Aby zapewnić wysoką wydajność transdukcji limfocytów T, konieczne jest uzyskanie świeżych cząsteczek retrowirusowych. Transfekcja linii komórkowej Plat-E plazmidem producentem pCL-Eco oraz plazmidem retrowirusowym pMP71 prowadzi do wydzielania cząsteczek retrowirusowych do supernatantu komórkowego. W przypadku kodowania w retrowirusie genu markera fluorescencyjnego, takiego jak mCherry, pomyślną transfekcję można potwierdzić za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej (Rysunek 1). Do transdukcji limfocytów T wykorzystuje się supernatant zawierający wirusy z przetransfekowanych komórek Plat-E poprzez 2 rundy spinfekcji na płytkach pokrytych fragmentem fibronektyny. Wydajność transdukcji można określić 4 dni po transdukcji. poprzez cytometria przepływowa. Pomyślnie transdukowane komórki wykazują ekspresję genu markera zakodowanego w retrowirusie (Rysunek 2). Wydajność transdukcji wynosi od ok. 50% do 90% w przypadku receptorów pierwszej generacji oraz od ok. 10% do 40% w przypadku konstruktów CAR zbliżonych do maksymalnej pojemności pakowania retrowirusowego. Choć ekspresja genu markerowego świadczy o pomyślnej transdukcji retrowirusowej, kluczowe jest wykazanie funkcjonalności komórek CAR-T po wejściu w interakcję z komórkami wykazującymi ekspresję antygenu docelowego na powierzchni. Linie komórek docelowych zmodyfikowane w celu ekspresji lucyferazy mogą być wykorzystywane w testach lucyferazowych do bezpośredniego badania stopnia cytotoksyczności komórek CAR-T (Rysunek 3A). Uwalnianie cytokin efektorowych z komórek CAR-T podczas kokultury z komórkami docelowymi, określone za pomocą testu ELISA, może być również wykorzystane jako pośrednia miara cytotoksyczności komórek CAR-T (Rysunek 3B i 3C).
Komórki CAR-T otrzymane zgodnie z niniejszym protokołem można ocenić u myszy z zachowaną populacją limfocytów poprzez wywołanie systemowego chłoniaka A20 za pomocą dawki 10 mg/kg cyklofosfamidu (podanego dożylnie) na 1 dzień przed dożylną iniekcją 5 x 105 komórki A20 (Rysunek 4). Iniekcja domięśniowa lucyferyny i rejestracja obrazu za pomocą in vivo obrazownik bioluminescencyjny może być wykorzystywany do monitorowania masy guza przy zastosowaniu stałej ROI i czasu ekspozycji przez cały okres (Rycina 5A-C). Komórki CAR-T zmodyfikowane w celu ekspresji IL-12 są zdolne do eradykacji chłoniaka systemowego przy zastosowaniu limfodeplecyjnego przygotowania, co skutkuje przeżyciem bez choroby u około 25% myszy (Rysunek 5D). Kondycjonowanie limfodeplecyjne, przeprowadzone poprzez całkowite naświetlanie ciała (TBI) w dawce 5 Gy na 1 dzień przed dożylną administracją komórek CAR-T, znacząco poprawia przeżywalność i zagnieżdżenie przeszczepu (Rycina 6). W tym modelu CAR-T komórki pierwszej generacji są zdolne do eliminacji systemowego chłoniaka A20, zazwyczaj indukując przeżycie wolne od choroby u 10% myszy (Rysunek 7).

Rysunek 1. Potwierdzenie pomyślnej transfekcji komórek Plat E. Komórki Plat-E transfekowane retroviralnym konstruktem CAR oraz plazmidowym DNA wektora pakującego pMP71 i pcl-Eco. Pomyślną transfekcję wykazuje ekspresja genu markera fluorescencyjnego mCherry. A) mikroskopia w polu jasnym, B) mikroskopia fluorescencyjna i C) Przedstawiono nałożone obrazy. Powiększenie = 50X. Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 2. Oznaczanie wydajności transdukcji za pomocą cytometrii przepływowej. Cytometrię przepływową wykorzystano do oznaczenia wydajności transdukcji limfocytów T myszy w 4. dniu po transdukcji, stosując Zombie UV live/dead, mCherry, BV71 i BV785 odpowiednio do detekcji komórek żywych, konstruktu CAR, CD4 oraz CD8. Reprezentatywne wyniki A) Nietransdukowane, B) mCherry.αmCD19.mCD3z oraz C) mCherry.αmCD19.mCD3z.mIL12 przedstawiono wraz z bramowaniem dla: 1) singletów, 2) żywych komórek, 3) CD4 i CD8, oraz 4) i 5) oceny komórek mCherry-dodatnich wykazujących ekspresję CAR. Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 3. Walidacja aktywności limfocytów CAR-T. Komórki CAR T αmCD19 współhodowano z komórkami chłoniaka A20 zmodyfikowanymi w celu ekspresji lucyferazy (1 x 1041 x 104) przez 16 h na płytce 96-dołkowej z dnem w kształcie litery U. Po kokulturze komórki odwirowano, a nadeświetle zebrano. A) Komórki resuspendowano w PBS, a do oceny żywotności komórek docelowych wykorzystano luminometrię. W supernatantach z kokultury oceniano obecność IFNγ (B) oraz IL-12 (C). Stosunek komórek CAR-T do komórek docelowych oraz czas trwania kokultywacji muszą zostać zoptymalizowane dla każdego konstruktu CAR i linii komórek docelowych. Jako kontrolę pozytywną w celu potwierdzenia jakości limfocytów T oraz ich zdolności do odpowiedzi można zastosować inkubację z PMA i jonomycyną. Słupki błędów przedstawiają odchylenie standardowe (SD). Analizę statystyczną przeprowadzono za pomocą jednoczynnikowej analizy wariancji (ANOVA). *** p < 0,01). Rysunek ten został zmodyfikowany na podstawie17. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 4. Ustanowienie chłoniaka A20 bez limfodeplecji. Cyklofosfamid może zwiększyć efektywność indukcji chłoniaka, nie powodując jednocześnie limfodeplecji. A) Morfologia krwi myszy BALB/c w wieku 6–8 tygodni po dożylnym podaniu cyklofosfamidu w dawce 100 mg/kg. Słupki błędu przedstawiają SD B) Obciążenie chłoniakiem u myszy BALB/c w wieku 6–8 tygodni po dożylnym podaniu 10 mg/kg cyklofosfamidy lub soli fizjologicznej w dniu -1 oraz dożylnym podaniu 5 x 105 Komórki A20 w dniu 0 zmierzone przy użyciu luminometru. C) Przeżywalność myszy w B)Słupki błędów przedstawiają SD. Analizę statystyczną przeprowadzono przy użyciu dwuczynnikowej analizy wariancji (2-way ANOVA). ** p < 0.01, *** p < 0,01). Rysunek ten został zmodyfikowany na podstawie pracy Kueberuwy it al.17. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.

Rycina 5. Monitorowanie obciążenia chłoniakiem i przeżywalności. Myszy z chłoniakiem A20 wykazującym ekspresję lucyferazy otrzymują 100 µL dożylne (IP) iniekcje lucyferyny w stężeniu 30 mg/mL, a obrazowanie wykonano za pomocą in vivo system obrazowania bioluminescencyjnego A) Myszy eksponowano przez 1 min stronę brzuszną, a następnie niezwłocznie obrócono, aby obrazować stronę grzbietową w celu wykrycia mas guzów po obu stronach ciała. (B). C) Reprezentatywne wyniki obciążenia chłoniakiem u myszy BALB/c otrzymujących różne dawki komórek αmCD19 CAR T bez limfodeplecji. Słupki błędów przedstawiają błąd standardowy średniej (SEM). D) Wskaźnik przeżywalności tych samych myszy. Rysunek zmodyfikowany na podstawie opracowania Kueberuwy i inni17. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 6. Efekty limfodeplecji. A) Morfologia krwi myszy BALB/c w wieku 6–8 tygodni po otrzymaniu dawki 5 Gy TBI przy mocy dawki 0,02 Gy/min; słupki błędów przedstawiają SD. Analiza statystyczna przeprowadzona za pomocą dwuczynnikowej analizy wariancji (ANOVA). * p < 0.05, ** p <0.01, *** p < 0.001. B) Monitorowanie CD4+ oraz CD8+ Analiza komórek CAR-T we krwi obwodowej myszy za pomocą cytometrii przepływowej pod kątem markerowego genu mCherry 7 dni po podaniu. Słupki błędów przedstawiają SD. Rysunek zmodyfikowano na podstawie publikacji Kueberuwa it al.17. Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 7. Aktywność komórek CAR-T przy limfodeplecyjnym przygotowaniu wstępnym. Typowe wyniki pokazujące efekt TBI w dawce 5 Gy w dniu poprzedzającym podanie limfocytów CAR-T. A) Obrazowanie i (B) wyświetlacze graficzne obrazowania myszy po 100 µL do brzuszne (IP) wstrzyknięcia lucyferyny w stężeniu 30 mg/ml przy użyciu in vivo system obrazowania bioluminescencyjnego. Słupki błędów przedstawiają SEM. C) Przeżywalność tych samych myszy. Rycina została zmodyfikowana na podstawie pracy Kueberuwa i inni17. Aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku, kliknij tutaj.