このプロトコルは、腫瘍浸潤リンパ球 (TIL) と共培養された患者由来の結腸直腸癌 (CRC) オルガノイド モデルを作成して、それらの相互作用と治療の可能性を研究する方法を説明しています。このモデルは、腫瘍微小環境における免疫応答を調査し、個別化CRC治療のためのTILベースの治療の有効性を予測するための前臨床プラットフォームを提供します。
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このプロトコルは、腫瘍浸潤リンパ球 (TIL) と共培養された患者由来の結腸直腸癌 (CRC) オルガノイド モデルを作成して、それらの相互作用と治療の可能性を研究する方法を説明しています。このモデルは、腫瘍微小環境における免疫応答を調査し、個別化CRC治療のためのTILベースの治療の有効性を予測するための前臨床プラットフォームを提供します。
結腸直腸がん(CRC)は、世界で3番目に多いがんです。腫瘍浸潤リンパ球(TIL)は、CRCの重要な予後マーカーとして同定されています。TILの治療的応用は、黒色腫および子宮頸がんにおいてすでに有望な結果を示しています。ただし、CRC治療におけるそれらの使用は探索段階にとどまっています。TILの有効性を評価するための適切な in vitro モデルは現在入手できず、この分野のさらなる進歩を妨げています。患者由来オルガノイド(PDO)モデルは、元の腫瘍組織の特性を厳密に保持し、患者間の不均一性を反映しており、CRCとTILの相互作用を研究するための優れたプラットフォームを提供します。この研究では、新たに切除された腫瘍組織から患者由来のCRCオルガノイドモデルを確立し、続いてTILを単離および拡大する方法について説明します。このシステムにより、CRCオルガノイドとTILの共培養が可能になり、TILを介した細胞毒性と免疫応答の評価が可能になります。オルガノイドのTIL殺傷効果を分析することにより、個別化されたCRC治療のためのTILベースの免疫療法の潜在的な結果を予測できます。さらに、TILのさらなるエンジニアリングにより、TILの抗腫瘍効果が向上する可能性があり、より効果的な細胞療法を開発するための有望な戦略が提供されます。このPDO-TIL共培養モデルは、TIL療法の前臨床評価とCRCの個別化治療戦略のための強力なツールを提供します。
結腸直腸がん(CRC)は、世界で最も蔓延し致死的ながんの1つであり、公衆衛生上の大きな課題となっています1。手術、化学療法、免疫療法などの治療法が進歩しているにもかかわらず、大腸がん患者、特に転移性疾患の患者さんの予後は依然として不良です。腫瘍微小環境(TME)は、がんの進行と治療反応の形成に重要な役割を果たしており、腫瘍浸潤リンパ球(TIL)は、がんに対する免疫応答に影響を与える主要な要素として浮上しています2。腫瘍内に見られる免疫細胞の多様な集団であるTILは、CRCの重要な予後マーカーとして特定されており、高レベルのTIL浸潤はしばしばより良い臨床転帰と関連しています3。最近の研究では、メラノーマ4 や子宮頸がん5などの他のがんでもTILの治療可能性が強調されており、TILベースの免疫療法が有望な有効性を示しています。
しかし、一部のがん種におけるTILの成功にもかかわらず、CRCへの応用は依然として進行中の研究分野です。CRCの複雑さと不均一性は、免疫抑制性腫瘍微小環境と相まって、効果的なTILベースの免疫療法に課題を提示しています6。CRC腫瘍は、制御性T細胞(Treg)、骨髄由来サプレッサー細胞(MDSC)、および腫瘍関連マクロファージ(TAM)の存在を特徴とする、免疫抑制性の高いTME7を示すことが多く、これらはすべてTIL機能を能動的に阻害します。さらに、CRC細胞は、PD-L1などの免疫チェックポイント分子を頻繁に発現し、TILを介した殺傷をさらに妨げる可能性があります8。さらに、CRC腫瘍の遺伝的不均一性は、免疫抑制性間質と相まって、TILが腫瘍細胞を効果的に標的化して排除する能力を複雑にし、黒色腫および子宮頸がんで見られるのと同じレベルの成功を達成することをより困難にします9。現在の研究における重大なギャップは、CRCとTILの間の相互作用を正確にシミュレートできる適切な in vitro モデルが不足していることです。このようなモデルは、CRC治療におけるTILの可能性を評価し、個別化治療戦略のためのTILの適用を最適化するために不可欠です。
患者由来オルガノイド(PDO)は、ヒトのがんをモデル化するための強力なツールとして浮上しています10。これらの3D培養物は、患者の腫瘍組織に由来し、元の腫瘍の組織学的および遺伝的特性を密接に模倣しており、従来の2D細胞株と比較して腫瘍生物学をより正確に表現することができます。PDOモデルはまた、患者間の不均一性を保持し、個別化医療アプローチ11に理想的です。CRCでは、PDOは薬物スクリーニングおよび腫瘍生物学の研究に使用されてきた12が、免疫応答の評価、特にTILの文脈におけるPDOの使用は依然として限られている。PDO免疫細胞共培養モデルの設計では、微小環境の複雑さと実験的な制御性のバランスをとる必要があります。マクロファージや樹状細胞などの成分はバイオミミクリーを強化することができますが、末梢血単核細胞(PBMC)は、そのアクセスのしやすさから主流の選択肢となっています。しかし、PBMCは腫瘍特異的T細胞の割合が低く、単球亜集団が微小環境の安定性を妨げる可能性がある13。対照的に、TILは腫瘍反応性クローンを自然に濃縮し、in situ消耗表現型を持っているため、結腸直腸癌の免疫回避メカニズムを正確に分析するための優れたモデルとなっています。
この研究の目的は、CRC PDOとTILの共培養システムを確立することにより、CRCにおけるTILを介した抗腫瘍反応を評価するための新しい in vitro プラットフォームを開発することです。このモデルにより、CRC PDOに対するTIL細胞毒性の直接評価と、患者固有の状況での免疫応答の分析が可能になります。このシステムを利用することで、CRCに対するTILベースの免疫療法の可能性についてより深い洞察が得られ、工学的アプローチを通じてTILの有効性を高める戦略の探求を支援することができるかもしれません。以前の方法は、TILの数が少ない14によって制限されていました。ほとんどの場合、PBMCは最初にPDOと2週間共培養され、その後、腫瘍特異的TILをPBMCから拡大し、さらにPDOと共培養して細胞毒性効果を観察しました15。ただし、このアプローチでは、モデリング時間が長くなり、全体的な歩留まりが低くなるという問題もあります。対照的に、記載された方法では、より小さな腫瘍組織サンプルからのPDOおよびTILの単離および確立が可能になり、それらを直接共培養することができる。このアプローチは、方法論と効率性の両面で、より利便性が高い可能性があります。最終的に、このシステムは、TIL治療の前臨床評価のための強力なツールを提供し、CRC患者の転帰を改善する可能性のある個別化治療戦略への道を開くことを目指しています。
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ヒト由来物質を用いた実験は、すべてヘルシンキ宣言に則り、大連大学附属中山病院倫理委員会(承認番号:KY2023-206-1)で事前承認を得ています。書面によるインフォームド コンセントは、この研究に臨床検体を提供したすべての患者から得られました。この研究で使用した試薬と機器は、 材料表に記載されています。
選択基準には、病理学的に確認された原発性結腸直腸癌組織、十分なサンプルサイズ (≥1 cm3)、ネオアジュバント療法 (化学放射線療法または標的療法) の病歴がないこと、および署名されたインフォームド コンセントが含まれていました。除外基準は、壊死または線維化が50%を超えるサンプルの質の低さ、重篤な感染症または自己免疫疾患の同時存在、他の悪性腫瘍の病歴、および患者の参加拒否が含まれていました。
1. 細胞培養試薬の調製
2. 患者由来の組織処理
3. PDOモデルの確立とTIL文化
4. TILの精製と膨張
5. PDOの組織学とIHC特性評価
6. TILのIF特性評価
7. PDOとTILの共培養システム
8. フローサイトメトリーによるTILの機能アッセイ
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CRC PDOの確立と特性評価
腫瘍標本はCRC患者から採取した。新たに切除したCRC腫瘍組織を使用してPDOおよびTILを確立し、その後、PDO-TIL共培養実験に採用しました(図1)。

図1:実験ワークフロー全体の概略図。 CRC PDOの確立、TILの拡大、共培養アッセイなど、実験デザインの一連のステップを概説した図。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリ...
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この研究では、患者由来の CRC 組織を利用して腫瘍細胞と TIL の両方を取得し、そこから PDO が確立され、TIL が拡張されます。次に、これら2つのコンポーネント間の相互作用を共培養システムを通じて調査します。
以前の研究では、TILは複雑な器具19 を使用して、または腫瘍組織懸濁液20から直接抽出された。しかし、これらの方法では、限られた腫瘍サンプルから短時間で十分な数のTILを生成できないことが多く、その結果、その広範な適用が制限されています。Young-TIL培養16 の開発により、TIL製造プロセスが大幅に簡素化されました。TILは、黒色腫21、子宮頸がん22、およびその他の腫瘍型23を含む研究で広く使用されてきまし...
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著者は何も開示していません。
この研究は、中国国家自然科学基金会[82172822]の支援を受けました。大連科学技術局のハイレベル人材イノベーション支援プログラム[2021RD02];遼寧省科学技術プログラム共同計画[2024JH2 / 102600067];遼寧省国際科学技術協力プロジェクト[2024JH2 / 101900006]。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| アドバンスドDMEM/F-12 | ギブコ | 12634028 | |
| 2-メルカプトエタノール | シグマ | 63689 | |
| 4%パラホルムアルデヒド | BBIの | E672002-0100 | |
| 7-AAD | バイオレジェンド | 420403 | |
| A83-01 | トクリス | 2939 | |
| B27サプリメント | ギブコ | 17504-44 | |
| CD107a-PE-シアニン7 | バイオレジェンド | 328618 | |
| CD279-PE | バイオレジェンド | 329906 | |
| CD3モノクローナル抗体(OKT3) | インビトロゲン | 14-0037-82 | |
| CD3-FITC型 | バイオレジェンド | 300406 | |
| CD45 (細胞内ドメイン) (D9M8I) | CST | 13917秒 | |
| CD4-APC/シアニン7 | バイオレジェンド | 300518 | |
| CD8-APCの | バイオレジェンド | 344722 | |
| CDX-2 | MXBの | RMA-0631 | |
| CK20 | MXBの | キット-0025 | |
| CK7 | MXBの | キット-0021 | |
| Dylight 488、ヤギ抗ウサギ IgG | アブキン | A23220 | |
| Dylight 549、ヤギ抗マウス IgG | アブキン | A23310 | |
| EGFの | ペプロテック | AF-100-15 | |
| エプカム | CST | 36746T | |
| ウシ胎児血清 (FBS) | セルマックス | SA211.02 | |
| FGF10 | ペプロテック | 100-26 | |
| ガストリン(人間) | トクリス | 3006 | |
| グルタマックス 100倍 | ギブコ | 35050-061 | |
| ヘペス | シグマ | H4034 | |
| ヘペス | シグマ | H4034 | |
| ヒトCD3+細胞分離キット(RUO) | RWDの | K1201-10 | |
| ヒトIFN-γ組換えタンパク質 | ペプロテック | 300-02-20UG | |
| キ-67 | CST | 9449秒 | |
| マトリゲル | コーニング | 354234 | |
| N-アセチルシステイン | シグマ | A9165 | |
| ニコチンアミド | シグマ | N0636 | |
| ニボルマブ(抗PD-1) | セラーク | A2002 | |
| ペニシリン/ストレプトマイシン | シグマ | V900929 | |
| ペニシリン-ストレプトマイシン | NCMバイオテック | C100C5 | |
| プリモシン | インビボゲン | アント-pm-1 | |
| RBC溶解バッファー | サーモビトロゲン | 00-4300-54 | |
| 組換えヒトIL-2(キャリアフリー) | バイオレジェンド | 589104 | |
| RPMI1640 | ギブコ | ||
| SB202190 | セラーク | S1077 | |
| トリパンブルー染色 0.4% | サーモビトロゲン | T10282 | |
| Ultra-LEAF精製抗ヒトCD28抗体 | バイオレジェンド | 302934 | |
| Ultra-LEAF精製抗ヒトCD3抗体 | バイオレジェンド | 317325 | |
| Y-27632 | セラーク | S1049 |
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