Komórki NK (Natural killer) są główną populacją limfocytarną wrodzonego układu odpornościowego1. Komórki NK funkcjonują jako pierwszoliniowi obrońcy odpowiedzi immunologicznej gospodarza przeciwko nowotworom i infekcjom2,3,4. Komórki NK odgrywają również kluczową rolę w rozwoju tolerancji poprzez wydzielanie silnych cytokin i chemokin5. Ze względu na ich silną zdolność do celowania i eliminowania komórek nowotworowych, prowadzonych jest wiele badań klinicznych mających na celu ocenę ludzkich komórek NK pochodzących od dawcy jako adoptywnej immunoterapii raka6,7. W przeciwieństwie do limfocytów T, biologia rozwojowa komórek NK nie została jeszcze dobrze scharakteryzowana8. Ten brak wiedzy jest częściowo spowodowany brakiem skutecznych technik, które dostarczałyby geny będące przedmiotem zainteresowania do mysich lub ludzkich pierwotnych komórek NK. Z tych powodów większość badań nad komórkami NK przeprowadzono w liniach komórkowych, a nie w komórkach pierwotnych. W związku z tym kluczowe znaczenie ma potrzeba niezawodnego i wydajnego protokołu transdukcji pierwotnych komórek NK z genami będącymi przedmiotem zainteresowania.
Ogólnym celem tego badania było sformułowanie spójnej i niezawodnej metody, za pomocą której pierwotne ludzkie lub mysie komórki NK mogłyby być transdukowane za pomocą lenti- lub retrowirusów.
Wcześniejsze badania, które próbowały rozwiązać ten problem, zostały przeprowadzone, głównie przy użyciu przejściowej transformacji pierwotnych komórek NK. Obejmuje to transfekcję plazmidu9,10, wirus Epsteina-Barr (EBV)/retrowirusowy wektor hybrydowy11, wektory krowianki12,13 i chimeryczne wektory adenowirusowe Ad5/F3514. Pomimo skromnej skuteczności tych technik, przejściowy charakter transdukcji sprawia, że nie nadają się one do długoterminowego wykorzystania genetycznie zmodyfikowanych komórek NK. W kilku ostatnich badaniach wykorzystano wektory retrowirusowe do transdukcji komórek NK, co wymagało wielu cykli infekcji w celu osiągnięcia akceptowalnego poziomu ekspresji genów11,15. W przeciwieństwie do wektorów retrowirusowych, wektory lentiwirusowe mogą wykorzystywać maszynerię importu jądra komórkowego gospodarza do translokacji kompleksu wstępnej integracji wirusa do jądra. Jest to główny czynnik ograniczający replikację wirusa w komórkach niedzielących się, do których należą pierwotne komórki NK.
Interakcje między różnymi receptorami na powierzchni komórki a cząsteczkami wirusa umożliwiają jego wychwyt do komórki. Początkowe zaangażowanie między białkami otoczki wirusa a pokrewnymi receptorami gospodarza może być ograniczone ze względu na potencjalne ujemne ładunki istniejące między tymi dwoma. Uzasadnieniem wielu technik transdukcji jest to, że dodanie polimerów kationowych, takich jak polibren (Pb), siarczan protaminy (PS) lub dekstran, może nadać dodatni ładunek receptorom na powierzchni komórki, a tym samym zwiększyć wiązanie białek otoczki wirusa. Zwiększy to wydajność fuzji i wychwyt cząstek wirusa przez komórki16. Chociaż doniesiono, że Pb lub PS mogą poprawić transfer genów w limfocytach T17, ich zastosowanie nie miało żadnego wpływu na wydajność transdukcji pierwotnych komórek NK. Ponadto nie przeprowadzono analizy porównawczej między tymi odczynnikami przy użyciu pierwotnych komórek NK. W tym badaniu porównano wydajność transdukcji trzech polimerów kationowych. Wyniki pokazują, że spośród tych trzech polimerów kationowych tylko dekstran znacząco zwiększa wydajną transdukcję wirusa zarówno do mysich, jak i ludzkich pierwotnych komórek NK.