TMZ処置を投与する。 CAR T細胞を、lymphodepletedホストに静脈内に送達される。
腫瘍を有するマウスにテモゾロミドの(1)投与、腫瘍を有するマウスの(2)全脳照射、(3)トランスフェクション、(4)、脾臓摘出及びT細胞の調製、(5:以下の手順は、7つの別々の相に記載されている腫瘍を有するマウスに)形質導入、(6)CAR T細胞培養および収穫、及び(7)CARのT細胞の投与。これらの相は6〜7日にまたがると並行して行われるいくつかのステップで構成されています。
このプロトコルは、10匹のマウスは、10 7 CAR T細胞それぞれで処理した実験計画に基づいている。これは、10 8 CAR T細胞が必要とされることを意味する。収率は、生存能力の損失を口座に5×10 7 -1×10 8で過大評価されるべきである。以下のプロトコルは、約200×10 6個の細胞を生成するためにスケーリングされる。次いで、細胞を既存のKR158B星状細胞腫またはB16メラノーマ細胞株から開発、9日確立同系のEGFRvIII陽性頭蓋内腫瘍でメスのC57BL / 6マウスに静脈内投与される。 CAR T細胞の生成に付随し、担癌マウスをlymphodepletive TMZた(60mg / kg)およびWBI(16.5グレイ)の臨床的に適切な用量で投与される。
マウスは、デューク大学医療センター(DUMC)での病原体を含まない条件下で維持して飼育した。全ての動物実験は、デューク大学機関によって承認されたプロトコルに従って実施したアル動物管理使用委員会(IACUC)。
担癌マウスへのテモゾロミドの1.管理
日〜4 0:
担癌マウスの2.全脳照射
日2〜4:
3.トランスフェクション
-1日目:
0日目:
4.脾臓摘出とT細胞の調製
0日目:
5.トランスダクション
1日目:
2日目:
6. CAR T細胞培養および収穫
3日目および4:
5日目:
担癌マウスへ7 CAR T細胞の管理
5日目:
CAR T細胞を、EGFRvIIIのCARレトロウイルスベクター11での形質導入によって生成されます。このベクターは、MSGV1は、マウス幹細胞ウイルス(MSCV)の長い末端反復配列、拡張ギャグ領域およびエンベロープスプライス部位(スプライスドナー、sdは、スプライスアクセプター、sa)の、およびウイルスが含まSFGtcLuc_ITE4ベクトル35から開発されたパッケージングシグナル(ψ)。マウスCD8TMと並行して、ヒト抗EGFRvIIIの一本鎖可変フラグメント(scFv)で139を含むEGFRvIIIのCARは、CD28、4-1BB、およびCD3ζの細胞内領域は、下流のレトロウイルスベクターのNcoI部位にクローン化した( 図3) 。
形質導入の後、CAR T細胞を定量することができるし、フローサイトメトリーにより表現型。 EGFRvIIIのCAR T細胞は、ストレプトアビジン - フィコエリトリン(SA / PE)からなる2色のパネルを視覚化することができるbiotynlated EGFRvIIIの誘導多量体および抗CD3 FITC - 結合。文化や形質導入PROTの使い方ここで説明ocolsは、私たちは日常的にマウス脾細胞の55から70までパーセント( 図4A)11の間でCARの発現を観察します。あるいは、是正もヤギ抗ヒト以前36に記載されているのF(ab ')2 -ビオチンプライマリおよびSA / PE二次抗体を用いて発現のために染色することができる。 CARのT細胞はさらに二色CARパネルの他の蛍光標識抗体を添加することによって表現型することができる。例えば、CD8およびCD4染色の20%がCD4 + T細胞( 図4B)であるが、形質導入のCARの70%が、CD8 + T細胞であることを示している。この発現プロファイルとCARのT細胞は、容易に脳へのトラフィックおよび頭蓋内腫瘍を治療するために示されている。
| 体重 | ボリューム | |||
| 25グラム | 0.50ミリリットル | |||
| 0.48ミリリットル | ||||
| 23グラム | 0.46ミリリットル | |||
| 22グラム | 0.44ミリリットル | |||
| 21グラム | 0.42ミリリットル | |||
| 20グラム | 0.40ミリリットル | |||
| 19グラム | 0.38ミリリットル | |||
| 18グラム | 0.36ミリリットル | |||
| 17グラム | 0.34ミリリットル | |||
| 16グラム | 0.32ミリリットル | |||
| 15グラム | 0.30ミリリットル | |||
| 14グラム | 0.28ミリリットル | |||
| 13グラム | 0.26ミリリットル | |||
| 12グラム | 0.24ミリリットル | |||
| 11グラム | 0.22ミリリットル |
| D | D | #画分 | BED | SOC |
| 16.5 | 5.5 | 3 | 62 | GBM |
| 14 | 7 | 2 | 63 | GBM |
| 20 | 4 | 5 | 60 | GBM |
| 12 | 6 | 2 | 48 | LGA|
| 16 | 4 | 4 | 48 | LGA |
| 21 | 3 | 7 | 52.5 | LGA |
| 12 | 3 | 4 | 30 | メット |
| 16 | 2 | 8 | 32 | メット |
表2:臨床的に関連する生物学的に等価な放射線量を放射線量はBED = D [1 + dの/(α/β)]、D =総用量はd =分割線量、およびα/β= 2)に従って計算した。マウス宿主にWBIとして投与総用量は、番目の点で示されている電子配信分数の用量およびそれらの線量分画によってモデル化されるヒト用量。モデルの目的のために、BEDは、標準治療であるために悪性腫瘍も示されている。

図1:担癌マウスの治療と同時エキソビボ CAR生成のためのタイムラインケア療法の標準と全脳照射を4日間腫瘍移植(A)の後に始まる。この時間間隔の間に、CAR T細胞が生成され、培養されたex vivoで (B)を 、ホストコンディショニングのフルコース後に配信される。

図2:レイアウトと放射線照射のための設定を行います。X線は、所望の投与量(A)に応じて選択さ可変の持続時間で、320 40kVおよび10mAの線量測定に応じて配信される。 X線放射の焦点視野は狭いを2.5cmの領域である。 (C)は、X線ビームの一端から見た図、鎮静させた動物は、頭が最も高いX線強度の領域にあるようにグリッド(B)に従って配置されている。約4の動物は、このグリッドレイアウト(B、D)に応じてX線投与の1過程で照射下に置くことができる。リードチューブはWBI(D)曝露のみ頭を残して、身体を保護するために使用される。

図3:変更されたSFGtcLuc_ITE4レトロウイルスベクター、MSGV1は、CARのT細胞の形質導入および生成のために使用したザ。マウスCD8TM、CD28、4-1BB、およびCD3ζの細胞内領域を有するタンデムヒト抗EGFRvIIIの単鎖可変フラグメント(scFv)139を含むEGFRvIIIのCARインサートは、LTR(マウス幹細胞ウイルス(MSCV)長い末端反復に隣接している)。 CARインサートの上流に拡張ギャグ領域およびエンベロープスプライス部位(スプライスドナー、sdは、スプライスアクセプター、sa)の、およびウイルスのパッケージングシグナル(ψ)である。

図4:EGFRvIIIの是正はT細胞の表面で発現される形質導入後48時間は、T細胞がLEEKKGNYVVTDHC-K(ビオチン)-NH 2 /ストレプトアビジンPEからなる多量体を使用してEGFRvIIIの是正の表面発現について染色した。同じドナーからの形質導入T細胞はまた、陰性対照として染色した。データは、駅に陽性CAR T細胞(y軸)の数を示し発現は、60.9%(A)であることが判明したT細胞マーカーとしてCD3 +細胞にゲートPE結合EGFRvIIIのマルチマー(x軸)によってining。 CD4-PerCP標識-のCy5.5およびCD8-APCについて染色CARのT細胞が、それぞれ21.7%と70.9パーセント、(B)の発現プロフィールを示す。
著者には宣言すべき利益相反はありません。
化学療法と放射線標準治療のリンパ球除去および免疫調節効果は、T細胞免疫療法の抗腫瘍効果を高めるために活用することができます。EGFRvIII特異的キメラ抗原受容体(CAR)T細胞を作製し、膠芽腫の標準治療の文脈でそれらを投与する方法を概説します。
著者は、CARレトロウイルスコンストラクトを提供してくださったローラ・ジョンソン博士とリチャード・モーガン博士に感謝したいと思います。著者らはまた、全脳照射の線量測定を支援してくれたGiao Ngyuenに感謝します。この研究は、NIH NCIの助成金1R01CA177476-01によって支援されました。
| pCL-Eco レトロウイルス パッケージングベクター | Imgenex | 10045P | CARレトロウイルスを生成するヘルパーベクター |
| Concanavalin A | Sigma Aldrich | C2010 | T細胞の増殖とウイルス形質導入を誘導する非特異的マイトジェン |
| レトロネクチン | ClonTech/Takara | T100B | T細胞のレトロウイルス形質導入を促進する |
| リポフェクタミン 2000 | Life Technologies | 11668-019 | トランスフェクション試薬 |
| DMEM、高グルコース、ピルビン酸 | Life technologies | 11995-065 | HEK293 培地 |
| RPMI 1640 | Life Technologies | 11875-093 | T 細胞培養培地 |
| Opti-MEM I Reduced Serum Medium | Life Technologies | 11058-021 | トランスフェクション培地 |
| 200 mM L-Glutamine | Life Technologies | 25030-081 | T細胞培養培地サプリメント |
| 100 mM ピルビン酸ナトリウム | 生命技術 | 11360-070 | T 細胞培養培地サプリメント |
| 100X MEM 非必須アミノ酸溶液 | 生命技術 | 11140-050 | T 細胞培養培地サプリメント |
| 55 mM 2-メルカプトエタノール | 生命技術 | 21985-023 | フリーラジカルを除去する還元剤 |
| ペニシリン-ストレプトマイシン (10,000U/ml) | ライフテクノロジー | 15140-122 | T細胞培養培地サプリメント |
| ゲンタマイシン (50 mg/ml) | ライフテクノロジー | ズ 15750-060 | T細胞培養培地サプリメント |
| GemCell 米国起源 胎児ウシ血清 | ジェミニバイオプロダクツ | 100-500 | in vitro細胞増殖ウ |
| シ血清アルブミン(BSA)、フラクションV&ndashのための成長因子と栄養素を提供します。標準グレードの | ジェミニバイオ製品 | 700-100P | は、レトロウイルスのレトロネクチンコーティングプレートへの非特異的結合をブロック |
| します Pharm Lyse(10倍濃縮物) | BD Biosciences | 555899 | 脾細胞処理中に赤血球を溶解 |
| 70 μm 滅菌細胞ストレーナー | Corning | 352350 | 脾細胞処理中に大きな組織粒子をろ過します |
| Poly-D-Lysine 100 mm BioCoat 培養皿 | Corning | 356469 | HEK293細胞接着を促進し、トランスフェクション |
| [header] | |||
| テモゾロミド | Best Pharmatech | N/A | 投与日に調製した凍結乾燥粉末 |
| ジメチルスルホキシド | シグマライフサイエンス | D2650 | テモゾロミドの完全な溶解に必要 |
| 生理食塩水 | ホスピーラ | IM 0132 (5/04) | テモゾロミドとケタミン/キシラジンの溶媒 |
| ケタテシアHCl | ヘンリー・シャイン アニマルヘルス | 11695-0701-1 | ケタミン溶液 |
| AnaSed | Lloyd Inc | N/A | キシラジン滅菌溶液 100 mg/ml |