Этот метод детали, от начала до конца, хирургическая процедура для генерации ортотопических опухолей поджелудочной железы с использованием минимального количества клеточного материала и последующей быстрой диссоциации установленных опухолей для всеобъемлющего анализа цитометрии потока иммунных клеток населения, в том числе ex vivo анализ функции Т-клеток.
Аденокарцинома поджелудочной железы (PDAC) является агрессивной карциномой, при этом только 8% пациентов выживают 5 лет1. Поскольку менее 20% пациентов имеют право на хирургическую резекцию2, свежие образцы пациентов не легко доступны для исследований и, таким образом, модели in vivo предоставляют необходимые инструменты для исследования этого заболевания. Есть несколько моделей murine PDAC: ортотопические, подкожные, трансгенные, внутривенные и пациент-производные ксенотрансплантат (PDX), широко описаны здесь3. Описанная здесь ортотопическая модель позволяет впрыснуть сингенные клетки PDAC в поджелудочную железу иммунокомпетентных мышей. Это может быть выполнено в больших когортах диких или мутантных мышей, и, таким образом, обеспечивает экономически эффективную и последовательную модель для сравнения терапевтических агентов. Важно отметить, что ортотопическая модель обеспечивает cognate микроокружения для роста опухолевых клеток и метастазирует в наших руках и других4 к клинически значимым местам (например, печени), что делает его более клинически актуальным, чем подкожные или химически индуцированных моделей. Ортотопические опухоли отображают ключевые особенности PDAC, такие как сильная десмопластическая реакция с обилием фибробластов и внеклеточным ивкообразимым матричным осаждением5. Трансгенные модели PDAC являются золотым стандартом модели мурина и наиболее часто используется модель KPC, которая выражает мутант КрасG12D / и Trp53R172H / " под поджелудочной железы конкретных Pdx-1-Cre промоутер6. Дополнительные модели KPC и других in vivo PDAC рассматриваются здесь7. Мыши КЗК спонтанно развивают опухоли поджелудочной железы с прогрессированием заболевания, которое точно повторяет особенности человека PDAC6. Однако, как и для всех трансгенных моделей, программа разведения является дорогостоящим, прогрессирование опухоли является переменной и, следовательно, часто требует больших когорт мышей. Модели PDX используют опухолевые клетки или кусочки, полученные от пациента, которые затем выращиваются либо ортотопически, либо чаще подкожно у мышей с ослабленным иммунитетом. Модели Xenograft предоставляют полезные инструменты для скрининга терапевтических соединений и учитывают неоднородность пациента. Тем не менее, они не обеспечивают полной иммунной микросреды, тем самым ограничивая их применения8,9.
После установления, ортотопические опухоли обычно занимают около 1 месяца или более, чтобы расти (в зависимости от клеточной линии используется) и образуют большие опухоли, которые могут быть легко изображения с помощью ультразвука или МРТ для отслеживания прогрессирования и определить эффективность лечения4,5,10. Однако, как только в экспоненциальном росте, последняя фаза роста опухоли может быть быстрой, поэтому большинство схем лечения начинаются относительно рано (например, 14 дней)11,12. Иммунная система играет важную роль в развитии опухоли, в том числе в PDAC, которая характеризуется иммуносупрессивной опухоль проникает с относительной нехваткой Т-клеток и частым присутствием миелоидных клеток13. Высокое присутствие Т-клеток в PDAC дает лучший прогноз14,15. Однако, как одиночные агенты, ингибиторы иммунной контрольной точки, которые снимают иммуносупрессию Т-клеток, такие как анти-CTLA-416 и анти-PD-L117, не показали клинической пользы у пациентов PDAC, скорее всего, потому что общая реактивность Т-клеток очень низка. Тем не менее, агенты, которые премьер Т-клеток ответов, таких как анти-CD40, может преодолеть анти-PD-L11/CTLA-4 сопротивление18,19 и вакцинация с ГМ-CSF-секретирования аллогенной вакцины PDAC (GVAX) может увеличить иммуногенность опухолей PDAC20, что свидетельствует о том, что повышение Реакции Т-клеток формирует важный терапевтический путь.
Критически важным для противоопухолевого Ответа Т-клеток является распознавание антигенов, полученных из опухоли, через Т-клеточный рецептор (ТКР) и последующее производство цитотоксических цитокинов и гранул. В то время как распознавание Т-клеток может быть определено путем секвенирования TCR, этот подход является дорогостоящим и трудоемким. Тем не менее, количественная оценка инфильтрации опухолей Т-клеток подмножества обеспечивает хорошее указание на противоопухолевую реакцию. Дальнейшее изучение активности Т-клеток ex vivo с точки зрения дегранизации, производства цитокинов и других цитотоксических факторов обеспечивает более глубокий функциональный анализ. Эти анализы могут быть выполнены на свежих образцов опухоли и многие параметры функции Т-клеток могут быть измерены быстро поток цитометрии.
CD8 и CD4- Т-клетки производят цитокины, такие как IFN и TNF, чтобы потенцировать иммунный ответ21. ИФНЗ индуцирует MHCI upregulation на клетках-мишенях, индуцирует дифференциацию и вербовку иммунных клеток и способствует смерти клеток. Производство ИФНЗ по CD8и Т-клеткам хорошо характеризуется как часть противоопухолевого ответа и коррелирует с регрессией опухоли22,23. ТНФЗ является еще одним провоспалительным цитокином, производимым какCD8, так и CD4и Т-клетками. Это усиливает TCR-зависимой активации и пролиферации Т-клеток, помогая противоопухолевой реакции. После участия TCR, цитотоксические CD8и Т-клетки могут пройти дегранизацию, где предварительно сформированные секреторные лиизосомы, содержащие цитотоксические молекулы, высвобождаются в иммунологический синапс, чтобы вызвать деградацию целевых клеток21. Эти молекулы включают Перфорин, белок, который связывается с мембраной клетки-мибры, образуя поры, которые затем нарушают целостность мембраны и позволяют диффузии21 или эндоцитоз24 других цитотоксических молекул, таких как Granzyme B, непосредственно в цитоплазму клетки-мишени. Granzyme B является протеаза, которая принимает деградации нескольких белков в клетке-мишени, что приводит к гибели клеток21. Освобождение таких молекул требует экзоцитоза эндосом на поверхность клетки, где эндосомный маркер CD107a (также известный как LAMP-1) временно включен в клеточной мембране25.
Измерение секреции цитокинов Т-клетками требует их изоляции либо путем сортировки клеток, либо анализов разделения на основе биса, которые не могут быть легко выполнены на большом количестве образцов одновременно. Однако измерение внутриклеточных цитокинов не требует каких-либо предизоляционных шагов и может быть легко выполнено на нескольких образцах одновременно, что позволяет более высокой пропускной связи. Поскольку цитокины быстро выделяются Т-клетками, внутриклеточные уровни могут быть необнаружимы, и, таким образом, Т-клетка требует стимуляции для увеличения производства базального цитокина. Для оценки производства цитокинов, управляемых антигеном, антиген, признанный TCR, должен быть представлен Т-клетке загрунтованным APC in vitro. В тех случаях, когда специфика антигена неизвестна, необходим широкий подход к стимуляции. Стимуляция TCR может быть имитирована с помощью анти-CD3/28 бусин, которые обеспечивают как активацию TCR и костимуляцию, которая вызывает производство цитокинов и пролиферации. Однако более экономичной альтернативой является использование ПМА и иомицина, которые вместе широко активируют сигнальные пути, которые приводят к синтезу и высвобождению внутриклеточных цитокинов. В частности, PMA активирует протеиновый киназа C (PKC) и иономицин повышает внутриклеточные ионы Ca2, что приводит к увеличению сигнализации клеток. Для сохранения внутриклеточного содержания цитокинов эта стимуляция может эффективно сочетаться с белково-транспортными ингибиторами брефельдина А и монэнсина, которые блокируют белки в голги и тем самым предотвращают внеклеточное высвобождение. Использование PMA/ionomycin является устоявшимся методом стимулирования Т-клеток и существует сильная корреляция между внеклеточными и внутриклеточными цитокинов26. Стимулирование Т-клеток с PmA и иомамицинтакже также увеличивает оборот лизосомы к клеточной мембране и, таким образом, CD107a становится переходно интегрированной на поверхности клетки перед переработкой в клетку. Включая анти-CD107a антитела во время стимуляции, можно использовать его в качестве маркера дегрануляции деятельности25.
Этот метод быстро переваривает опухоли, чтобы обеспечить одноклеточную суспензию. На данный момент отдельные популяции могут быть непосредственно окрашены для цитометрии потока или очищены методами вниз по течению: сортировкой клеток при помощи потока или разделением магнитно-биса. Приготовление одноклеточной суспензии для анализа цитометрии потока позволяет высокопрокладочный анализ нескольких популяций иммунных клеток и их фенотипических маркеров, обеспечивая точную количественную оценку числа иммунных клеток и фенотипа.
Наконец, описанный здесь протокол пищеварения предотвращает потерю маркеров клеточной поверхности и поддерживает жизнеспособность иммунных клеток, позволяя иммунным клеткам пройти дальнейшие шаги по очистке клеток и культуру по мере необходимости. Однако, этот метод не был протестирован для получения эпителиальных клеток из этого пищеварения.