Este método detalha, do início ao fim, o procedimento cirúrgico para gerar tumores pancreáticos ortotópicos usando uma quantidade mínima de material celular e a subsequente rápida dissociação de tumores estabelecidos para análise abrangente de citometria de fluxo das populações de células imunes, incluindo a análise ex vivo da função das células T.
O adenocarcinoma ductal pancreático (PDAC) é um carcinoma agressivo, com apenas 8% dos pacientes sobreviventes de 5 anos1. Como menos de 20% dos pacientes são elegíveis para ressecção cirúrgica2,amostras de pacientes frescos não são facilmente acessíveis para pesquisa e, portanto, os modelos in vivo fornecem ferramentas essenciais para investigar esta doença. Existem vários modelos de urina de PDAC: ortotópico, subcutâneo, transgênico, intravenoso e xenoenxerto derivado do paciente (PDX), amplamente descrito aqui3. O modelo ortotópico descrito aqui permite a injeção de células PDAC singênicas no pâncreas de camundongos imunocompetentes. Isso pode ser realizado em grandes coortes de ratos selvagens ou mutantes e, portanto, fornece um modelo econômico e consistente para comparação de agentes terapêuticos. Importante, o modelo ortotópico fornece o microambiente cognato para o crescimento celular do tumor e metástases em nossas mãos e outros4 para sites clinicamente relevantes (por exemplo, fígado), tornando-o mais clinicamente relevante do que os modelos subcutâneos ou quimicamente induzidos. Tumores ortotópicos exibem características-chave do PDAC, como uma forte reação desmoplástica com abundância de fibroblastos e deposição de matriz extracelular5. Modelos transgênicos de PDAC são o padrão-ouro do modelo de urina e o mais comumente usado é o modelo KPC, que expressa o mutante KrasG12D/+ e Trp53R172H/+ o pâncreas específico pdx-1-Cre promotor6. KPC adicional e outros modelos in vivo PDAC são revisados aqui7. Camundongos KPC desenvolvem espontaneamente tumores pancreáticos com uma progressão da doença que reproduz fielmente as características do PDAC humano6. No entanto, como para todos os modelos transgênicos, o programa de reprodução é caro, a progressão do tumor é variável e, portanto, muitas vezes requer grandes coortes de camundongos. Os modelos PDX usam células tumorais derivadas de pacientes ou pedaços que são cultivados ortotópicamente ou mais frequentemente subcutâneos em camundongos imunocomprometidos. Os modelos xenoenxerto fornecem ferramentas úteis para triagem de compostos terapêuticos e são responsáveis pela heterogeneidade do paciente. No entanto, eles não fornecem um microambiente imunológico completo, limitando assim suas aplicações8,9.
Uma vez estabelecidos, os tumores ortotópicos normalmente levam cerca de 1 mês ou mais para crescer (dependendo da linha celular usada) e formam grandes tumores que podem ser facilmente imageados por ultra-som ou ressonância magnética para rastrear a progressão e determinar a eficácia do tratamento4,5,10. No entanto, uma vez em crescimento exponencial, a última fase do crescimento do tumor pode ser rápida, de modo que a maioria dos regimes de tratamento são iniciados relativamente cedo (por exemplo, 14 dias)11,12. O sistema imunológico desempenha um papel crítico no desenvolvimento do tumor, incluindo no PDAC, que é caracterizado por um tumor imunossupressor infiltrar-se com relativa escassez de células T e presença freqüente de células mieloides13. A alta presença de células T em PDAC confere um melhor prognóstico14,15. No entanto, como agentes individuais, inibidores de pontos de verificação imunes que aliviam a imunossupressão de células T, como anti-CTLA-416 e anti-PD-L117,não mostraram benefício clínico em pacientes pdac, provavelmente porque a reatividade geral das células T é muito baixa. No entanto, os agentes que as respostas das células T prime, como anti-CD40, podem superar a resistência anti-PD-L1/CTLA-418,19 e a vacinação com a vacina PDAC alogênica (GVAX) secretada por GM-CSF pode aumentar a imunogenicidade dos tumores pdac20,indicando que melhorar as respostas às células T forma importante via terapêutica.
Fundamental para uma resposta antitumoral de células T é o reconhecimento de antígenos derivados do tumor através do receptor de células T (TCR) e da subsequente produção de citocinas citotóxicas e grânulos. Embora o reconhecimento de antígenos de células T possa ser determinado pelo sequenciamento do TCR, essa abordagem é cara e demorada. No entanto, a quantificação de subconjuntos de células T infiltradas por tumor estoneca fornece uma boa indicação de uma resposta antitumoral. Um exame mais aprofundado da atividade das células T ex vivo em termos de degranulação, produção de citocina e outros fatores citotóxicos fornece uma análise funcional mais profunda. Estes ensaios podem ser realizados em amostras tumorais frescas e muitos parâmetros da função da célula T podem ser medidos rapidamente pela citometria do fluxo.
CD8+ e CD4+ Células T produzem citocinas como IFNγ e TNFα para potencializar uma resposta imune21. Ifn' induz mhci upregulation em células-alvo, induz diferenciação e recrutamento de células imunes e ajuda a morte celular. A produção de IFNγ por células T CD8+ é bem caracterizada como parte de uma resposta antitumoral e se correlaciona com a regressão tumoral22,23. TNFα é outra citocina proinflamatória produzida por células CD8+ e CD4+ T. Melhora a ativação dependente do TCR e a proliferação de células T, auxiliando na resposta antitumoral. Após o envolvimento do TCR, as células TCD8 + T citotóxicas podem sofrer degranulação, onde lisomas secretory pré-formados contendo moléculas citotóxicas são liberados na sinapse imunológica para causar degradação de células-alvo21. Estas moléculas incluem Perforin, uma proteína que se liga à membrana celular alvo, formando poros que, em seguida, interromper a integridade da membrana e permitir a difusão21 ou endocitose24 de outras moléculas citotóxicas, como Granzyme B, diretamente no citopplasma da célula-alvo. Granzyme B é uma protease que promulga a degradação de múltiplas proteínas dentro da célula-alvo, levando à morte celular21. A liberação de tais moléculas requer exocitose de endosomes para a superfície celular, onde o marcador endossômico CD107a (também conhecido como LAMP-1) é incorporado transitoriamente na membrana celular25.
A medição da secreção de citocina pelas células T requer seu isolamento por meio de classificação de células assistidas por fluxo ou ensaios de separação baseados em contas, que não podem ser prontamente realizados em grande número de amostras simultaneamente. No entanto, a medição de citocinas intracelulares não requer quaisquer etapas de pré-isolamento e pode ser facilmente realizada em várias amostras ao mesmo tempo, permitindo uma abordagem de taxa de maior rendimento. Como citocinas são rapidamente secretadas por células T, os níveis intracelulares podem ser indetectáveis e, portanto, a célula T requer estimulação para aumentar a produção de citocina basal. Para avaliar a produção de citocinas movidas por antígenos, o antígeno reconhecido pelo TCR deve ser apresentado à célula T por um APC preparado in vitro. Nos casos em que a especificidade do antígeno não é conhecida, é necessária uma abordagem ampla de estimulação. Estimulação TCR pode ser imitado usando contas anti-CD3/28 que fornecem ativação TCR e coestimulação, o que induz a produção e proliferação de citocina. No entanto, uma alternativa mais econômica é o uso de PMA e ionomicina, que juntos ativam amplamente as vias de sinalização que levam à síntese e liberação de citocinas intracelulares. Especificamente, pma ativa proteína quinase C (PKC) e ionomicina levanta intracelular Ca2 + íons, levando ao aumento da sinalização celular. A fim de preservar o conteúdo intracelular de citocinas, esta estimulação pode ser efetivamente combinada com inibidores de transporte de proteínabrefeldina A e monensina, que bloqueiam proteínas no Golgi e, assim, impedem a liberação extracelular. O uso de PMA/ionomicina é um método bem estabelecido para estimular as células T e há uma forte correlação entre citocinas extracelulares e intracelulares26. A estimulação das células T com PMA e ionomicina também aumenta o tráfico de lisosome para a membrana celular e, portanto, CD107a torna-se transitóriamente integrado na superfície celular antes de ser reciclado na célula. Ao incluir um anticorpo anti-CD107a durante a estimulação, é possível usá-lo como um marcador de atividade de degranulação25.
Este método digere rapidamente os tumores para fornecer uma suspensão unicelular. Neste ponto, as populações individuais podem ser diretamente manchadas para citometria de fluxo ou purificadas por métodos a jusante: classificação de células assistidas por fluxo ou separação de contas magnéticas. A preparação de uma suspensão unicelular para análise de citometria de fluxo permite uma análise de alta taxa de taxa de produtividade de múltiplas populações de células imunes e seus marcadores fenotípicos, proporcionando uma quantificação precisa do número de células imunes e fenótipo.
Finalmente, o protocolo de digestão descrito aqui impede a perda de marcadores de superfície celular e mantém a viabilidade das células imunes, permitindo que as células imunes passem por mais passos de purificação celular e cultura, conforme necessário. No entanto, este método não foi testado para derivar células epiteliais desta digestão.