Expansión de la sangre periférica humana de células T γδ con zoledronato

Immunology and Infection

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Summary

Un método para expandir las células T γδ a partir de células mononucleares de sangre periférica (CMSP) se describe. PBMC derivados de las células T γδ se estimulan y se expandió con zoledronato y la interleucina 2 (IL-2). La expansión a gran escala de las células T γδ se puede aplicar a la inmunoterapia celular autólogo de cáncer.

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Kondo, M., Izumi, T., Fujieda, N., Kondo, A., Morishita, T., Matsushita, H., et al. Expansion of Human Peripheral Blood γδ T Cells using Zoledronate. J. Vis. Exp. (55), e3182, doi:10.3791/3182 (2011).

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Abstract

Humanos γδ células T pueden reconocer y responder a una amplia variedad de estrés inducido por antígenos, por lo tanto el desarrollo de una amplia actividad innata anti-tumoral y anti-infecciosos. 1 La mayoría de las células γδ T en sangre periférica tienen el receptor de células T Vγ9Vδ2. Estas células reconocen al antígeno en un complejo mayor de histocompatibilidad-de manera independiente y desarrollar una fuerte funciones efectoras citolítica y como Th1-1. Por lo tanto, las células γδ T son células efectoras candidato atractivo para la inmunoterapia del cáncer. Vγ9Vδ2 células T responden a phosphoantigens ejemplo, (E)-4-hidroxi-3-metil-but-2-enil pirofosfato (HMBPP), que se sintetiza en las bacterias a través de la biosíntesis de isoprenoides, 2 y isopentenil pirofosfato (IPP), que se produce en las células eucariotas a través de la vía del mevalonato. 3 En condiciones fisiológicas, la generación de IPP en células no transformadas no es suficiente para la activación de células T γδ. La desregulación de la vía del mevalonato en las células tumorales conduce a la acumulación de la IPP y la activación de las células T γδ. 3 Porque aminobisfosfonatos (como pamidronato o zoledronato) inhiben la farnesil pirofosfato sintetasa (FPPS), la enzima actúa aguas abajo de la IPP en la vía del mevalonato, los niveles intracelulares de IPP y sensitibity a γδ T reconocimiento de las células pueden ser terapéuticamente aumentó aminobisfosfonatos. IPP acumulación es menos eficiente en las células nontransfomred que las células tumorales con una concentración farmacológicamente relevantes de aminobisfosfonatos, que nos permiten la inmunoterapia para el cáncer mediante la activación de las células T γδ con aminobisfosfonatos. 4 Curiosamente, IPP se acumula en los monocitos al PBMC se tratan con aminobisfosfonatos, debido a la eficiente absorción del fármaco por estas células. 5 monocitos que se acumulan IPP ser células presentadoras de antígeno y estimular Vγ9Vδ2 las células T en la sangre periférica. 6 Basado en estos mecanismos, hemos desarrollado una técnica para la expansión a gran escala de cultivos de células T γδ con zoledronato y la interleucina -2 (IL-2). 7 Otros métodos para la expansión de las células T γδ utilizar el sintético de pirofosfato phosphoantigens bromhidrina (BrHPP) 8 o 2-metil-3-butenil-1-pirofosfato (2M3B1PP). 9 Todos estos métodos permiten ex la expansión in vivo, lo que resulta en un gran número de células T γδ para su uso en inmunoterapia adoptiva. Sin embargo, sólo el zoledronato es un reactivo aprobado por la FDA disponibles en el mercado. Zoledronato-ampliado las células T γδ pantalla CD27 - CD45RA - fenotipo efectoras de memoria y su función puede ser evaluado por el IFN-γ ensayo de producción de 7.

Protocol

1. Aislamiento de PBMC

  1. Extracción de sangre (7,5-8,0 ml) en un tubo BD Vacutainer CPT preparación celular con heparina sódica. El tubo contiene un anticoagulante con heparina sódica y un fluido de densidad de Ficoll-Hypaque, además de una barrera de gel de poliéster, que separa los dos líquidos. Tubo de centrífuga / muestra de sangre a temperatura ambiente (18 ° C a 25 ° C) en un rotor horizontal (se gira hacia fuera de la cabeza) durante 20 minutos a 1800 x g. Interruptor de centrífuga de los frenos.
  2. Después de la centrifugación, la secuencia de capas se produce de la siguiente manera (visto desde arriba a abajo): un plasma) - b) las células mononucleares de sangre periférica (CMSP) y plaquetas - c) la densidad de la solución - d) de gel de poliéster - e) granulocitos - f) glóbulos rojos (Fig. 1).
  3. Recoger una fracción de la capa de plasma, dejando 5 a 10 mm de plasma por encima de la interfase sin alterar la capa de células. El plasma puede ser utilizado para el cultivo (sección 2.5).
  4. Cosecha de la fracción enriquecida (CMSP) en la interfase con una pipeta y transferir a un tubo cónico de 15 ml.
  5. Lave la PBMC con 10 ml de tampón fosfato salino (PBS), invirtiendo el tubo cinco veces, y centrifugar durante 5 minutos a 400 x g.
  6. Repita los pasos de lavado dos veces, y luego volver a suspender el pellet de células en 5 ml de PBS. Determinar el número de células. Por lo general, 1,3 x 10 6 células se recuperan de 1 ml de sangre total.
  7. Determinar la frecuencia y el fenotipo de las células T γδ en PBMC por citometría de flujo (sección 3) (Fig. 2).

2. La expansión de las células T γδ

  1. Centrifugar las suspensiones de células en 15 ml tubos cónicos durante 5 minutos a 400 x g a temperatura ambiente, y desechar el sobrenadante.
  2. Preparar medio de cultivo (CM) mediante la adición de la IL-2 (IL-2) y el zoledronato (Zometa) a concentraciones finales de 1000 UI / ml y M 5, respectivamente. ALyS203 (celular y Ciencia Instituto de Tecnología) o Optmizer (Invitrogen) apoyar la expansión de los medios de comunicación bien de las células T γδ (más información en las referencias 6 y 9). Zometa se suministra en forma líquida (4 mg/5-ml vial). Para preparar una solución de 5 M, se añaden 50 l de Zometa para 30 ml de medio de cultivo.
  3. Resuspender el sedimento celular en medio de cultivo y se ajustan a 1x10 6 células / ml.
  4. Pipeta de 1 ml de CM contiene 1x10 6 células en cada pocillo de una placa de 24 pocillos. Para las grandes culturas, las células pueden ser sembradas a 0.5 x 10 6 células / cm 2, de acuerdo a las superficies de los pozos de la placa, plato o recipiente.
  5. Añadir plasma autólogo (sección 1.3), agrupados suero humano AB, o FCS por lo que es aproximadamente el 10% del volumen de la cultura (100 l por cada pocillo de una placa de 24 pocillos). Coloque las placas en un humidificado 37 ° C, 5% de CO 2 incubadora durante 24-48 horas.
  6. Mantener el cultivo a una densidad celular de 0,5 a 2 x 10 6 células / ml. Añadir un nuevo soporte de la IL-2 (1000 UI / ml) solamente (sin Zometa) cada 2-3 días, y la transferencia de células cultivadas en pozos nuevos o frascos como sea necesario, de acuerdo con el grado de proliferación celular (Fig. 3). Suministro de plasma o suero al medio de manera que la concentración sérica se puede mantener por lo menos 1%.
  7. Las células de la cosecha en el día 12-14 y determinar la frecuencia, fenotipo, y las funciones de las células T γδ por citometría de flujo (ver más abajo).

3. El análisis fenotípico por citometría de flujo

  1. Transferencia de 200 muestras de l que contiene 2 x 10 5 células de clasificación de células activadas por fluorescencia (FACS) tubos.
  2. Añadir 2 ml de PBS frío y centrifugar durante 5 minutos a 400 x g. A continuación, volver a suspender las pastillas en 50 l de tampón FACS (PBS + 1% FCS + 0,1% de azida de sodio). Añadir 5 l de cada una de las muestras de anticuerpos (los anticuerpos monoclonales se listan en la Tabla 1).
  3. Incubar en hielo en la oscuridad durante 20 min.
  4. Añadir 2 ml de tampón FACS para cada muestra, y luego vórtice. Centrifugue las muestras durante 5 minutos a 400 x g a 4 ° C. Decantar cuidadosamente el sobrenadante.
  5. Resuspender las células en 300 l de tampón FACS y agitar. Analizar las muestras en un citómetro de flujo (Fig. 2).

4. IFN-γ producción de ensayo de 10

  1. El día antes del ensayo, preparar las células estimulador mediante el cultivo de 3.5 x 10 5 células Daudi / ml en medio RPMI 1640 más el 10% de FCS (RPMI-10) durante la noche con Zometa (5 M) (en adelante designado Z-Daudi).
  2. Recoger Z-Daudi y resuspender en medio RPMI-10 en 2x10 6 células / ml. Añadir 100 ml de Z-Daudi (2x10 5) a cada pocillo de una placa de fondo redondo de 96 pocillos.
  3. Prepare las células T γδ en 2x10 6 células / ml en RPMI-10 contiene Brefeldina A a 20 mg / ml. Transferencia de 100 l de suspensión de células T γδ (2x10 5) a cada pocillo que contiene Z-Daudi células o de control de los pozos (100 l de RPMI-10 solamente, o RPMI-10 con 20 ng / ml de forbol 12-miristato 13-acetato[PMA] y 2 mg / ml de ionomicina).
  4. Mezclar pipeteando arriba y abajo varias veces. Se incuba durante 4 horas en un 37 ° C, 5% de CO 2 incubadora.
  5. Centrifugar la placa durante 5 minutos a 400 x g a 4 ° C y volver a suspender las pastillas en 200 l de PBS frío.
  6. Transferencia de las muestras a los tubos de FACS. Agregar 4 ml de PBS frío y centrifugar los tubos durante 5 minutos a 400 x g a 4 ° C.
  7. Resuspender los pellets en 50 l de tampón FACS con FITC-conjugado anti-TCRVγ9 (5 l) y PE/Cy5-conjugated anti-CD3 (2,5 l). Incubar protegido de la luz durante 15 minutos a temperatura ambiente.
  8. Añadir 100 ml de reactivo IntraPrep 1 y se incuba durante 15 min a temperatura ambiente. Agregar 4 ml de PBS a cada tubo y centrifugar durante 5 minutos a 400 x g a temperatura ambiente.
  9. Eliminar el sobrenadante por aspiración y añadir 100 ml de reactivo 2 IntraPrep. Incubar durante 5 minutos a temperatura ambiente sin agitación.
  10. Añadir 5 l de PE-conjugadas anti-IFN-γ MAB para el tubo de ensayo. Incubar protegido de la luz durante 15 minutos a temperatura ambiente.
  11. Agregar 4 ml de PBS a cada tubo y centrifugar durante 5 minutos a 400 x g a temperatura ambiente. Eliminar el sobrenadante por aspiración y resuspender el botón celular en 0,5 ml de tampón FACS.
  12. Analizar las células por citometría de flujo. Puerta de CD3 + + TCRVγ9 células y examinar la expresión de IFN-γ (Fig. 4).

5. Los resultados representativos:

Es importante determinar el porcentaje de células T γδ en PBMC en el inicio de la cultura. Como se muestra en la figura. 2 A, el porcentaje de linfocitos CD3 + TCRVγ9 + células T γδ en PBMC fue del 1,6% en el día 0. Las poblaciones dominantes fueron CD27 + CD45RA + CD27 o ingenuo CD45RA + - fenotipos memoria central. Cuando las células T γδ fueron estimulados de manera eficiente, se formaron grupos en los días 3-5 (Fig. 3 A y B). Cuando la formación de agrupaciones se demoró, el ​​crecimiento de otros tipos de células, como células CD4 + y CD8 + αβ células T o células NK podría dominar el crecimiento de las células T γδ (Fig. 3 C y D). Después de 14 días de cultivo, la frecuencia de las células T γδ aumentó a más del 93,8% de las células cultivadas en el éxito de las culturas de las células T γδ (Fig. 2 E). Los cultivos de células T γδ upregulated NKG2D y expresión de CD69 (Fig. 2 G y H). La exhibición de CD27 - CD45RA - fenotipo efectoras de memoria (Fig. 2 F). Las funciones de las células T γδ fueron evaluados con respecto a la producción de citocinas y citotoxicidad. El IFN-γ intracelular tinción demostrado que las células T γδ produjo IFN-γ en respuesta a PMA / ionomicina tratamiento o células Daudi que Z-IPP acumulado después de un tratamiento zoledronato (Fig. 4). Estos resultados indican que el zoledronato eficiente puede estimular y expandir las células T γδ funcional.

tubo FITC PE ECD PE/Cy5
1 CD3 CD19 CD45 CD14
2 CD3 TCRαβ CD4 CD8
3 CD3 CD56
4 TCR Vγ9 TCRαβ CD45 CD3
5 TCR Vγ9 NKG2D
6 TCR Vγ9 CD69
7 TCR Vγ9 IgG1 de ratón
8 TCR Vγ9 CD45RA CD27
9 TCR Vγ9 IgG1 de ratón IgG1 de ratón

Tabla 1. Los anticuerpos monoclonales utilizados en la tinción multicolor de las células T γδ. Un ejemplo del análisis fenotípico de las células T γδ realizado en nuestro laboratorio se muestra en la figura. 2.

Figura 1
Figura 1. Separación de PBMC. Sangre (7,5-8,0 ml) se introduce en un tubo BD Vacutainer CPT preparación celular con heparina sódica y directamente se centrifuga durante 20 minutos a 1800 x g. Después de la centrifugación, las capas que resulta como se ve desde arriba a bottom: un Plasma) - b) PBMC y plaquetas - c) Densidad de la solución - d) de gel de poliéster - e) Granulocitos - f) Los glóbulos rojos.

Figura 2
Figura 2. Fenotipo de superficie típico de las células T γδ. PBMC fueron estimulados con zoledronato e IL-2 durante 14 días. Las células se tiñeron con FITC anti-TCR Vγ9 y PE/Cy5-labeled anti-CD3 para controlar la expansión de las células T γδ (A y E). Las células T γδ fueron identificados por su expresión de TCRVγ9, y la expresión de CD27 y CD45RA (B y F), NKG2D (C y G), o CD69 (D y H) se examinó.

Figura 3
Figura 3. Representante γδ cultivos de células T. PBMC fueron estimulados con IL-2 (1000 UI / ml) y el zoledronato (5 M). Campos representativos se muestran (IX71 microscopio invertido [Olympus] x 200). Las agrupaciones y los agregados de células T γδ se puede observar en el día 3 (A) y el día 5 (B), cuando las células T γδ se ampliaron con éxito. Por el contrario, existen grupos o agregados se observaron cuando el crecimiento de células T γδ no era la adecuada (C y D).

Figura 4
Figura 4. IFN-γ producción. γδ células T se incubaron con RPMI-10 sólo (A) o PMA / ionomicina (B) o Z-Daudi (C) durante 4 horas. En primer lugar, la expresión superficial de TCRVγ9 estaba manchada y IFN-γ producción fue examinado por intracelular de IFN-γ tinción.

Figura 5
Figura 5. Cinética de la cultura de las células T γδ. (A) Número absoluto de células en cultivo, (B) el porcentaje de células T γδ, y (C) número absoluto de células T γδ en los puntos de tiempo indicado.

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Discussion

El método aquí presentado permite la expansión eficiente de las células T γδ a partir de PBMC. γδ células T activadas y ampliado por zoledronato y la IL-2 desarrollan completar las funciones efectoras, se refleja en la producción de citocinas y citotoxicidad. Se ha informado de que el sintético phosphoantigens pirofosfato bromhidrina (BrHPP) y 2-metil-3-butenil-1-pirofosfato (2M3B1PP) también ampliar las células T γδ, sin embargo, no están disponibles comercialmente. En contraste, el zoledronato es que ya tienen licencia para aplicaciones clínicas como Zometa. Por lo tanto, un reactivo confiable está fácilmente disponible.

La selección de medios de cultivo y el suero es fundamental. Utilice los medios apropiados, tales como la cultura ALyS203 (celular y Ciencia Instituto de Tecnología) o Optmizer (Invitrogen) para el éxito de la expansión de células T γδ. 11 Compruebe que plasma autólogo, humano agrupado AB suero o FCS puede apoyar la cultura de las células T γδ. También recuerde que PBMC de algunos donantes no responden a la estimulación zoledronato, independientemente de los reactivos otra cultura. Si eso ocurre, la única opción es cambiar el donante.

Como hemos demostrado, el enriquecimiento de las células T γδ se consiguió relativamente pronto, casi el 80% de las células se cultivaron las células T γδ el día 7. Las células T γδ continuaron proliferando hasta 12-14 días (Fig. 5). Aproximadamente 2.2 x 10 8 células T γδ se pueden obtener de 1 x 10 6
PBMC que contiene 1,6 x 10 4 células T γδ. Este método de cultivo se ha utilizado en la fase I de ensayos clínicos que evalúan la seguridad y la viabilidad de zoledronato expandido γδ terapia transferencia de células T en pacientes con mieloma múltiple o cáncer de pulmón 12,13.

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Disclosures

No hay conflictos de interés declarado.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
ZOMETA Novartis AG zoledronate
PROLEUKIN Novartis AG human recombinant IL-2
BD Vacutainer CPT Cell Preparation Tube with Sodium Heparin BD Biosciences 362753
RPMI1640 Invitrogen 21870-076
ALyS203- medium Cell Science & Technology Institute 0301-7
OpTmizer Invitrogen 0080022SA
brefeldin A Sigma-Aldrich B5936-200UL
phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) Sigma-Aldrich P1585-1MG
ionomycin Sigma-Aldrich 13909-1ML
IntraPrep Beckman Coulter Inc. A07803
anti-human CD3-FITC or PE/Cy5 Beckman Coulter Inc. A07746 FITC A07749 PE/Cy5
anti-human CD4-ECD Beckman Coulter Inc. 6604727
anti-human CD8-PE/Cy5 Beckman Coulter Inc. 6607011
anti-human CD14-PE/Cy5 Beckman Coulter Inc. A07765
anti-human CD19-PE Beckman Coulter Inc. A07769
anti-human CD45-ECD Beckman Coulter Inc. A07784
anti-human CD56-PE/Cy5 Beckman Coulter Inc. A07789
anti-human TCRαβ-PE Beckman Coulter Inc. A39499
anti-human TCR Vγ9-FITC Beckman Coulter Inc. IM1463
anti-human CD27-PE/Cy5 Beckman Coulter Inc. 6607107
anti-human CD45RA-ECD Beckman Coulter Inc. IM2711
anti-human CD69-PE BD Biosciences 555531
anti-human NKG2D-PE Beckman Coulter Inc. A08934
Anti-humal IFNγ-PE Beckman Coulter Inc. IM2717U
Mouse IgG1 isotype control-PE Beckman Coulter Inc. A07796
Mouse IgG1 isotype control-ECD or PE/Cy5 Beckman Coulter Inc. A07797A07798

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References

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