우리는 비바이러스성 잠자는 숲속의 미녀 트랜스포존 시스템을 사용하여 진균 병원체를 표적으로 하는 키메라 항원 수용체-자연 살해자(CAR-NK) 세포를 생산하기 위한 transfection 프로토콜을 간략하게 설명합니다. 항원 특이적 활성화를 평가하기 위해 공학적 세포를 Aspergillus fumigatus 생식관과 공동 배양하고 IFN-γ 분비를 측정했습니다.
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방법 논문
우리는 비바이러스성 잠자는 숲속의 미녀 트랜스포존 시스템을 사용하여 진균 병원체를 표적으로 하는 키메라 항원 수용체-자연 살해자(CAR-NK) 세포를 생산하기 위한 transfection 프로토콜을 간략하게 설명합니다. 항원 특이적 활성화를 평가하기 위해 공학적 세포를 Aspergillus fumigatus 생식관과 공동 배양하고 IFN-γ 분비를 측정했습니다.
키메라 항원 수용체(CAR) 기반 세포 요법은 혈액 악성 종양 치료에서 인상적인 효능을 보여주었습니다. 최근에는 감염성 질환에 대한 치료법이 개발되고 있지만, 진균 감염을 대상으로 하는 연구는 여전히 부족합니다. 최적의 표적을 식별하고 세포 제품을 최적화하기 위해 키메라 항원 수용체-자연 살해자(CAR-NK) 세포를 엔지니어링하는 방법을 개발하고 곰팡이에 의한 자극에 대한 반응을 평가했습니다. 이 논문은 비바이러스성 잠자는 숲속의 미녀 전이 시스템을 사용하여 곰팡이 표적에 맞춘 CAR-NK 세포를 생성하는 간단하고 강력한 방법을 설명합니다. NK-92 세포는 플라스미드로 인코딩된 CAR 트랜스포존과 함께 minicircle DNA(MC)로 벡터화된 hyperactive transposase SB100X로 transfection됩니다. Transfection 효율은 1주일 후에 유세포 분석을 사용하여 평가됩니다. 기능 검사 전에, 전이유전자를 발현하는 세포는 자기 활성화 세포 분류를 사용하여 농축되고 1주일 더 배양됩니다. 항원 특이적 활성화를 평가하기 위해 엔지니어링된 세포를 Aspergillus fumigatus 생식관과 최소 6시간 동안 공동 배양합니다. 그 후, 분비된 인터페론 감마(IFN-γ)의 농도는 효소 결합 면역흡착 분석을 사용하여 측정됩니다.
아스페르길루스 푸미가투스(A. fumigatus)는 어디에나 있는 곰팡이로, 평균적인 사람은 매일 100에서 1,000 사이의 분생포자를 흡입합니다1. 화학요법을 받고 있거나 백혈병을 앓고 있는 환자와 같이 후천성 또는 선천성 면역결핍 환자에서 A. fumigatus는 심각한 침습성 앱세르길루스증을 유발할 수 있습니다. 매년 전 세계적으로 200,000명 이상의 사람들이 아스페르길루스증에 걸립니다. 아졸 유도체를 이용한 예방 및 치료를 위해 항진균제를 사용했음에도 불구하고 사망률은 30%에서 95% 사이를 유지하고 있습니다2,3. 또한, 이 치료법은 심각한 부작용이 있으며, A. fumigatus 배양액의 7%는 이미 아졸 내성을 가지고 있습니다4.
키메라 항원 수용체(CAR)로 조작된 T 세포를 사용한 치료는 악성 질환 치료에 임상적 성공을 보였으며 침습성 아스페르길루스증과 같은 감염성 질환 퇴치에서 유망한 전임상 결과를 달성했습니다 5,6,7,8. 앞서 설명한 A. fumigatus 균사의 세포벽에 있는 단백질을 표적으로 하는 Af-CAR-T 세포는 전임상 모델에서 유망한 결과를 보여주었습니다6.
이식편과 숙주병, 사이토카인 방출 증후군 및 신경독성의 위험이 감소하기 때문에 CAR-NK 세포는 급성 감염에 대한 "기성품" 치료제로서 CAR-T 세포의 귀중한 대안이 될 수 있다9. 또한 NK 세포는 항진균 면역 반응에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났습니다. A. fumigatus로 자극되면 NK 세포는 IFN-ɣ와 같은 사이토카인과 CCL-3 및 CCL-4와 같은 케모카인을 분비하고 세포독성 과립을 방출합니다10,11.
NK-92 세포주는 유전 공학을 위한 NK 세포의 인기 있는 공급원으로, 비교적 간단한 배양 조건에서 빠른 증식 및 증식의 이점을 제공합니다12. 여러 전임상 연구에서 혈액 종양 및 고형 종양 모두에서 CAR 형질 주입 NK-92 세포의 치료 잠재력을 입증했습니다. 안전성, 효능 및 "기성품" 세포 치료제로서의 잠재적 사용을 조사하기 위해 수많은 임상 시험이 진행 중입니다13.
NK 세포에서 높은 transfection 효율과 안정적인 transgene 발현을 달성하는 것은 어려운 일입니다. 바이러스 방법은 높은 효율성을 약속하지만 후속 발암과 함께 삽입 돌연변이의 위험이 있습니다 9,14. 최신 세대의 잠자는 숲속의 미녀(SB) 트랜스포손 벡터는 안정적인 유전자 전달을 위한 안전하고 강력하며 경제적으로 실행 가능한 시스템을 제공하여 바이러스 및 일시적인 비바이러스 유전자 전달 방법의 한계를 극복합니다15.
따라서 이 프로토콜은 생명을 위협하는 침습성 아스페르길루스증 환자를 위한 "기성품" 치료 옵션으로 잠재적으로 작용할 수 있는 Af-CAR-NK-92 세포 생성을 위한 새로운 방법론을 설명합니다. 이 접근법의 효능은 A. fumigatus 균사로 자극할 때 IFN-ɣ의 생산이 증가한 것으로 예시됩니다.
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여기에 설명된 모든 실험은 멸균 조건에서 수행해야 합니다. 이 프로토콜에서는 두 가지 조건, 즉 (I) 대조군 역할을 할 DNA가 없는 모의 형질주입 및 (II) 앞서 설명한 Af-CAR6을 사용한 CAR 형질주입을 보여줍니다. Af-CAR 플라스미드는 CAR의 다운스트림에 절단된 표피 성장 인자 수용체(EGFRt) 서열을 포함하고 있으며, 이는 transfection marker로 사용될 것입니다(보충 그림 S1). 각 조건에 대해 4 × 106 NK-92 셀이 필요합니다.
1. NK-92 세포 배양
2. 비바이러스 트랜스펙션(Non-viral transfection)
3. 유세포 분석을 사용한 transfection 효율 확인
4. MACS(Magnetic-activated Cell Sorting)에 의한 전이유전자 발현 세포의 농축(Enrichment of transgene-expressing cells)
참고: 최적의 결과를 얻으려면 8-10 × 106 셀로 프로토콜을 시작하십시오. 모든 원심분리 단계는 4°C에서 수행됩니다.
5. 기능 테스트
참고: 향후 실험을 위해 RPMI + 20% FBS 매체를 준비하고 사용하십시오.
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transfection, recovery, enrichment 및 expansion을 포함한 Af-CAR NK-92 세포를 생성하는 전체 과정은 약 14일이 소요됩니다. transfection 후, 세포는 2일에 한 번씩 배양되고 분할됩니다. transfection 후 2일 후 첫 번째 분열 동안 세포 생존율이 감소할 수 있습니다. 일반적으로 세포는 형질주입 후 4일 후에 회복되고 증식을 시작하며 48시간의 배가 시간이 걸립니다.
회수 후 transfection 효율이 측정되며 10-20%에 이를 것으로 예상됩니다( 그림 3에 표시된 대표적인 결과). MACS를 통한 EGFR 양성 세포의 농축은 Af-CAR NK-92 세포의 비율을 95% 이상으로 증가시킵니다( 그림 4에 표시된 대표적인 결과).
95% 이상의 Af-CAR ...
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제공된 프로토콜은 비바이러스성 잠자는 숲속의 미녀 전이(transposon) 시스템을 사용하여 곰팡이 병원체를 표적으로 하는 CAR-NK 세포를 생성하는 간단하고 신뢰할 수 있는 방법을 제공합니다. 이 방법은 큰 전이유전자의 안정적이고 영구적인 삽입을 가능하게 하며, 이는 세포의 확장을 가능하게 하여 추가 분석에 필요한 양을 얻을 수 있습니다14,16.
transfection의 성공에 영향을 미칠 수 있는 몇 가지 주요 요인은 세포 수와 생존력, 펄스 강도 및 지속 시간, DNA의 품질 및 수량17을 포함합니다. 시작하기 전에 세포의 건강 상태를 평가하여 최소 90%의 생존력을 보장하는 것이 중요합니다. 상승된 펄스 강도가 세포 집단의 transfection 효율을 향상시킬...
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M.H.: 특허 출원에 대한 발명가 및 CAR 기술과 관련된 특허를 부여받았으며 업계에 부분적으로 라이센스가 부여되었습니다. 공동 창립자 겸 지분 소유자인 T-CURX GmbH, 뷔르츠부르크. 연사 명예: BMS, Janssen, Kite/Gilead, Novartis. 연구 지원: BMS. M. B.는 제약회사 "Eli Lilly and company"의 여행 지원을 보고했는데, 이는 본 연구와 관련이 없습니다. 다른 저자는 이해 상충이 없습니다.
이 프로젝트에 대한 자금 및 지원은 Wilhelm Sander Stiftung, 프로젝트 2020.017.1 to M.H. 및 J.L.에서 제공했습니다. Deutsche Forschungsgemeinschaft (Collaborative Research Center/Transregio 124 Pathogenic fungi and their human host: Networks of interaction-FungiNet; 프로젝트 A8 to M.H. and H.E.).
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| 6 및 96-Well- 세포 배양 플레이트 | Corning Inc. LifeSciences | 83-3736/ 83-3474 | TC 처리된 다중 웰 플레이트, 평평한 바닥, 최적의 세포 부착을 위해 처리, 감마선 조사로 멸균, 비발열성 |
| 7-AAD (7-Aminoactinomycin D) | BD Biosciences | 559925 | 유세포 분석 분석에서 생존 불가능한 세포를 배제하기 위한 사용하기 쉬운 핵산 염료 |
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