Methodenartikel

In Vitro Tumor cel Rechallenge voor voorspellende evaluatie van chimeer antigeen Receptor T cel antitumorale functie

14.9K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/59275

⸱

27 februari 2019

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Hematology & Hematopoietic Cell Transplantation, T Cell Therapeutics Research Laboratory, City of Hope Beckman Research Institute and Medical Center, 2Irell and Manella Graduate School of Biological Sciences, City of Hope Beckman Research Institute and Medical Center

* These authors contributed equally

In dit artikel

Samenvatting

Hier beschrijven we een in vitro co cultuur methode recursief uitdaging tumor-gerichte T-cellen, die het mogelijk voor fenotypische en functionele analyse van antitumorale T cel activiteit maakt.

Samenvatting

Het gebied van chimeer antigeen receptor (auto) T-celtherapie vordert snel met verbeteringen in auto-ontwerp, de benaderingen van de gen-engineering en productie optimalisaties. Een uitdaging voor deze ontwikkelingsinspanningen, echter is de oprichting van in-vitrotests die krachtig selectie van optimale auto T cel producten voor in vivo therapeutische succes kunnen informeren. Standaard in vitro tumor-lysis testen vaak niet na te denken de ware antitumorale potentieel van de auto T cellen als gevolg van de relatief korte co cultuur tijd en hoge T cel tumor/verhouding. Hier beschrijven we een in vitro co cultuur methode om te evalueren van auto T cel recursieve doden potentieel op hoge tumor cel ladingen. In deze bepaling, op lange termijn cytotoxische functie en proliferatieve capaciteit van auto T cellen wordt onderzocht in vitro meer dan 7 dagen met extra tumor doelen aan de co cultuur om de andere dag toegediend. Deze test kan gepaard gaan met profiling T-cel activatie, uitputting en geheugen fenotypen. Met behulp van deze test, hebben we met succes de functionele en fenotypische verschillen tussen CD4 onderscheiden+ en CD8+ auto T cellen tegen glioblastoma (GBM) cellen, als gevolg van hun verschil in vivo antitumorale activiteit in orthotopic xenograft modellen. Deze methode biedt een facile aanpak te evalueren van auto T cel potentie en te verhelderen de functionele verschillen tussen verschillende auto T cel producten.

Inleiding

Immunotherapie met behulp van chimeer antigeen receptor (CAR)-gemanipuleerde T cellen veelbelovende resultaten tegen B-cel maligniteiten1,2,3,4, terwijl het potentieel van gericht op andere tumoren heeft gezien blijft onder strenge onderzoek5,6,7. Grote vooruitgang heeft geboekt om de auto-construct, productieproces en patiënt pre infusie regimes6,7,8te optimaliseren en nieuwe synthetische biologie benaderingen naar verwachting stijgen hun persistentie, veiligheid en tumor specificiteit9,10. Het is echter moeilijk en arbeidsintensief om te beoordelen op de juiste wijze het therapeutisch potentieel van auto T cellen om te begeleiden de beste keuze voor klinische vertaling geweest. Het meest gevestigde model tot nu toe te evalueren van auto T cel functie is in immunodeficiëntie muizen die menselijke tumor xenografts, waarbij auto T-cellen worden onderzocht voor antitumor werkzaamheid en vergeleken in milliliters gestelde cel doses11,12 , 13 , 14 , 15. deze in vivo lymfkliertest onderzoek zijn arbeidsintensief en tijdrovend, vooral wanneer het screenen van grote aantallen van parameters. Verder, in vivo studies kunnen worden gefixeerd door de toegankelijkheid van de muis stammen, dierenverzorgers faciliteiten en dier-behandeling technieken. Daarom is er behoefte aan meer handige in-vitrotests waardoor snelle uitlezingen effector activiteit, die ook getrouw beeld geven van de in vivo antitumorale functie van deze T-cellen.

Conventionele methoden ter bepaling van de cytotoxiciteit van T cellen in vitro hebben gericht op het opsporen van degranulatie, cytokine productie en de mogelijkheid lyse isotoop-geëtiketteerden doelcellen (dat wil zeggen, chroom release assays). Terwijl deze testen informatief zijn voor het definiëren van auto T cel specificiteit en de erkenning van de omgeleide doel, verzuimen vaak na te denken in vivo antitumorale potentieel van gemanipuleerde T cellen12,13,16. In bepaalde gevallen, in vitro toonde activiteit in korte termijn testen doden een omgekeerde correlatie met in vivo antitumorale functie16. Deze inconsistentie is waarschijnlijk het gevolg van hoge effector: target (E:T) ratio's gebruikt in deze in-vitrotests, en daarom het onvermogen om te onderscheiden van auto T cel producten die gevoelig voor uitputting17 zijn. Daarentegen tijdens in vivo tumor uitroeiing T reageren cellen gewoonlijk tegen grote tumor lasten, waardoor meerdere rondes van doden en vervolgens rijden T cel differentiatie en uitputting18,19, 20, dat een van de grote belemmeringen tegen effectieve tumor goedkeuring door auto T is cellen12,,13. Ondertussen doen meest op korte termijn in vitro doden testen ook niet uitlezing verschillen in T-celproliferatie, terwijl dat bij auto T cel behandelde patiënten is de capaciteit voor auto T cel uitbreiding sterk gecorreleerd met klinische reacties4. Dus, de juiste in-vitro-assay zou moeten recapituleren voorwaarden van hoge tumor last, inductie van T cel uitputting, en zorgt voor de uitlezing van de T cel expansie.

Hier beschrijven we een strategie om te evalueren van auto T-cellen voor repetitieve tumor potentieel, met een eenvoudige in-vitro co cultuur assay doden. Andere T cel effector activiteit parameters kunnen tegelijk worden onderzocht, met inbegrip van de target cel doden, auto T cel expansie en geheugen - of uitputting-geassocieerde fenotypen. De resultaten van deze test correleren goed met de in vivo antitumorale werking van auto T-cellen, en kunnen worden benut om de potentie van auto T cel producten beoordelen. We beschrijven een test om te beoordelen van de IL13Ra2-gerichte auto T cellen tegen primaire GBM lijnen21, kan het gemakkelijk worden aangepast aan elk auto T-cel-platform.

Protocol

Onze IRB vereist herziening van dit protocol niet. Wij ontvangen afgedankte verse glioblastoma tumor monsters van de stad van hoop pathologie afdeling die zijn gecodeerd, en ons laboratorium krijgt geen toegang tot de sleutel. We ontvangen de exemplaren met gegevens alleen op voorafgaande behandeling en ziekte staat ten tijde van de biopsie/resectie, met geen identificerende gegevens.

1. Media voorbereiding

  1. Bereiden van neurale stamcellen media voor het kweken van primaire GBM cellijnen: DMEM:F12, 1:50 B27, 5 µg/mL heparine en 2 mmol/L L-glutamine; aangevuld met 20 ng/mL epidermale groeifactor (EGF) en 20 ng/mL basis fibroblast groeifactor (FGF) tweemaal per week (Zie Tabel van materialen).
  2. Bereiden van T cel media: X-VIVO 15 met 10% foetaal kalfsserum (FCS); aangevuld met 70 IE/mL rhIL-2 en 0,5 ng/mL rhIL-15 elke 48 uur (Zie Tabel van materialen).
  3. Co voedingsbodems bereiden: neurale stamcellen media zonder EGF en FGF supplement nemen en voeg toe 10% FCS.
  4. FACS kleurstofoplossing (FSS) bereiden: HBSS, 2% FCS, NaN3 (0,5 g/500 mL).

2. voorbereiding van GBM tumorcellen

  1. Oogst van lage-passage GBM tumor bollen (TSs) door middel van centrifugeren bij 300 x g gedurende 4 min en weggeworpen.
    Opmerking: GBM tumor bollen (TSs) zijn gegenereerd op basis van gereseceerd tumoren zoals eerder beschreven22,23,24, en onderhouden neurale stamcellen media, starterscentra met 5% CO2 bij 37 ° C.
  2. Vooraf warm mede voedingsbodems in een waterbad 37 ° C.
  3. Voeg 1 mL koude accutase tot GBM TSs, TSs distantiëren door pipetteren voor 30-60-s en dissociatie stoppen door toevoeging van 5 mL warme co voedingsbodems.
    Opmerking: GBM TSs moeten niet worden gehouden op accutase voor meer dan 5 min.
  4. Oogst GBM cellen door centrifugeren bij 300 x g gedurende 4 min, weggeworpen en resuspendeer de cellen in 2 mL zuiver co voedingsbodems.
  5. Bepalen van concentratie van de cel met behulp van een cel levensvatbaarheid counter.
    Opmerking: Levensvatbaarheid van de cellen moet > 70%.

3. bereiding van auto T cellen

  1. Minder dan 24 uur vóór de assay, neem 100 µL van gekweekte auto T-cellen in een stroom cytometry buis en voeg toe 2 mL FSS.
    Opmerking: AUTO T-cellen werden gegenereerd zoals eerder beschreven11,21 en gekweekt in T cel media.
  2. Centrifugeren bij 300 x g gedurende 4 min en negeren supernatant.
  3. Voeg 2 mL FSS te wassen van de cellen, centrifuge op 300 x g voor 4 min, en weggeworpen.
  4. Vlek van de cellen met passende antilichaam om aan te geven van de uitdrukking van de auto bij 4 ° C gedurende 30 minuten.
    Opmerking: Bijvoorbeeld, als een auto IL13Rα2-gerichte beschreven eerder25 wordt gebruikt, dan vlekken met anti-IL13 antistof.
  5. Was tweemaal met 2 mL FSS en analyseren van auto exn met behulp van een cytometer stroom.
  6. Bepaal de auto % op T cellen met behulp van het gating strategie afgebeeld in Figuur 1B.
  7. Op de dag van de mede cultuur, oogsten van alle auto T cellen door centrifugeren bij 300 x g gedurende 4 min wordt weggeworpen en resuspendeer de cellen in 2 mL zuiver co voedingsbodems.
  8. Bepalen van concentratie van de cel met behulp van een cel levensvatbaarheid counter.
    Opmerking: Levensvatbaarheid van de cellen moet > 70%.

4. instellen tumor — T celkweek co

  1. Tumorcellen tot een concentratie van met co voedingsbodems 0.16 miljoen/mL verdund.
  2. Gebaseerd op auto %, Verdun auto T-cellen bij een concentratie van 0.04 miljoen auto+ cellen/mL met co voedingsbodems.
    Opmerking: Bijvoorbeeld, als de auto 50 is % en T cel concentratie 0,4 miljoen/mL is, moet een verdunning 1:5 om de uiteindelijke concentratie van 0.04 miljoen auto+ cellen/mL.
  3. Pipetteer 100 µL van verdunde tumorcellen in ieder putje van een 96-Wells flat-onderkant weefselkweek plaat.
  4. Pipetteer 100 µL van verdunde auto T cellen in elk putje waarin tumorcellen en meng goed.
    Opmerking: Elke celcultuur co tumor-T zal worden geanalyseerd op 4 tijd punten. 4-6 wordt gerepliceerd vereist bij misschien wel telkens punt op basis van verschillende analyse, maar < 3 duplo's per tijdstip wordt niet aanbevolen; Zie tabel 1 voor een representatieve platemap.
  5. Het handhaven van de plaat in een 37 ° C, 5% CO2 incubator.

5. tumor cel Rechallenge

Opmerking: Herprovocatie vindt plaats op 2, 4 en 6 dagen post de eerste co cultuur setup(Figuur 1).

  1. Oogst en distantiëren GBM TSs zoals hierboven (stappen 2.1-2.6) beschreven.
  2. Resuspendeer GBM cellen bij een concentratie van 0.64 miljoen/mL.
  3. Bepalen van de co cultuur putten moeten herprovocatie (Zie tabel 1) en zorgvuldig verwijderen boven aan elk putje 50 µL media.
  4. Voeg 50 µL celsuspensie GBM in elk putje en meng goed, dan zet de plaat terug in een 37 ° C, 5% CO2 incubator.

6. de oogst van monsters en stromen van cytometrische analyse

Opmerking: Monsters zal in 1, 3, 5 en 7 dagen post die de eerste co cultuur-installatie, met 1, 2, 3 en 4 rondes van tumor uitdaging, respectievelijk worden geoogst.

  1. Vooraf warm trypsine-EDTA-oplossing 0,05% in 37 ° C waterbaden.
  2. Het bepalen van de putten die moeten oogsten en overdracht van de media in een nieuwe ronde-96-Wells bodemplaat.
  3. Pipeteer 50 µL van trypsine-EDTA in de putten te verteren resterende tumorcellen bij 37 ° C gedurende 5 minuten.
  4. Controleer onder een Microscoop, of dat de cellen hebben losgemaakt van de bodem.
  5. Pipetteer rond de goed onderkant naar resuspendeer vrijstaande cellen en overdracht van trypsine-EDTA met vrijstaande cellen aan de overeenkomstige putjes van de bodemplaat, die ronde-96-Wells.
  6. Centrifuge de ronde-96-Wells bodemplaat 300 x g4 ° C voor 4 min, vervolgens weggeworpen.
  7. Voeg 200 µL per putje van FSS te wassen van de cellen, centrifuge op 300 x g, 4 ° C voor 4 min, dan wordt weggeworpen.
  8. Resuspendeer de cellen in 100 µL per putje FSS met antilichamen (Zie Tabel van materialen) en vlek cellen bij 4 ° C gedurende 30 minuten.
  9. Voeg 100 µL per putje FSS aan cellen, centrifugeer bij 300 x g, 4 ° C voor 4 min, vervolgens negeren supernatant.
  10. Voeg 200 µL per putje van FSS te wassen van de cellen, centrifuge op 300 x g, 4 ° C voor 4 min, dan wordt weggeworpen.
  11. Resuspendeer de cellen met 100-200 µL per putje van FSS met 500 ng/mL DAPI en analyseren van monsters met stroom cytometry.

7. functionele en Phen Otypic analyse van auto T cellen

  1. Haalt de gegevensbestanden van stroom cytometer, en poort van alle levende (DAPI-) cellen (Figuur 1C).
  2. Kwantificeren van tumorcellen door gating de CD45- bevolking en auto T cellen door gating de CD45+, auto + bevolking (Figuur 1C).
    Opmerking: Als de tumorcellen express CD45 (b.v. Raji lymfoom cellen), anti-CD3 kleuring kan worden gebruikt om te onderscheiden van T cellen van tumorcellen.
  3. Perceel tumor cel en auto T celaantal doorheen de tijd.
  4. T-cel activatie identificeren door de co uitdrukking van 4-1BB en CD69.
    Opmerking: Deze oppervlakte markeringen kunnen worden gebruikt voor het analyseren van T cel activatie 6-24 h post eerste co cultuur.
  5. T cel uitputting identificeren door de uitdrukking van PD-1, LAG-3 en TIM-3.
  6. T cel Geheugenstatus identificeren door de uitdrukking van CD45RO en CD62L.

Resultaten

Met behulp van de hierboven beschreven test, wij hebben de potentie van de differentiële effector onderscheiden en doden dynamics gemedieerd door CD4+ en CD8+ auto T cellen. De resultaten die hier gepresenteerd illustreren het verschil tussen CD4+ en CD8+ auto T cellen, gegenereerd op basis van een gezonde donor onafhankelijk van onze vorige publicatie21.

Door middel van een standaard degranulatie assay, we waren in staat om te zien dat beide CD4+ en CD8+ auto T cellen even tegen GBM cellen die uitdrukking geven aan de gerichte antigeen, werd geactiveerd, zoals aangegeven door de uitdrukking van CD107a en intracellulaire cytokine (Figuur 2). Echter, met behulp van de repetitieve tumor uitdaging assay, vonden we dat CD4+ maar niet CD8+ auto T cellen tentoongesteld de mogelijkheid meerdere-ronde doden (Figuur 2B). CD4+ auto T cellen ook bereikt betere uitbreiding ten opzichte van CD8 +-cellen tijdens deze test (Figuur 2C). Het verschil van expansie tussen auto T cel subsets zijn alleen waargenomen van D3 na twee rondes van de uitdaging van de tumor (1:12 E:T), terwijl het verschil van cytotoxiciteit werd waargenomen beginnen bij de D5 na drie rondes van tumor uitdaging (1:20 E:T), waaruit blijkt dat op korte termijn tests mislukt ophelderen van verschillen in de sterkte van verschillende auto T cel producten. Wanneer de 1:1 gemengd CD4+ en CD8+ auto T cellen werden toegepast op deze test, ze bleken te overtreffen CD8+ maar niet CD4+ auto T cellen op lange termijn cytotoxiciteit (Figuur 2B). De uitbreiding van CD8+ auto T cellen werd geïnduceerd door de mede toegepaste CD4+ cellen, terwijl CD4+ auto T cel expansie was geremd in aanwezigheid van CD8+ cellen (Figuur 2C).

Om uit te leggen van het mechanisme dat de effector activiteit tussen CD4 onderscheidt+ en CD8+ auto T cellen, we eerst bevestigen dat 24u na eerste mede cultuur, beide CD4+ en CD8+ auto T cellen waren vergelijkbaar geactiveerd (Figuur 3 A). Ondertussen, zoals aangegeven door CD45RO en CD62L expressie, beide CD4+ en CD8+ auto T cellen toonde een overgang van centrale geheugen (CD45RO+, CD62L+) naar effector geheugen (CD45RO+, CD62L-) fenotype tijdens herhaalde tumor uitdaging (Figuur 3B). Dan wij de cellen bij de D3 van deze bepaling gekenmerkt, een tijd voordat de auto T cel subsets begonnen met het weergeven van functioneel verschil. T cel uitputting werd gekenmerkt door de co uitdrukking van remmende receptoren PD-1, LAG-3 en TIM-315,21, waaruit bleek dat CD8+ auto T cellen zijn gevoeliger voor de uitputting in vergelijking met CD4+ auto T cellen () Figuur 3 C). verder geen verschil was te zien op CD8+ auto T uitputting van de cel in de aanwezigheid/afwezigheid van mede toegepaste CD4+ cellen (Figuur 3C), die aangeeft dat CD8 CD4-geïnduceerde+ auto T cel expansie is niet een betere effector functie zijn gekoppeld.

Samen, de resultaten van deze test geïdentificeerd die CD4+ auto T cellen CD8 presteerde beter dan+ cellen specifiek in op de lange termijn cytotoxiciteit. Ondanks de gelijkaardige op korte termijn cytotoxiciteit (1-3 dagen, eenmaal rechallenged), CD4+ auto T cellen aanhoudende effector functie op repetitieve tumor uitdaging, terwijl CD8+ cellen werd uitgeput en nagelaten controle tumor celgroei. Wanneer de twee subsets waren gemengd, CD4+ auto T cellen vergemakkelijkt de expansie van CD8+ auto T cellen, maar de status van de uitputting van CD8+ cellen werden niet verbeterd, resulterend in het gebrek aan synergie-effect tussen de twee groepen. Soortgelijk verschil tussen CD4+ en CD8+ auto T cellen werd gezien in een in vivo model als eerder beschreven21. Inderdaad, CD8+ auto T cellen waren in staat om op korte termijn goedkeuring van de tumor maar gevolgd bemiddelen met antigeen-positief herhaling; in contrast, CD4+ auto T cel behandeling resulteerde in lange termijn tumor uitroeiing21, die doet denken aan hun potentieel van de repetitieve doden met behulp van de herprovocatie in vitro assay.

figure-results-1
Figuur 1 : Schema en analyse strategie van repetitieve uitdaging assay. (A) Schema en tijdlijn van repetitieve tumor uitdaging assay. Voor elk putje, werden auto T-cellen eerst samen met PBT030-2 GBM cellen (4.000 auto + cellen, 16.000 tumorcellen) gekweekt en opnieuw met 32.000 tumorcellen uitgedaagd om de andere dag (D2, D4 en D6). Analyse van de cel van de tumor en auto T celaantal, evenals auto T cel fenotype wordt uitgevoerd op D1, D3, D5 en D7. (B) vóór de oprichting van de co cultuur Gating strategie om te bepalen van auto % in T cellen. (C) Gating strategie van levende cellen en tumorcellen auto T-cellen van de bepaling herhaalde uitdaging. (D) Tumor cellen nummer op verschillende tijdstippen van de bepaling van de herprovocatie, samen met untransduced T-cellen worden gekweekt. Foutbalken = ±SEM. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

figure-results-2
Figuur 2 : Terugkerende uitdaging assay onthult verschillen in doden en proliferatieve potentie CD4+ en CD8+ auto T cellen. (A) degranulatie en intracellulaire cytokine kleuring van CD4+ en CD8+ auto T cellen na 5U van co cultuur met GBM cellen (E:T = 1:1). (B) CD4+, CD8+ of gemengd (CD4:CD8 = 1:1) auto T-cellen werden toegepast op repetitieve uitdaging assay en levensvatbare tumorcellen werden gekwantificeerd. p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0.001 vergeleken met CD4+, one-way ANOVA met Bonferroni van meerdere vergelijkingstests. (C) CD4+ en CD8+ auto T cel expansie tijdens herhaalde tumor uitdaging assay. Vergelijking van (links naar rechts) CD4+ vs CD8+, enkele deelverzameling; CD4+ vs CD8+, binnen de "gemengde" groep; CD4+, single vs gemengd; CD8+, single vs gemengd. p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0.001 met behulp van een ongepaard Student t -test. Foutbalken = ±SEM. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

figure-results-3
Figuur 3 : Analyse van T cel fenotype tijdens herhaalde uitdaging assay. (A) 4-1BB en CD69 vlekken op auto T-cellen bij de D1 van de test. (B) CD45RO en CD62L vlekken van auto T cellen alvorens te herprovocatie assay (input) en op de D3 en D7 van de test. (C) mede expression van PD-1, LAG-3 en TIM-3 op auto T-cellen bij de D3 van de test. (Boven) Gating strategieën T cellen uiten van 1, 2 of 3 remmende receptoren worden geïdentificeerd. (Onder) Vergelijking van: CD4+ cellen (één subset), CD8+ cellen (één subset), CD8+ cellen (binnen de "gemengde" groep). Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

figure-results-4
Tabel 1: De kaart van de representatieve plaat van herprovocatie setup.

Discussie

Deze repetitieve tumor cel uitdaging assay biedt een handige aanpak om te evalueren van auto T cel functionele potentie, met behulp van een in vitro setup dat de last van de hoge tumor in vivo tumor modellen is gekoppeld recapituleert. Tijdens deze 7-daagse assay, auto T cellen ondergaan vier rondes van tumor uitdaging (eerste co cultuur en 3 x herprovocatie), creëren een omgeving waar uitgeput T-cellen kunnen verliezen hun vermogen om te reageren op de uitdaging van de tumor ondanks een krachtige eerste reactie. Tumor cel eliminatie en auto T cel expansie vertegenwoordigen twee fundamentele uitlezingen die kunnen worden verkregen uit deze assay, terwijl de fenotypen van auto T cellen kunnen gemakkelijk worden geanalyseerd door kleuring van dagbouw of intracellulaire markeringen die aangeven van T cel activatie, uitputting en/of geheugen. Deze bepaling is ook handig te combineren met niet-vertekende analyse van auto T cellen transcriptome Proteoom of fosfor-Proteoom21,26, en T-cel polyfunctionality heeft aangenomen om te voorspellen klinische reacties27. Tumorcellen kunnen bovendien ook worden getest voor hun adaptieve reactie tegen T-cel-immuniteit zoals cytokine secretie28. Aangezien monsters worden geoogst op meerdere tijdstippen, voorziet deze bepaling niet alleen statische, maar ook dynamische analyse van auto T cel gedrag wanneer reageren op overtollige aantal tumorcellen.

De bepaling is bijzonder krachtig in vergelijking van de effector potentie van auto T cellen gericht op het zelfde antigeen, maar met verschillende ontwerpen en/of productieprocessen. We hebben deze test gebruikt om te identificeren die CD4+ auto T cellen waren kunnen bemiddelen superieure lange termijn effector functie dan CD8+ cellen21. Het was ook te zien dat in vivo werkzaamheid van de auto was gecorreleerd met de cytotoxiciteit op latere tijdstippen (D5-D7) tijdens deze assay, verder benadrukken de noodzaak van het gebruik van repetitieve tumor uitdaging voor in vitro auto T cel evaluatie. Hoewel GBM cellen werden gebruikt als het voorbeeld van doelcellen hier, deze bepaling kan zonder problemen worden aangenomen tot een combinatie van verschillende T-cel-tumor. Met name kan auto T cel gedrag ook variëren bij verschillende antigeen dichtheden en engineering kankercellen aan verschillende niveaus van gerichte antigenen verstrekt het gereedschap om te onderzoeken sequentiële moleculaire gebeurtenissen op auto erkenning29express. Deze test kan dus ook worden benut om de onderzoeken van het patroon voor activering van bepaalde auto T cellen tegen verschillende doelen.

Aangezien de levensvatbaarheid van de cellen van het doel en de auto T cel expansie twee upfront uitlezingen van deze test zijn, is het essentieel dat alle co culturen met levensvatbare beginnen (> 70%) tumor en T-cellen. Bij het uitvoeren van de herprovocatie processen, moet de actie van zuigen media (stap 5.3) tumor en T-cellen in de bodem van de putten, om niet te introduceren geen onnodige variaties van de graven van de cellen niet verstoren. Bij het uitvoeren van deze test op opschorting doel cellijnen, is het aanbevolen om de oogst van de resterende cellen door centrifugeren voordat tumor cel herprovocatie.

Een beperking van deze bepaling is dat de setup-parameters (E:T ratio's van de eerste mede cultuur en herprovocatie) moet worden aangepast op basis van verschillende combinaties van de auto-tumor. Bijvoorbeeld, als de tumorcellen express een grote mate van immuno-remmende molecules (zoals PD-L1), een hogere ratio van E:T is het raadzaam gezien het feit dat de algehele efficiëntie doden is verminderde in vergelijking met de PD-L1-low tumorcellen. Voordat u de test op nieuwe auto-tumor combinaties toepast, een pilot-studie wordt aanbevolen om te bepalen van de optimale omstandigheden, waardoor meestal de meest potente auto T cellen getest in de bepaling te elimineren > 80% van de tumorcellen op het eindpunt. Aangezien de cel direct contact nodig is voor de auto T cellen gemedieerde doden, mochten de tumorcellen fluorescentie-label, vervolgens het panel van flow cytometrische analyse dienovereenkomstig moet worden aangepast (bijv als de tumorcellen GFP-label, dan ieder FITC-geconjugeerd antilichamen mag niet worden gebruikt).

De klinische activiteit van auto T cellen tegen B-cel maligniteiten heeft geleid tot twee FDA-goedgekeurde geneesmiddelen. Het antwoord heeft echter aanzienlijke variatie geleerd over verschillende patiënten27,30,31, die was te correleren met de fenotypische eigenschappen van de auto producten30toegelicht. Deze test van de uitdaging in vitro repetitieve tumor verder biedt een aanpak om functioneel testen de auto effector potentie naast de fenotypische karakterisaties en polyfunctionality cytokine productie, en zorgt voor hogere-throughput screening van klinische producten in vergelijking met in vivo tumor modellen met behoud van de voorspellende trouw. Over het algemeen kan deze test worden gebruikt voor functionele test van de T cel voor auto T cel ontwerp, preklinische en klinische ontwikkeling.

Openbaarmakingen

De constructie van de auto in dit werk beschreven zijn gelicentieerd door Mustang Bio., Inc., waarvoor S.J.F. en C.E.B. royalty's te betalen ontvangen. Alle andere auteurs verklaren geen potentiële belangenconflicten.

Dankbetuigingen

Dit werk werd gesteund door subsidies van het California Institute voor regeneratieve geneeskunde (CIRM) grant TR3-05641 en NIH grants P30 CA33572 (cores). D.W. wordt ondersteund door NCI fellowship 1F99CA234923-01.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
0.05% Trypsin/0.53mM EDTA in HBSS zonder Calcium en MagnesiumCorningMT25051CI
1 M HepesIrvine Scientific9319
200 mM L-GlutamineCambrex Bio Science17-605E
4',6-diamidino-2-fenylindole, dihydrochloride (DAPI) - FluoroPure kwaliteitInvitrogenD21490
AccutaseInnovative Cell TechnologiesAT104
Aldesleukin Proleukin (rhIL-2)Novartis OncologyNDC 0078-0495-61
Anti-CD137, PEBD Biosciences5559564B4-1
Anti-CD19, PE-Cy7BD Biosciences557835SJ25C1
Anti-CD3, PERCPBD Biosciences340663SK7
Anti-CD4, FITCBD Biosciences340133SK3
Anti-CD45, PERCPBD Biosciences3406652D1
Anti-CD45RO, PEBD Biosciences561137UCHL1
Anti-CD62L, APCBD Biosciences559772DREG-56
Anti-CD69, APCBD Biosciences340560L78
Anti-CD8, APC-Cy7BD Biosciences348793SK1
Anti-IL-13, PEBD Biosciences340508JES10-5A2
Anti-LAG-3, PEeBiosciences12-2239-413DS223H
Anti-PD-1, APC-Cy7BioLegend329921EH12.2H7
Anti-TIM-3, APCeBiosciences17-3109-42F38-2E2
B-27 Serum-Vrij Supplement (50x)Invitrogen17504-044
Corning 96 Well Clear Flat Bottom Polystyrene TC-Behandelde Microplates, Individueel Verpakt, met Deksel, Stérile (Product #3596)Corning Life Sciences3596
Gedefinieerd foetaal bovien serum,HI IRHyclone LabsSH30070.03IH
DMEM F-12 50:50 (1x) zonder GlutamineMediaTech, Inc.15-090-CV
DMEM High Gluc w/o L-Glu, Na Pyr 1 LInvitrogen11960051
DMEM-Ham's F12 50:50 Mengsel met L-glutamine en 15 mM HEPESFisher ScientificMT10092CV
HBSSIrvine Scientific9224
Heat-Inactivated FCSHycloneSH30070.03
Heparine Sodium(1.000 U/mL)American Pharmaceutical401811B
MACSQuantMilteni Biotech Inc.BIS013220 
PBS 1x W/CA & MGIrvine Scientific9236
PBS met 1 mM EDTA (Geen Ca2+ of Mg2+)VWR Scientific ProductsPB15009A
Recombinant human EGFR&D Systems236-EG-200
Recombinant human FGFR&D Systems233-FB
rhIL-15 Working Dilution (10 ng/µL)CellGenix, US OperationstF0297
Sodium Azide (NaN3)SigmaS8032
Sorvall ST40RThermo Scientific41693700
TC-HEPES BUFFER (1 M) SOLN 100ML IRVINE SCIENTIFIC CORP6472
Tecnol Procedure MaskKimberly-Clark47117
X-VIVO 15LonzaBW04-744Q

Referenties

  1. Porter, D. L., et al. Chimeric antigen receptor T cells persist and induce sustained remissions in relapsed refractory chronic lymphocytic leukemia. Science Translational Medicine. 7 (303), (2015).
  2. Brentjens, R. J., et al. CD19-targeted T cells rapidly induce molecular remissions in adults with chemotherapy-refractory acute lymphoblastic leukemia. Science Translational Medicine. 5 (177), (2013).
  3. Grupp, S. A., et al. Chimeric antigen receptor-modified T cells for acute lymphoid leukemia. The New England Journal of Medicine. 368 (16), 1509-1518 (2013).
  4. Lee, D. W., et al. T cells expressing CD19 chimeric antigen receptors for acute lymphoblastic leukaemia in children and young adults: a phase 1 dose-escalation trial. The Lancet. 385 (9967), 517-528 (2015).
  5. Yong, C. S. M., et al. CAR T-cell therapy of solid tumors. Immunology and Cell Biology. 95 (4), 356-363 (2017).
  6. Barrett, D. M., Singh, N., Porter, D. L., Grupp, S. A., June, C. H. Chimeric antigen receptor therapy for cancer. Annual Review of Medicine. 65, 333-347 (2014).
  7. Priceman, S. J., Forman, S. J., Brown, C. E. Smart CARs engineered for cancer immunotherapy. Current Opinion in Oncology. 27 (6), 466-474 (2015).
  8. Fesnak, A. D., June, C. H., Levine, B. L. Engineered T cells: the promise and challenges of cancer immunotherapy. Nature Reviews Cancer. 16 (9), 566-581 (2016).
  9. Esensten, J. H., Bluestone, J. A., Lim, W. A. Engineering Therapeutic T Cells: From Synthetic Biology to Clinical Trials. Annual Review of Pathology. 12, 305-330 (2017).
  10. Lim, W. A., June, C. H. The Principles of Engineering Immune Cells to Treat Cancer. Cell. 168 (4), 724-740 (2017).
  11. Brown, C. E., et al. Optimization of IL13Ralpha2-Targeted Chimeric Antigen Receptor T Cells for Improved Anti-tumor Efficacy against Glioblastoma. Molecular Therapy. , (2017).
  12. Long, A. H., et al. 4-1BB costimulation ameliorates T cell exhaustion induced by tonic signaling of chimeric antigen receptors. Nature Medicine. 21 (6), 581-590 (2015).
  13. Cherkassky, L., et al. Human CAR T cells with cell-intrinsic PD-1 checkpoint blockade resist tumor-mediated inhibition. The Journal of Clinical Investigation. 126 (8), 3130-3144 (2016).
  14. Priceman, S. J., et al. Co-stimulatory signaling determines tumor antigen sensitivity and persistence of CAR T cells targeting PSCA+ metastatic prostate cancer. Oncoimmunology. 7 (2), 1380764(2018).
  15. Eyquem, J., et al. Targeting a CAR to the TRAC locus with CRISPR/Cas9 enhances tumour rejection. Nature. 543 (7643), 113-117 (2017).
  16. Gattinoni, L., et al. Acquisition of full effector function in vitro paradoxically impairs the in vivo antitumor efficacy of adoptively transferred CD8+ T cells. The Journal of Clinical Investigation. 115 (6), 1616-1626 (2005).
  17. Malandro, N., et al. Clonal Abundance of Tumor-Specific CD4(+) T Cells Potentiates Efficacy and Alters Susceptibility to Exhaustion. Immunity. 44 (1), 179-193 (2016).
  18. Gattinoni, L., et al. Wnt signaling arrests effector T cell differentiation and generates CD8+ memory stem cells. Nature Medicine. 15 (7), 808-813 (2009).
  19. Klebanoff, C. A., et al. Central memory self/tumor-reactive CD8+ T cells confer superior antitumor immunity compared with effector memory T cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102 (27), 9571-9576 (2005).
  20. Gattinoni, L., Klebanoff, C. A., Restifo, N. P. Paths to stemness: building the ultimate antitumour T cell. Nature Reviews Cancer. 12 (10), 671-684 (2012).
  21. Wang, D., et al. Glioblastoma-targeted CD4+ CAR T cells mediate superior antitumor activity. JCI Insight. 3 (10), (2018).
  22. Kahlon, K. S., et al. Specific recognition and killing of glioblastoma multiforme by interleukin 13-zetakine redirected cytolytic T cells. Cancer Research. 64 (24), 9160-9166 (2004).
  23. Brown, C. E., et al. Recognition and killing of brain tumor stem-like initiating cells by CD8+ cytolytic T cells. Cancer Research. 69 (23), 8886-8893 (2009).
  24. Lee, J., et al. Tumor stem cells derived from glioblastomas cultured in bFGF and EGF more closely mirror the phenotype and genotype of primary tumors than do serum-cultured cell lines. Cancer Cell. 9 (5), 391-403 (2006).
  25. Brown, C. E., et al. Regression of Glioblastoma after Chimeric Antigen Receptor T-Cell Therapy. The New England Journal of Medicine. 375 (26), 2561-2569 (2016).
  26. Salter, A. I., et al. Phosphoproteomic analysis of chimeric antigen receptor signaling reveals kinetic and quantitative differences that affect cell function. Science Signaling. 11 (544), (2018).
  27. Rossi, J., et al. Preinfusion polyfunctional anti-CD19 chimeric antigen receptor T cells are associated with clinical outcomes in NHL. Blood. 132 (8), 804-814 (2018).
  28. Garcia-Diaz, A., et al. Interferon Receptor Signaling Pathways Regulating PD-L1 and PD-L2 Expression. Cell Reports. 19 (6), 1189-1201 (2017).
  29. Walker, A. J., et al. Tumor Antigen and Receptor Densities Regulate Efficacy of a Chimeric Antigen Receptor Targeting Anaplastic Lymphoma Kinase. Molecular Therapy. 25 (9), 2189-2201 (2017).
  30. Fraietta, J. A., et al. Determinants of response and resistance to CD19 chimeric antigen receptor (CAR) T cell therapy of chronic lymphocytic leukemia. Nature Medicine. 24 (5), 563-571 (2018).
  31. Fraietta, J. A., et al. Disruption of TET2 promotes the therapeutic efficacy of CD19-targeted T cells. Nature. 558 (7709), 307-312 (2018).

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

CAR T celtherapieglioblastoomcellenflowcytometrie analyseT celactivatieT celuitputtingT celgeheugenfenotypesin vitro co cultuurrepetitieve tumorchallengeCAR T celpotentie

Gerelateerde artikelen