Summary

Geração de células-tronco pluripotentes induzidas a partir de melanoma humano linfócitos tumor infiltrantes

Published: November 11, 2016
doi:

Summary

The goal of this protocol is to show the protocol for reprogramming melanoma tumor-infiltrating lymphocytes into induced pluripotent stem cells.

Abstract

A transferência adoptiva de expandidas ex vivo linfócitos infiltrantes tumorais autólogas (TIL) podem mediar respostas duráveis e completas em subconjuntos significativos de pacientes com melanoma metastático. Os principais obstáculos desta abordagem são a viabilidade reduzida das células T transferidas, causada pelo encurtamento dos telómeros, e o número limitado de TILs obtidos a partir de pacientes. As células T menos diferenciadas com longos telómeros seria um subconjunto de células T ideal para terapia adoptiva de células T, no entanto, a geração de grandes números de células T estas menos diferenciadas é problemática. Esta limitação da terapia celular adotiva T pode ser, teoricamente, superado usando células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) que se auto-renovar, manter os telômeros pluripotência, foram alongadas, e fornecer uma fonte ilimitada de células T autólogas para imunoterapia. Aqui, apresentamos um protocolo para gerar iPSCs usando vetores de vírus Sendai para a transdução de fatores de reprogramação em TIL. Este protocolo gerars clones totalmente reprogramadas, livre do vector. Estes iPSCs TIL derivados podem ser capazes de gerar células T específicos do paciente e de tumor menos diferenciadas para terapia adoptiva de células T.

Introduction

Tecnologia de reprogramação celular que permite a geração de células estaminais pluripotentes induzidas (IPSCs) através de sobre-expressão de um conjunto definido de factores de transcrição é uma grande promessa no domínio das terapias à base de células 1,2. Estes iPSCs exibem características de transcrição e epigenéticos e ter a capacidade de auto-renovação e pluripotência, semelhante às células estaminais embrionárias (CES) 3-5. Progressos notáveis em tecnologia de reprogramação durante a última década nos permitiu gerar iPSCs humanos, mesmo a partir de células terminalmente diferenciadas, como células T 6-8. IPSCs derivadas de células T (TiPSCs) reter a mesma configuração rearranjados de genes das cadeias do receptor de célula T (TCR), como as células T originais, o que permite a regeneração de células T específicas para o antigénio de TiPSCs 9-11.

Cerca de 80% de linfócitos infiltrantes de melanoma (TIL) obtidos a partir de tumor de um paciente reconhecem especificamente antígenos associados a tumores umnd manter a citotoxicidade contra as células cancerosas originais 12. Notavelmente, a expressão de morte celular programada proteína-1 (DP-1) em TILs foi encontrada para identificar o repertório de tumor autólogo-reactivo, incluindo CD8 específicas do neo-antigénio mutado linfócitos + 13. A transferência adoptiva de ex-vivo TILs autólogos expandidos em combinação com regimes lymphodepleting preparativa e a administração sistémica de interleucina-2 (IL-2) pode causar regressão substancial de melanoma metastático em subconjuntos de pacientes 14. Apesar resultados encorajadores em modelos pré-clínicos e em pacientes, pobre sobrevivência de células T infundidos e a existência de vias imunossupressores parecem comprometer todo o potencial da terapia celular adoptiva t. Protocolos clínicos em curso exige uma extensiva manipulação ex vivo de células T autólogas, a fim de obter um grande número. Isto resulta na geração de células T terminalmente diferenciadas que têm baixa sobrevivência reduzida, Prolcapacidade iferative, e altos níveis de PD-1 15.

Esta limitação da terapia celular adotiva T pode ser, teoricamente, superado usando iPSCs que podem fornecer uma fonte ilimitada de células T autólogas para imunoterapia. Recentemente, relatou a reprogramação de melanoma TIL expressando altos níveis de PD-1 por vírus Sendai (vários) transdução mediada por um dos quatro fatores de transcrição, OCT3 / 4, SOX2, KLF4 e C-MYC 16. Enquanto vetores retrovirais requerem integração cromossomas do hospedeiro para expressar genes de reprogramação, vetores SEV são não-integração e, eventualmente, são eliminados do citoplasma. A reprogramação da eficiência é muito maior com um sistema de SeV comparação com lentivírus de retrovírus ou vectores 6-8. Além disso, SeV pode reprogramar especificamente células T em células mononucleares do sangue periférico (PBMCs), enquanto alguns clones IPSC gerados por lentivírus ou vectores retrovirais pode ser a partir de linhagens não linfóides 6-8. Aqui, nós detalheos procedimentos realizados para o isolamento e a activação de TIL de melanoma humano e para a geração de iPSCs TIL derivadas utilizando um sistema de reprogramação SeV.

Protocol

NOTA: Os pacientes devem dar consentimento informado para participar do Conselho de Revisão Institucional e pluripotentes estaminais humanas Comissão celular estudo aprovado. 1. Isolamento e Cultura de TIL Obter material de tumor que não é necessária para o diagnóstico histopatológico do núcleo aquisição de serviços de patologia / tecido. Coloque 20-100 g de espécimes de tumores em um tubo de 50 ml com 30 ml de meio recolha do tumor (Tabela 1)….

Representative Results

A Figura 1 mostra a vista geral do procedimento que envolve a expansão inicial de melanoma TILs com rhIL-2, o qual é seguido pela activação com anti-CD3 / CD28 e a transferência de genes de OCT3 / 4, KLF4, SOX2, e c-myc para TILs para a geração de iPSCs. Normalmente, TIL em cultura com rhIL-2 início para formar esferas 21-28 dias após o início da cultura. Neste ponto, TILs está pronto para ser activadas com anti-CD3 / CD28. A Figura 2A mostra …

Discussion

Aqui, demonstramos um protocolo para a reprogramação TIL de melanoma de iPSCs por transdução mediada por SeV dos quatro factores de transcrição OCT3 / 4, SOX2, KLF4, e c-myc. Esta abordagem, utilizando um sistema de SeV para reprogramar células T, oferece a vantagem de um método não-integrando 7.

Um estudo anterior mostrou que um sistema de reprogramação SeV foi altamente eficiente e confiável para reprogramar fibroblastos não só, mas também as células T do sangue …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We thank Ms. Deborah Postiff and Ms. Jackline Barikdar in the Tissue Procurement Core and Dr. Cindy DeLong in the Pluripotent Stem Cell Core Laboratory at the University of Michigan for her technical assistance. This study was supported by University of Michigan startup funding and grants from the Central Surgical Association, American College of Surgeons, Melanoma Research Alliance, and NIH/NCI (1K08CA197966-01) to F. Ito.

Materials

gentle MACS C Tubes Miltenyi Biotec 130-093-237
gentle MACS Dissociator Miltenyi Biotec 130-093-235
Tumor Dissociation Kit, human Miltenyi Biotec 130-095-929
RPMI 1640 Life technologies 11875-093
Falcon 70 um Cell Strainer BD 352350
BD Falcon 50ml Conical Cntrifuge tubes BD 352070
IMDM Life technologies 12440053
human AB serum Life technologies 34005100
L-glutamine (200mM) Life technologies 25030-081
2-mercaptoethanol (1000x, 55mM) Life technologies 21985-023
Penicillin-Streptomycin  Life technologies 15140-122
gentamicin Life technologies 15750-060
Ficoll-Paque PLUS GE 17-1440-02
D-PBS (-) Life technologies 14040-133
recombinant human (rh) IL-2 Aldesleukin, Prometheus Laboratories Inc.
Purified NA/LE Mouse Anti-Human CD3 BD 555329
Purified NA/LE Mouse Anti-Human CD28 BD 555725
X-VIVO 15 Lonza 04-418Q
FBS Gibco 26140-079
HEPES Life technologies 15630-080
N-Acetylcysteine Cumberland Pharmaceuticals Inc. NDC 66220-207-30
Falcon Tissue Culture Plates (6-well) Corning 353046
Falcon Tissue Culture Plates (24-well) Corning 353047
Sendai virus vector DNAVEC
SNL feeder cells Cell Biolabs, Inc CBA-316
mitomycin C SIGMA M4287 soluble in water (0.5 mg/ml)
gelatin SIGMA G1890
Primate ES Cell Medium Reprocell RCHEMD001 warm in 37 ℃ water bath before use
basic fibroblast growth factor (bFGF) Life technologies PHG0264
ReproStem Reprocell RCHEMD005 warm in 37 ℃ water bath before use

References

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Cite This Article
Saito, H., Iwabuchi, K., Fusaki, N., Ito, F. Generation of Induced Pluripotent Stem Cells from Human Melanoma Tumor-infiltrating Lymphocytes. J. Vis. Exp. (117), e54375, doi:10.3791/54375 (2016).

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