In de afgelopen jaren, auto T-cel therapie is een van de meest prominente doorbraken in kanker immunotherapie voor gerecidiveerd en refractaire hematopoietische maligniteiten. Met de recente Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) goedkeuring van CD19-gestuurde auto T cellen voor acute lymfoblastische leukemie, niet-Hodgkin lymfoom, en diffuus groot B-cellymfoom, en de aanwijzing van doorbraak therapie voor B-celmaturatie antigeen (bcma)-geleide auto T-cellen voor multipel myeloom, deze technologie heeft grote opwinding in de wetenschappelijke gemeenschap gegenereerd en heeft talrijke basis, toegepaste en klinische studies wereldwijd1,2,3, 4,5. In januari van 2019 werden meer dan 700 klinische studies geregistreerd in de database van de klinische proef (clinicaltrials.gov); ongeveer 450 van deze studies waren ofwel begonnen of actief rekruteren van patiënten. Het merendeel van de klinische proeven zijn gericht op hematologische maligniteiten, en klinische proeven met behulp van auto T-cellen gericht op CD20, CD22, en bcmas, naast CD19, zijn lopende als goed6,7. Terwijl de meeste van de proeven zijn met behulp van autologe auto t-cel therapie, een groot aantal van hen zijn ook het verkennen van het nut van allogene auto t-cellen8,9,10. Ondanks veelbelovende resultaten met hematologische maligniteiten, het gebruik van auto T cellen te richten op solide tumoren is gebleken dat veel moeilijker in de kliniek om een verscheidenheid van redenen, met inbegrip van maar niet beperkt tot het ontbreken van goede doelen die uitsluitend worden uitgedrukt in de tumor, de heterogeniteit van solide tumoren en tumor "ontsnappen", en de moeilijkheid die auto T cellen hebben in de toegang tot de tumor micro omgeving11,12,13,14, 15. er is een kritieke behoefte aan de ontwikkeling van solide tumor-specifieke auto T-cellen die deze belemmeringen voor de werkzaamheid en het probleem van "op doel-off tumor" toxiciteit kunnen overwinnen. Hoewel een veelheid van in vitro en in vivo benaderingen gerechtvaardigd zijn in het ontwerp en testen van auto T-cellen, is een robuuste en voorspellende in vitro potentie test van primair belang16,17.
Om de potentie van auto T-cellen te beoordelen, zijn verschillende in vitro-methoden ontwikkeld. Over het algemeen kunnen deze potentie-assays worden onderverdeeld in twee brede categorieën, afhankelijk van of ze (i) direct de cytolytische activiteit van auto-t-cellen tegen doel tumorcellen meten, of (II) surrogaat markeringen zoals cytokines die door de auto t-cellen worden vrijgegeven als ze de doelcellen doden. Technieken die cytolytische activiteit direct meten omvatten de chromium-51 release assay (CRA)18, op Imaging gebaseerde assays die apoptosis van doelcellen meten met behulp van fluorescentie sondes19,20, en Flowcytometrie assays die apoptotic doelcellen detecteren21. In deze testen worden auto-T-cellen meestal medegekweekt met doelcellen die vooraf zijn gelabeld met radioactieve of fluorescerende sondes, gevolgd door een passende meting. Hoewel het al lange tijd beschouwd als de gouden standaard in het veld vanwege de gevoeligheid, de CRA heeft een aantal nadelen. Ten eerste is het een eindpunt test en geeft het geen kinetische informatie. Ten tweede moeten de doelcellen worden gelabeld met chromium-51 die de neiging heeft om uit de cellen te Leach en de achtergrondruis22aanzienlijk kan verhogen. Tot slot zijn er goede voorzorgsmaatregelen en verwijdering van het radioactieve afval nodig. Alternatieve assays, die bijproducten van de auto T-cel interactie met doelcellen als een indicatie van de potentie meten, omvatten de kwantatie van verschillende cytokines vrijgegeven door auto T cellen met behulp van ofwel flow cytometrie gebaseerde methoden of enzym-gebonden immunosorbent assays. Nogmaals, dit zijn endpoint assays die de cumulatieve afgifte van de cytokines op een bepaald tijdstip meten en dus mogelijk niet noodzakelijkerwijs de feitelijke cytolytische activiteit van de auto T-cellen weerspiegelen.
Bij het ontwikkelen van een potentie test, met name een die de vrijgave criteria voor een cel-gebaseerde therapie zoals een auto T-cel definieert, is het van cruciaal belang dat de assay minimale manipulaties en hands-on tijd omvat, omdat elke interactie een andere variabele is die moet worden verantwoord en de algehele robuustheid en consistentie van de assay kan verminderen. Bovendien, de interactie van de auto T cellen met de tumorcellen is een dynamisch proces, en het verstrekken van informatie over deze dynamische interacties, zoals de snelheid van cytolysis, is van primair belang voor de potentie evaluatie. Met deze criteria in gedachten ontwikkelden we een label vrije kinetische potentie test voor auto T-cellen die gebruikmaakt van het RTCA-platform (real-time Cell Analysis) van xCELLigence. xCELLigence maakt gebruik van gespecialiseerde microtiterplaten (E-plates) die gouden biosensoren ingebed in de bodem van elke put bevatten. Werken met ofwel aanhandende solide tumorcellen, of vloeibare kankercellen die zijn getethering met behulp van specifieke antilichamen, deze biosensoren bewaken in real-time auto T-cel-geïnduceerde veranderingen in het doelcel nummer, celgrootte, celsubstraat gehechtheid sterkte, en celcelinteracties (d.w.z. barrièrefunctie)17,23,24,25,26,27,28. De workflow is eenvoudig en omvat het simpelweg zaaien van de doelcellen in de putjes van E-Plates, gevolgd door de toevoeging van de auto T-cellen aan verschillende Effector-to-target verhoudingen (Figuur 1). Naarmate de biosensoren continu de levensvatbaarheid van de doelcellen bewaken, worden de gegevens automatisch in real-time weergegeven.
In de afgelopen 15 jaar is de xcelligence test gevalideerd voor het beoordelen van de potentie van Natural Killer (NK) cellen, t-cellen, auto t-cellen, controlepunt remmers, bispecifieke antilichamen, oncolytische virussen en een aantal combinatietherapieën17,29,30,31,32,33,34. Onlangs werd de xCELLigence potentie test geëvalueerd voor t-cellen die T-cel receptor (TCR) fabriceren35. Hier rapporteren we het gebruik van de RTCA-systeem voor het evalueren van de in vitro potentie van auto T-cellen ontworpen om te richten op solide tumoren en vloeibare tumoren in klinische therapieën.