Ten protokół jest przeznaczony do oceny immunoterapeutycznej cytotoksyczności przekierowanych komórek T (komórek CAR T) przeciwko komórkom rakowym (sferoidom) o strukturze 3D w czasie rzeczywistym.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół jest przeznaczony do oceny immunoterapeutycznej cytotoksyczności przekierowanych komórek T (komórek CAR T) przeciwko komórkom rakowym (sferoidom) o strukturze 3D w czasie rzeczywistym.
Immunoterapia stała się dziedziną rosnącego zainteresowania w walce z rakiem, który w inny sposób byłby nieuleczalny. Spośród wszystkich metod immunoterapeutycznych najbardziej spektakularne wyniki uzyskano za pomocą przekierowanego receptora antygenowego chimerycznego (CAR) limfocytów T, w szczególności w przypadku ostrej białaczki limfoblastycznej B u dzieci (B-ALL). Klasyczne metody walidacji limfocytów CAR T opierają się na wykorzystaniu testów swoistości i funkcjonalności limfocytów CAR T w stosunku do komórek docelowych w zawiesinie i w modelach ksenoprzeszczepów. Niestety, obserwacje dokonane in vitro są często oddzielone od wyników uzyskanych in vivo i można by oszczędzić wiele wysiłku i zwierząt, dodając kolejny krok: wykorzystanie hodowli 3D. Produkcja sferoid z potencjalnych komórek docelowych, które naśladują strukturę 3D komórek nowotworowych, gdy są one wszczepiane do modelu zwierzęcego, stanowi idealną alternatywę. W tym miejscu przedstawiamy niedrogą, niezawodną i łatwą metodę wytwarzania sferoid z transdukowanej linii komórek jelita grubego jako narzędzie walidacyjne dla adoptywnej terapii komórkowej (przykładem są tutaj limfocyty T CD19 CAR). Metoda ta jest połączona z zaawansowanym systemem obrazowania na żywo, który może śledzić wzrost sferoidów, cytotoksyczność komórek efektorowych i apoptozę komórek nowotworowych.
Adoptywny transfer komórek (ACT) reprezentuje leczenie raka nowej generacji. Polega ona na wstrzyknięciu pacjentowi komórek efektorowych (limfocytów T lub NK). Komórki te mogą być genetycznie modyfikowane za pomocą receptora, który poprowadzi je do celu, guza, i zniszczy go. Ostatnio okazało się, że takie podejście jest wykonalne, gdy chimeryczny receptor antygenowy (CAR) skierowany przeciwko markerowi limfocytów B CD19 został wprowadzony do limfocytów T pacjenta w celu zabicia jego/jej raka1. W przypadku CAR, który jest sztucznym receptorem, konstrukcja składa się ze specyficznych fragmentów przeciwciała, domeny wiążącej antygen zredukowanej do jednostki oznaczonej jako fragment zmiennej pojedynczego łańcucha (scFv), połączonej z domenami sygnalizacyjnymi komórek T. Chociaż istnieje kilka konstrukcji, najczęściej stosowane wersje określane jako konstrukcje CAR drugiej generacji, składają się z CD3z do sygnalizacji TCR i jednej domeny kostymulacyjnej (CD28, 4-1BB, OX40 itp.)1,2. Dziedzina immunoterapii skierowała większość swojej uwagi na tę nową formę ACT, gdy komórki CAR-T CD19 skutecznie leczyły wielu pacjentów z nowotworami złośliwymi komórek B3,4. Po tym sukcesie naukowcy próbowali wykorzystać podobne projekty, celując w inne epitopy guzów litych, ale z ograniczonym powodzeniem. Niestety, niedobór antygenów specyficznych dla nowotworu i ostrzejsze mikrośrodowiska guza sprawiły, że limfocyty CAR T były mniej skuteczne w przypadku guzów litych5.
Obecnie, najczęściej stosowane strategie walidacji in vitro opierają się na systemach dwuwymiarowych (2D), które rozwiązują tylko część już wspomnianych wyzwań związanych z guzami litymi. Klasycznie systemy 2D in vitro obejmują mieszaninę limfocytów CAR T i docelowych linii komórek nowotworowych jako monowarstw w celu oceny funkcjonalności i swoistości tych komórek efektorowych. Chociaż strategie te są ważnymi i istotnymi częściami badań, nie uwzględniają one złożonej morfologii i trójwymiarowej (3D) struktury komórek nowotworowych6. Komórki nowotworowe hodowane w systemach 3D, określane jako sferoidy, nabywają nowe cechy fenotypowe poprzez zmiany w profilu ekspresji genów7, co może wpływać na rozpoznawanie przez przekierowane komórki efektorowe. Birgersdotter i współpracownicy wykazali, że linia komórkowa chłoniaka Hodgkina (HL), gdy jest hodowana tylko w modelu hodowli 3D, uzyskuje profil ekspresji genu, który jest podobny do pierwotnych próbek guza8. W związku z tym sferoidy lub podobne metodologie hodowli 3D oferują bardziej odpowiednie modele in vitro w przeciwieństwie do standardowych systemów 2D. Takie systemy są również podobne do badań in vivo, które są postrzegane jako ostatni krok w procesie walidacji danego CAR. Biorąc pod uwagę, że systemy 2D nie naśladują morfologii klastrów nowotworowych, sferoidy oferują podobne formacje do oceny funkcjonalności limfocytów CAR T przed modelami in vivo. W jednym z badań Pickl i in. stwierdzili, że sferoidalny model komórek nowotworowych z nadekspresją ludzkiego naskórkowego czynnika wzrostu (HER2) wykazywał podobne profile sygnałowe do modeli in vivo9. To dodatkowo potwierdza, że sferoidy oferują bardziej odpowiednią i bliską in vivo ocenę limfocytów CAR T. Dodatkowo, walidacja limfocytów T CAR w odniesieniu do sferoidów może pomóc w bardziej krytycznej ocenie ich skuteczności i zapobiec przedwczesnemu przejściu niektórych projektów do badań in vivo10; W ten sposób przyczyniamy się do badań związanych z etyką poprzez składanie w ofierze mniejszej liczby zwierząt. Co więcej, protokoły wykorzystujące sferoidy nie są droższe od klasycznych systemów 2D i znacznie szybsze w porównaniu z klasycznymi badaniami in vivo. Podsumowując, można przewidzieć, że włączenie badań sferoidalnych wkrótce stanie się standardową praktyką łączącą badania in vitro i in vivo.
Tutaj prezentujemy przygotowanie sferoidów z linii komórkowej raka jelita grubego HCT 116. Ta linia komórkowa została zmodyfikowana w celu ekspresji ludzkiej cząsteczki CD19, aby uczynić ją wrażliwą na limfocyty T CD19 CAR i zapewnić jasną ocenę zabijania przy użyciu klinicznie zwalidowanego konstruktu CAR.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Generowanie sferoidów z linii komórkowej raka jelita grubego
2. Generacja komórek T CD19 CAR
3. 3D Test zabijania sferoidów nowotworowych
4. Automatyczna analiza obrazu
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Jak widać na Rysunku 1, kluczowe jest sprawdzenie za pomocą cytometrii przepływowej poziomu ekspresji CD19 CAR na limfocytach T (Rysunek 1A) oraz poziomu CD19 na liniach komórkowych nowotworu HCT16 (Rysunek 1B). Rysunek 2 przedstawia wynik typowego eksperymentu ze sferoidami. Zautomatyzowane urządzenie do obrazowania wykonuje zdjęcia w czterech różnych kanałach: w polu j...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wykorzystanie sferoid jako innowacyjnego narzędzia do walidacji przyszłego leczenia nowotworów stało się w ostatnich latach dziedziną rosnącego zainteresowania. Sferoidy stanowią etap pośredni między klasyczną analizą 2D in vitro a oceną in vivo. Metoda ta jest również bardzo obiecująca, jeśli chodzi o ich siłę działania pod względem naśladowania mikrośrodowiska guza, a także profilowania genów7. Protokół przedstawiony w tej publikacji został zaadaptowany z Saheen et al....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez Norweską Radę ds. Badań Naukowych w ramach grantów #244388, #254817 i #284983; Norweskie Towarzystwo Onkologiczne (#6829007); Norweski Region Zdrowia Południowo-Wschodni w ramach grantu #17/00264-6 i #2016006.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Dulbecco' s Sól fizjologiczna buforowana fosforanami | SIGMA-ALDRICH | D8537-500ML | silny>Numer partii: RNBG7037 |
| 75 cm&s2; obszar wzrostu kolby | VWR | 430639 | Numer partii: 2218002 |
| 75 cm&s2; termosy | VWR | 734-2705 | Numer partii: 3718006 |
| Trypsin-EDTA | SIGM-ALDRICH | T3924-100ml | Numer partii: SLBTO777 |
| RPMI 1640 med L-glutamina, 10 x 500 mL | Life Technology (Gibco) | 21875-091 | Numer partii: 1926384 |
| Surowica bydlęca | Gibco | 10500064 | Numer partii: 08Q3066K |
| Gentamyna | Thermo Fischer | 15750060 | Numer partii: 1904924A |
| Roztwór błękitu trypanowego, 0,4% | Thermo Fischer | 15250061 | Numer partii: 1886513 |
| płytka 96-dołkowa, okrągłodenna | VWR | 734-1797 | < > Numer partii: 33117036 |
| Dynabeads Ludzki aktywator T CD3/CD28 | Thermo Fischer | 11132D-X-VIVO | |
| 15 z gentamycyną L-Gln, czerwień fenolowa, 1 L | BioNordika | BE02-060Q | Numer partii: 8MB036 |
| CTS Wymiana surowicy komórek odpornościowych | Thermo Fischer | A2596102 | Numer partii: 1939319 |
| IL-2 Proleukin | Novartis | Numer partii: 505938M | |
| IncuCyte Annexin V Red Reagent | Essen Bioscience | 4641 | Number partii: 17A1025-122117 |
| Zbiornik odczynnika | VWR | 89094-672 | Numer partii: < / mocny> 89094-672 |
| Probówki 15 ml | VWR | 734-1867 | Numer partii: 19317044 |
| anty-ludzki CD19-PE | BD Biosciences | 555413 | Numer partii: 4016990 RRID: AB_395813 |
| Biotin-SP (long spacer) AffiniPure F(ab')2 Fragment kozioł anty-mysi IgG | Jackson ImmunoResearch | 115-066-072 | Numer partii: 129474: RRID: AB_2338583 |
| Streptavidin-PE | BD Biosciences | 554061Numer partii: 5191579: RRID: AB_10053328 | |
| HCT 116 Linia raka jelita grubego | ATCC | CCL-247-Incucyte | |
| S3 | Essen Bioscience |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.