Immunoterapia stała się rewolucyjnym paradygmatem leczenia nowotworów ze względu na swoją zdolność do specyficznego celowania w guzy, ograniczania cytotoksyczności poza docelowej oraz zapobiegania nawrotom. W szczególności terapią, która zyskała popularność dzięki sukcesom w leczeniu chłoniaków i białaczek, jest terapia komórkami T z chimerycznym receptorem antygenowym (CAR-T). FDA zatwierdziła pierwszą terapię komórkami CAR-T w 2017 roku, a od tego czasu zatwierdzono kolejne cztery terapie CAR-T1,2,3,4,5. Receptory CAR posiadają domenę rozpoznawania antygenu, składającą się zazwyczaj z jednoczynnikowego fragmentu zmiennego przeciwciała monoklonalnego, który jest specyficzny dla antygenu związanego z nowotworem3,4. Gdy CAR wchodzi w interakcję ze swoim antygenem związanym z nowotworem, komórki CAR-T ulegają aktywacji, co prowadzi do odpowiedzi przeciwnowotworowej obejmującej uwalnianie cytokin, degranulację cytolityczną, ekspresję czynników transkrypcyjnych oraz proliferację limfocytów T. Aby wytworzyć komórki CAR-T, od pacjenta pobiera się krew w celu pozyskania jego limfocytów T. Receptory CAR są wprowadzane do limfocytów T pacjenta metodą genetyczną przy użyciu wirusa. Komórki CAR-T są namnażane in vitro, a następnie infundowane z powrotem do organizmu pacjenta2,3,4,6. O sukcesie generowania komórek CAR-T decyduje wydajność transdukcji, która określa liczbę limfocytów T zmodyfikowanych genetycznie w komórki CAR-T.
Obecnie złotym standardem w generowaniu komórek CAR-T jest spinokulacja aktywowanych limfocytów T i wirusa na płytkach pokrytych retronektyną7,8. Transdukcja rozpoczyna się w momencie, gdy cząsteczki wirusa wiążą się z powierzchnią limfocytów T. Retronektyna sprzyja kolokalizacji wirusa i komórek poprzez zwiększenie wydajności wiązania między cząsteczkami wirusa a komórkami, co nasila transdukcję7,8. Retronektyna nie działa skutecznie samodzielnie i musi być stosowana w połączeniu ze spinokulacją, która usprawnia transfer genów poprzez koncentrację cząsteczek wirusa i zwiększenie przepuszczalności powierzchni limfocytów T, co ułatwia infekcję wirusową8. Pomimo sukcesu spinokulacji na płytkach pokrytych retronektyną, jest to proces złożony, wymagający wielu cykli wirowania i kosztownych odczynników. W związku z tym wysoce pożądane są alternatywne, szybsze i tańsze metody wirusowego transferu genów.
Alginian jest naturalnym anionowym polisacharydem szeroko stosowanym w przemyśle biomedycznym ze względu na niski koszt, dobry profil bezpieczeństwa oraz zdolność do tworzenia hydrożeli po zmieszaniu z kationami dwuwartościowymi9,10,11,12. Alginian jest polimerem zgodnym z zasadami GMP i jest ogólnie uznawany za bezpieczny (GRAS) przez FDA13. Sieciowanie alginianu kationami prowadzi do powstania stabilnych hydrożeli często wykorzystywanych w leczeniu ran, dostarczaniu małocząsteczkowych leków chemicznych i białek oraz w transporcie komórek9,10,11,12,14,15,16. Ze względu na doskonałe właściwości żelujące alginian jest preferowanym materiałem do tworzenia porowatych rusztowań metodą liofilizacji10,17. Te właściwości alginianu sprawiają, że jest on atrakcyjnym kandydatem do produkcji rusztowania, które może pośredniczyć w wirusowym transferze genów do aktywowanych komórek.
Opisano tutaj protokół wytwarzania suchych makroporowatych rusztowań alginianowych, znanych jako rusztowania Drydux, które służą do statycznej transdukcji limfocytów T poprzez wirusowy transfer genów17,18. Proces wytwarzania tych rusztowań przedstawiono na Ryc. 1. Rusztowania te eliminują konieczność spinokulacji na płytkach pokrytych retronektyną. Makroporowate rusztowania alginianowe sprzyjają oddziaływaniu cząsteczek wirusowych i limfocytów T, co umożliwia wydajny transfer genów w jednym kroku, bez wpływu na funkcjonalność i żywotność zmodyfikowanych limfocytów T17. Przy prawidłowym zastosowaniu, makroporowate rusztowania alginianowe wykazują wydajność transdukcji na poziomie co najmniej 80%, co upraszcza i skraca proces transdukcji wirusowej.

Rycina 1: Schemat i harmonogram protokołu. (A) Harmonogram wytwarzania suchych makroporowatych rusztowań alginianowych. Alginian jest sieciowany D-glukonianem wapnia i mrożony przez noc. Zamrożone rusztowania są liofilizowane przez 72 h w celu utworzenia rusztowań Drydux. (B) Harmonogram transdukcji wirusowej aktywowanych komórek. Aktywowane komórki i wirus (MOI 2) są wysiewane na wierzch rusztowania i inkubowane w pożywce kompletnej uzupełnionej o IL-7 i IL-15. Rusztowania absorbują mieszaninę i wspomagają wirusowy transfer genów. EDTA jest stosowany do rozpuszczenia rusztowań i izolacji transdukowanych komórek. Po dwukrotnym przemyciu PBS, osad komórkowy może zostać wykorzystany do analizy. Skróty: PBS = fosforanowy bufor solny; PBMCs = mononuklearne komórki krwi obwodowej. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.