Generatie van een nieuw dendritisch celvaccin met melanoom en plaveiselkankerstamcellen
Summary
Geëvalueerd in syngeneïsche immunocompetente gastheren, toonde het op kankerstamcel (CSC) gebaseerde dendritische cel (DC) vaccin een significant hogere antitumorimmuniteit aan dan traditionele DC-vaccins gepulseerd met heterogene bulktumorcellen.
Abstract
We identificeerden kankerstamcel (CSC)-verrijkte populaties van murien melanoom D5 syngeneïsche tot C57BL/6 muizen en de plaveiselkanker SCC7 syngeneic tot C3H muizen met ALDEFLUOR/ALDH als marker, en testten hun immunogeniciteit met behulp van het cellysaat als een bron van antigenen om dendritische cellen (DC’s) te pulseren. DC’s gepulseerd met ALDHhoge CSC lysaten veroorzaakten significant hogere beschermende antitumor immuniteit dan DC’s gepulseerd met de lysaten van ongesorteerde hele tumorcellysaten in beide modellen en in een longmetastase instelling en een s.c. tumorgroeiinstelling, respectievelijk. Dit fenomeen was te wijten aan CSC vaccin-geïnduceerde humorale en cellulaire anti-CSC reacties. Met name splenocyten geïsoleerd van de gastheer onderworpen aan CSC-DC-vaccin produceerden significant hogere hoeveelheid IFNγ en GM-CSF dan splenocyten geïsoleerd van de gastheer die werd blootgesteld aan ongesorteerd tumorcellysaat gepulseerd-DC-vaccin. Deze resultaten ondersteunen de inspanningen om een autologe CSC-gebaseerde therapeutische vaccin te ontwikkelen voor klinisch gebruik in een adjuvante setting.
Introduction
Kankerstamcellen zijn relatief resistent tegen conventionele chemotherapie en radiotherapie1,2. Aan de andere kant kan deze populatie cellen de cellen zijn die verantwoordelijk zijn voor de terugval en progressie van kankers na traditionele kankertherapieën1-4. Vanwege het gebrek aan expressie van gedifferentieerde tumorantigenen op kankerstamcellen, kunnen kankerstamcellen ontsnappen aan de huidige immunologische interventies van therapie voor kanker, die meestal zijn ontworpen om de antigenen op de gedifferentieerde tumorcellen te richten. Daarom kan de ontwikkeling van nieuwe strategieën die specifiek gericht zijn op en vernietigen van de kankerstamcellen beloften bevatten om de therapeutische effectiviteit van de huidige kankerbehandeling te verhogen. Hiertoe hebben we met kankerstamcel (CSC) verrijkte populaties geïsoleerd uit twee dierlijke tumoren (melanoom D5 en plaveiselcelkanker SCC7) en gebruikten we ze als een antigeenbron om antigeen presenterende cellen (dendritische cellen, DC) te pulseren om het CSC-TPDC-vaccin voor te bereiden. Vervolgens evalueerden we de antitumorimmuniteit geïnduceerd door het CSC-TPDC-vaccin in respectievelijk de syngeneïsche immunocompetente gastheren, B6-muizen en C3H-muizen. De CSC-TPDC-geïnduceerde antitumor werkzaamheid werd vergeleken met het traditionele DC-vaccin gepulseerd met lysaat uit ongesorteerde heterogene tumorcellen (H-TPDC), die eerder is gebruikt door onze groep5,6, evenals door andere onderzoekers7, zowel in preklinische studies als in klinische studies.
Protocol
Representative Results
Discussion
De immunocompromitteerde gastheren, zoals SCID-muizen, sluiten immunologische beoordelingen van CSC’s uit vanwege het gebrek aan adaptieve immuniteit binnen de gastheren. In deze studie evalueerden we de immunogeniciteit van CSC’s in immunocompetente hosts, die de patiëntinstellingen beter zouden kunnen nabootsen. Verrijkte CSC’s zijn immunogeen en kunnen een effectievere tumorbeschermende immuniteit veroorzaken wanneer hun lysaten als vaccin in DCs worden geladen in vergelijking met niet-geselecteerde tumorcellysaatgepulseerde DC’s. Mechanistisch werd de bescherming verleend door selectieve inductie van CSC-reactieve antilichamen en T-cellen8, evenals de productie van type 1-cytokine, bijvoorbeeld IFNγ en GM-CSF.
De meeste van de huidige immunotherapieën, waaronder dendritische celgebaseerde vaccins en de adoptieve T-celoverdracht, zijn ontworpen om tumorgedifferentieerde antigenen aan te pakken. CSC’s, die deze gedifferentieerde antigenen niet kunnen uitdrukken, kunnen daarom aan deze immunologische targeting ontsnappen. Daarentegen kan het CSC-vaccin dat specifiek is ontworpen om zich te richten op kankerstamcellen deze speciale populatie van de kankercellen vernietigen en zo de therapeutische werkzaamheid van het vaccin verbeteren door tumorrecidief en metastase te voorkomen.
In zowel gekweekte tumorcellen als vers geoogste tumoren identificeerden we CSC-verrijkte populatie door flowcytometrie op basis van hoge aldehydedehydrogenase-activiteit. DergelijkeALDH-hoge cellen kunnen worden geïsoleerd door stroomsortering om te worden gebruikt als een antigeenbron om DC te pulseren om CSC-TPDC’s te genereren. Vergelijking met ALDH-hoge cellen geïsoleerd uit gekweekte tumorcellen versus van vers geoogste tumoren toonde geen significant verschil in termijn van de inductie van anti-CSC-immuniteit8. Deze resultaten onthulden het potentieel om CSC’s te gebruiken die geïsoleerd zijn van gekweekte tumorcellen of van vers geoogste tumoren voor klinische toepassing.
Om klinisch relevant te zijn, moet een vaccin in een therapeutische setting worden onderzocht. Deze experimenten worden nu uitgevoerd in ons laboratorium.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door The Will en Jeanne Caldwell Endowed Research Fund van het University of Michigan Comprehensive Cancer Center en gedeeltelijk door NIH grant CA82529 en de Gillson Longenbaugh Foundation.
Materials
| ALDHEFLOUR KIT | Stemcell Technologies | 1700 |
| Murine IL-4 | Pepro Tech | 214-14 |
| Murine GM-CSF | Pepro Tech | 315-03 |
| Mouse IFN-ɣ ELISA KIT | BD Biosciences | 555138 |
| Mouse GM-CSF ELISA KIT | BD Biosciences | 555167 |
| OptiPrep Density Gradient Medium | Sigma Aldrich | D1556 |
| BD OptEIA TMB Substrated Reagent Set | BD Biosciences | 555214 |
| Equipment | ||
| BD FACS Aria Cell Sorter | BD Biosciences | 336834 |
| Kcjunior | Bio-Tek Instruments | 176058 |
References
- Shafee, N., Smith, C. R., et al. Cancer stem cells contribute to cisplatin resistance in Brca1/p53-mediated mouse mammary tumors. Cancer Res. 68, 3243-3250 (2008).
- Nandi, S., Ulasov, I. V., et al. Low-dose radiation enhances survivin-mediated virotherapy against malignant glioma stem cells. Cancer Res. 68, 5778-5784 (2008).
- Dallas, N. A., Xia, L., et al. Chemoresistant colorectal cancer cells, the cancer stem cell phenotype, and increased sensitivity to insulin-like growth factor-I receptor inhibition. Cancer Res. 69, 1951-1957 (2009).
- Yamauchi, K., Yang, M., et al. Induction of cancer metastasis by cyclophosphamide pretreatment of host mice: an opposite effect of chemotherapy. Cancer Res. 68, 516-520 (2008).
- Chang, A. E., Redman, B. G., et al. A phase I trial of tumor lysate-pulsed dendritic cells in the treatment of advanced cancer. Clin. Cancer Res. 8, 1021-1032 (2002).
- Ito, F., Li, Q., Shreiner, A. B., et al. Anti-CD137 monoclonal antibody administration augments the antitumor efficacy of dendritic cell-based vaccines. Cancer Res. 64, 8411-8419 (2004).
- Kirk, C. J., Hartigan-O’Connor, D., et al. T cell-dependent antitumor immunity mediated by secondary lymphoid tissue chemokine: augmentation of dendritic cell-based immunotherapy. Cancer Res. 61, 2062-2070 (2001).
- Ning, N., Pan, Q., et al. Cancer stem cell vaccination confers significant antitumor immunity. Cancer Res. 72, 1853-1864 (2012).
- Ginestier, C., Liu, S., et al. CXCR1 blockade selectively targets human breast cancer stem cells in vitro and in xenografts. J. Clin. Invest. 120, 485-497 (2010).
- Carpentino, J. E., Hynes, M. J., et al. Aldehyde dehydrogenase-expressing colon stem cells contribute to tumorigenesis in the transition from colitis to cancer. Cancer Res. 69, 8208-8215 (2009).
- Charafe-Jauffret, E., Ginestier, C., et al. Breast cancer cell lines contain functional cancer stem cells with metastatic capacity and a distinct molecular signature. Cancer Res. 69, 1302-1313 (2009).
