Tutaj prezentujemy protokół do badania lokalizacji in vivo przeciwciał w modelach ksenoprzeszczepów guza myszy.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Tutaj prezentujemy protokół do badania lokalizacji in vivo przeciwciał w modelach ksenoprzeszczepów guza myszy.
Przeciwciała monoklonalne to wielofunkcyjne leki o wysokim powinowactwie, które działają na zasadzie zmiennych, niezależnych mechanizmów w celu eliminacji komórek rakowych. W ciągu ostatnich kilku dekad dziedzina koniugatów przeciwciało-lek, przeciwciał bispecyficznych, chimerycznych receptorów antygenowych (CAR) i immunoterapii nowotworów stała się najbardziej obiecującym obszarem badań podstawowych i terapeutycznych. Dzięki licznym udanym badaniom na ludziach ukierunkowanym na receptory immunologicznych punktów kontrolnych i komórki CAR-T w białaczce i czerniaku w przełomowym tempie, są to bardzo ekscytujące czasy dla terapii onkologicznych wywodzących się z różnych odmian inżynierii przeciwciał. Niestety, znacznie duża liczba terapii opartych na przeciwciałach i CAR okazała się również rozczarowująca w badaniach na ludziach nad nowotworami litymi ze względu na ograniczoną dostępność komórek efektorowych układu odpornościowego w łożysku guza. Co ważne, niespecyficzna dystrybucja przeciwciał terapeutycznych w tkankach innych niż nowotwory również przyczynia się do braku skuteczności klinicznej, związanej z tym toksyczności i niepowodzenia klinicznego. Ponieważ wierne przełożenie badań przedklinicznych na ludzkie szlaki kliniczne jest w dużym stopniu uzależnione od badań skuteczności i bezpieczeństwa ksenoprzeszczepu guza u myszy, w tym miejscu przedstawiamy metodę badania guza i ogólnej dystrybucji przeciwciał terapeutycznych w tkankach. Osiąga się to poprzez znakowanie oczyszczonego przeciwciała białka-A barwnikiem fluorescencyjnym w bliskiej podczerwieni, a następnie obrazowanie na żywo myszy z nowotworem.
FDA zatwierdziła pierwsze przeciwciało monoklonalne skierowane przeciwko CD3 (OKT3, Muromonab) w 1986 roku1,2. Od tego czasu przez następne dwadzieścia lat nastąpiła gwałtowna eksplozja w dziedzinie inżynierii przeciwciał ze względu na przytłaczający sukces przeciwciał przeciwko inhibitorom immunologicznych punktów kontrolnych3. Oprócz pośredniej aktywacji układu odpornościowego, przeciwciała mają na celu bezpośrednie oznaczanie komórek nowotworowych, aby precyzyjnie angażować komórki efektorowe układu odpornościowego, wyzwalać cytotoksyczność poprzez agonistę receptora śmierci, blokować sygnalizację przeżycia komórek nowotworowych, blokować angiogenezę (wzrost naczyń krwionośnych), ograniczać regulatory immunologicznych punktów kontrolnych, dostarczać radioizotopy, leki chemioterapeutyczne i siRNA jako czynniki sprzężone2. Ponadto badanie fragmentów zmiennych jednołańcuchowych (scFv) różnych przeciwciał na powierzchni limfocytów T i komórek NK pochodzących od pacjenta (CAR-T i CAR-NK) jest szybko rozwijającym się obszarem badań klinicznych nad terapiami komórkowymi4.
Bardzo wysokie powinowactwo leków opartych na przeciwciałach, które zapewnia selektywność do komórek nowotworowych wykazujących ekspresję antygenu, czyni go atrakcyjnym środkiem. Podobnie, celowane dostarczanie i zatrzymywanie w guzie przeciwciała terapeutycznego (lub leku chemicznego) jest kluczem do zrównoważenia skuteczności nad toksycznością. W związku z tym duża liczba strategii opartych na inżynierii białkowej, które obejmują między innymi bispecyficzne5 i przeciwciała tri-specific 6 są wykorzystywane do znacznego zwiększenia optymalnego awidności zatrzymywania guza przez dożylnie (IV) wstrzykiwane środki terapeutyczne5,7. W tym miejscu opisujemy prostą metodę opartą na fluorescencji, która pozwala zająć się dystrybucją potencjalnie skutecznych przeciwciał przeciwnowotworowych w guzie i tkankach.
Ponieważ tkanki zwierzęce posiadają autofluorescencję po wzbudzeniu w widmie widzialnym, przeciwciała zostały początkowo oznaczone barwnikiem bliskiej podczerwieni (np. IRDye 800CW). Do badań potwierdzających słuszność koncepcji wykorzystaliśmy przeciwciało ukierunkowane na receptor kwasu foliowego alfa-1 (FOLR1) o nazwie farletuzumab i jego pochodną o nazwie Bispecyficzny aktywator cytotoksyczności kotwicy (BaCa) 7 przeciwciało, które jest ukierunkowane na FOLR1 i receptor śmierci-5 (DR5) < sup class = "xref">8 w jednym rekombinowanym przeciwciałie. FOLR1 jest dobrze zdefiniowanym receptorem docelowym o nadekspresji w komórkach raka jajnika i TNBC, ksenoprzeszczepach nowotworowych i nowotworach pacjentów9. Warto zauważyć, że istnieje wiele wysiłków mających na celu kliniczne wykorzystanie FOLR1 przy użyciu podejść opartych na przeciwciałach do angażowania komórek efektorowych układu odpornościowego i koniugatów przeciwciał (ADC) w przypadku raka jajnika i piersi10,11.
W tym artykule metodycznym, sklonowaliśmy, wyraziliśmy i oczyściliśmy kliniczny anty-FOLR1 (farletuzumab) wraz z innymi przeciwciałami kontrolnymi za pomocą systemu ekspresji CHO. Jako kontrole ujemne zastosowano izotyp IgG1 i kliniczne przeciwciało antyidiotypowe mucyny-16 o nazwie abagovomab12. Po oczyszczeniu białka-A wskazane przeciwciała znakowano IRDye 800CW i podawano do żyły ogonowej nagich myszy z ksenograftami guza jajnika lub stabilnie transfekowanymi ludzkimi ksenoprzeszczepami raka jelita grubego z ekspresją FOLR1. Lokalizacja przeciwciał była śledzona za pomocą obrazowania na żywo przy użyciu widma obrazowania in vivo w wielu różnych punktach czasowych7. Metoda ta nie wymaga żadnej modyfikacji genetycznej ani wstrzykiwania substratu w celu umożliwienia emisji światła i jest znacznie szybsza, opłacalna i wydajniejsza. Ogólny protokół klonowania, wyrażania, oczyszczania i znakowania opisany poniżej może być stosowany do dowolnego przeciwciała klinicznego i nieklinicznego, jeśli dostępne są sekwencje łańcuchów ciężkich i lekkich.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie procedury obejmujące pracę ze zwierzętami oraz badania nad ksenoprzeszczepami nowotworowymi zostały przeanalizowane i zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Wykorzystania Zwierząt (IACUC) na Uniwersytecie Wirginijskim i są zgodne z odpowiednimi normami regulacyjnymi
1. Ekspresja i oczyszczanie przeciwciał
2. Znakowanie fluorescencyjne
UWAGA: Przeciwciała są znakowane barwnikiem podczerwonym zawierającym reaktywną grupę estru NHS, która sprzęga się z białkami, tworząc trwały koniugat. Reakcja ta jest wrażliwa na pH i przebiega najefektywniej przy pH 8,5. Koniugaty fluorescencyjne znakowane tym barwnikiem wykazują maksimum absorpcji przy 774 nm oraz maksimum emisji przy 789 nm. Wartość pH 8,5 jest kluczowa dla skutecznego sprzęgania.


3. Badania na ksenoprzeszczepach mysich
4. Lokalizacja przeciwciał z wykorzystaniem systemu obrazowania in vivo
UWAGA: Sprzęt do obrazowania in vivo (patrz Tabela materiałów) wykorzystany w tym eksperymencie używa zestawu filtrów o wysokiej wydajności oraz algorytmów odsprzęgania widmowego (spectral un-mixing) do nieinwazyjnej wizualizacji i śledzenia aktywności komórkowej oraz genetycznej wewnątrz żywego organizmu w czasie rzeczywistym. System zapewnia możliwość monitorowania zarówno fluorescencji, jak i bioluminescencji.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W opisanej metodologii w pierwszej kolejności sklonowano przeciwciała skierowane przeciwko receptorowi folianowemu alfa-1 (FOLR1) o nazwie farletuzumab oraz przeciwciało bispecyficzne o nazwie BaCa, składające się z farletuzumabu i lexatumumabu, wraz z przeciwciałami kontrolnymi, takimi jak abagovomab (sekwencje podano w Supplementary File 1). Szczegóły reprezentatywnych domen zmiennych ciężkich (VH) i zmiennych lekkich (VL) w klonach DNA (pVH, pVL) przedstawiono na Rysunku 1A
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Selektywne i specyficzne dla tkanki nowotworowej dostarczanie przeciwnowotworowego środka terapeutycznego jest kluczem do pomiaru skuteczności i bezpieczeństwa danej terapii celowanej13. W tym miejscu opisaliśmy szybkie i skuteczne podejście do badania szczegółowego rozmieszczenia tkanek i guza klinicznego, farletuzumabu i nieklinicznego przeciwciała BaCa. Opisane podejście ma zastosowanie do każdego nowo wytworzonego przeciwciała i może być stosowane wraz z klinicznie skutecznym przeciwciałem (o ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.
Jesteśmy wdzięczni University of Virginia Cancer Center Core Imaging Facility, Biomolecular Analysis Facility, Advanced Microscopy Facility oraz Core Vivarium Facility za pomoc. J. T-S jest badaczem na wczesnym etapie kariery w Ovarian Cancer Academy (OCA-DoD). Praca ta była wspierana przez grant NCI/NIH (R01CA233752) dla J. T-S, nagrodę U.S. DoD Breast Cancer Research Program (BCRP) za przełom poziom 1 dla J. T-S (BC17097) oraz nagrodę finansowania U.S. DoD Ovarian Cancer Research Program (OCRP) (OC180412) dla J. T-S
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Nośnik FreeStyle CHO | Gibco Life Technologies | Cat # 12651-014 | |
| Anti-Anti (100X) | Gibco Life Technologies Cat | # 15240-062 | |
| Środek przeciwzbrylający | Gibco Life Technologies | Cat # 01-0057DG | |
| BD Strzykawka insulinowa | BD BioSciences | Cat #329420 | |
| Suwmiarka IVIS Spectrum | PerkinElmer | Kot #124262 | |
| CHO CD EfficientFeed B | Gibco Life Technologies | Cat #A10240-01 | |
| Corning 500 mL DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium) | Corning | Cat # 10-13-CV | |
| Corning 500 mL RPMI 1640 | Corning | Cat # 10-040-CV | |
| Cy5 sprzężone anty-ludzkie IgG (H+L) | Jackson ImmunoResearch | Cat # 709-175-149 | |
| GlutaMax-I (100X) | Gibco Life Technologies | Cat # 35050-061 | |
| Zestaw HiPure Plasmid Maxiprep | Invitrogen | Cat # K21007 | |
| HiTrap MabSelect SuRe Kolumna | GE Healthcare | Cat # 11-0034-93 | |
| Napar | Takara BioScience | STO344 | |
| IRDye 800CW NHS Ester | LI-COR | Cat # 929-70020 | |
| Isoflurane, USP | Covetrus | Cat # 11695-6777-2 | |
| Lubrykant Maść do oczu | Odśwież Lacri-Lube | Cat #4089 | |
| Matrigel | Corning | Cat # 354234 | |
| Odczynnik do transfekcji PEI | Thermo Fisher | Cat # BMS1003A | |
| Kasety do dializy Slide-A-Lyzer | Thermo Scientific | Cat # 66333 | |
| Steritop Vacuum Filtry | Millipore Express | Cat #S2GPT02RE | |
| Trypsin-EDTA | Gibco Life Technologies | Cat # 15400-054 | |
| Modele eksperymentalne: Linie komórkowe | |||
| Human: OVCAR-3 | American Type Culture Collection | ATCC HTB-161 | |
| Człowiek: Komórki CHO-K | Stabilny przekształcona w naszym laboratorium | ATCC CCL-61 | |
| Mysz: 4T1 | Miły prezent od dr Chipa Landena, UVA | ||
| Mysz: MC38 | Miły prezent od dr Suzanne Ostrand-Rosenberg, UMBC | Uwierzytelniony przez profilowanie | |
| Mysz: MC38 hFOLR1 | Wygenerowany w naszym laboratorium (ten artykuł) | ||
| Modele eksperymentalne: Zwierzę | |||
| Mice: athymic Nude Foxn1nu/Foxn1+ | Envigo | Wiele rzędów | |
| Myszy: NOD.Cg Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ | Jackson Laboratory | Wielokrotne zamówienia |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.