Мы здесь описать протокол расследовать цитотоксичность предварительно активированные CD8 клетки+ T против раковых клеток путем обнаруживать apoptotic раковых клеток через реальном времени микроскопии. Этот протокол можно изучить механизмы за подавление миелоидных клеток индуцированной Т-клеток и оценивать соединений, направленных на пополнение T клетки через блокады иммунной подавляющих миелоидных клеток.
Потенцирование опухоль убийство способности CD8+ T клеток в опухоли, а также их эффективного опухолевого инфильтрата, является ключевым элементом успешной immunotherapies. Несколько исследований показали, что инфильтрирующие миелоидных клеток опухоли (например, клетки миелоидного производные супрессор (MDSCs) и опухольассоциированных макрофагов (ТАМС)) подавить цитотоксичность CD8+ T-клеток в микроокружения опухоли и что ориентация Эти нормативные миелоидных клеток может улучшить immunotherapies. Здесь мы представляем в пробирке пробирного системы для оценки иммунного подавляющее воздействие, monocytic-MDSCs и ТАМС на способность опухоли убийство CD8+ T клетки. С этой целью мы впервые культивировали наивно селезеночной CD8+ T клетки с анти CD3/CD28 активация антител в присутствии или отсутствии клеток супрессоров, а затем совместно культивируемых предварительно активированных Т-клеток с цели раковых клеток в присутствии fluorogenic Субстрат каспазы-3. Флуоресценции от субстрата в раковых клетках был обнаружен в режиме реального времени флуоресцентной микроскопии как показатель Т-клеток индуцированной апоптоза клеток опухоли. В этот assay, мы можем успешно обнаружить увеличение апоптоз клеток опухоли, CD8+ T клетки и его подавления предварительно культуры с ТАМС или MDSCs. Этот функциональный assay полезен для расследования CD8+ T мобильных подавления механизмов регулирования миелоидных клеток и выявления druggable цели преодолеть его через показ высокой пропускной способности.
Известно, что CD8+ T клетки могут устранить опухолевых клеток, когда они оказывают их полной цитотоксичности. После активации Т-клеточных рецепторов (TCR), CD8+ T клетки размножаются и дифференцироваться в цитотоксических эффекторных клеток. Расширенный и активированные CD8+ T клетки выделяют цитотоксические гранул, включая Перфорины и granzymes, который переводятся в клетки-мишени и инициировать различные литические пути, такие как каспазы-3 при посредничестве апоптоз1. CD8+ T клетки можно также вызвать апоптоз клеток опухоли, активировав рецепторов на клетки-мишени, таких как приемные устройства для α фактор некроза опухоли (ФНО α), первый апоптоз сигнал лиганда (FasL), или ФНО связанных лигандов индуцировать апоптоз (TRAIL). Кроме того активированные CD8+ T клетки секретируют интерферона гамма (ИФН γ), можно подавлять пролиферацию опухолевых клеток и повысить чувствительность клеток опухоли CD8+ T-клеток через вверх регулирование FasL приемного устройства1. Учитывая потенциал для CD8+ T были созданы опухоли убийство способности, несколько стратегий для повышения их цитотоксичности (например, контрольно-пропускной пункт ингибиторы, вакцинация рака и приемным передачи химерных антигена рецепторов (автомобиль) выражая Т-клетки) и показали значительный терапевтический эффект на некоторые виды рака2. Однако, накапливая доказательства предполагает, что проникновения опухоли иммунной клетки таких нормативных Т-клеток, миелоидной производные подавитель клетки (MDSCs), и опухольассоциированных макрофагов (ТАМС) можно подавить CD8+ T мобильных функций и ограничивают эффективность 3,immunotherapies4,5. Для улучшения такой immunotherapies, важно понять как иммунной супрессоров клетки предел CD8+ Т клеточной цитотоксичности. Идентификацию из CD8 клетки T+ механизмы подавления, а также druggable цели, чтобы преодолеть его, потребует разработки и использования в пробирке анализов.
Золотой стандарт метод измерения CD8+ цитотоксичность клеток T является пробирного выпуска хрома, в котором выпуска радиоактивных зонд (51Cr), от целевой ячейки, лизированы, CD8+ T клетки, определяется6. Однако этот assay имеет ряд недостатков, в том числе относительно низкая чувствительность, высокий фон, неспособность обнаруживать ранние apoptotic события, проблемы утилизации опасных и ограниченная совместимость с автоматизированной обработки жидких и обнаружения для поддержки выше производительность приложения. Еще одним распространенным методом является анализ гранулярных потоков, в которых обнаруживается annexin V привязки7апоптоз опухолевых клеток-мишеней. В этот assay это можно обнаружить другие параметры, такие как целевой клеточной смерти с помощью пропидий йодидом (PI) или 7-aminoactinomycin D (7-AAD) и активации эффекторных клеток обозначается CD107a или CD69 выражения, в дополнение к apoptosis в клетки-мишени7 . Однако этот assay требует большого числа клеток супрессоров, по сравнению с Пробирной выпуска хрома. Он также требует отряда и дезагрегирования адэрентных целевых клеток, и это может исказить результаты. Действительно, хром релиз анализа или анализа потока гранулярных обычно не используются для расследования подавитель клеточные эффекты на функции Т-клеток. Вместо этого, измерение Т-клеточной пролиферации, указывается путем разбавления флуоресцентные краски (например, CFSE), предварительно загружаются в Т-клетки часто используется для оценки ингибирование CD8+ Т-клеток функции клеток супрессоров. Обнаружение ИФН γ производства от культивируемых клеток T является другой стандартный метод для оценки воздействия клеток супрессоров на Т-клеток активации8,9. Однако результаты этих анализов не обязательно коррелирует целевой ячейке убийство способности CD8+ T клетки.
Мы представляем здесь альтернативные функциональные assay оценить эффекты подавитель клеток, особенно макрофаги в метастатические опухоли, на цитотоксичность CD8+ T клетки. Этот метод определяет цитотоксичность CD8+ T клетки, предварительно культивируемых с или без клетки подавитель присутствии активирующих антител анти CD3/CD28, путем обнаружения апоптоза клеток опухоли, обозначается флуоресценции от fluorogenic каспазы-3 Субстрат6 с помощью автоматизированных покадровой микроскопии (рис. 1). Этот протокол имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами; Он требует только небольшое количество клеток, позволяет обнаружение гибели адэрентных опухолевых клеток с высокой чувствительностью, могут изображений в реальном времени эффекторных цель взаимодействия и поддаются скрининга высокой пропускной способности.
В этом протоколе связанные с метастазированием макрофагов (MAMs) и их предшественники monocytic-MDSCs (M-MDSCs) изолированный от метастатических опухолей у мышей используются как клетки супрессоры. В моделях мыши метастатическим раком молочной железы, собственный населения макрофагов характеризуется как F4/80высокогоLy6G–CD11bвысокойLy6Cнизкой накапливается в легких, содержащий метастатические опухоли. Это население макрофагов редко найти в обычных легких и таким образом называется метастазированием связанные макрофагов (MAMs)10. В этих моделях мыши, другой миелоидных клеток населения, определяется как F4/80высокогоLy6G–CD11bвысокойLy6Cвысокий, также накапливается преимущественно в метастатических легких, где она рождает MAMs11. На основе их характеристик, CD11bвысокойLy6Cвысокой MAM клетки-предшественники могут представлять М-MDSCs12.
Этот метод основан на двух отдельных совместно культуры шаги: совместного культивирования CD8 клетки+ T с потенциальными клетки подавитель, и совместного культивирования «предварительно кондиционером» CD8+ T клетки с целевой опухолевых клеток (рис. 1). Первым этапом совместного культуры довольно похож на CD8+ T мобильных распространения анализов, обычно используется для определения влияния клетки супрессоры CD8+ функции Т-клеток. Однако пролиферацию клеток T не всегда коррелирует с их цитотоксичности. Например, мы обнаружили, что Сопредседатель культура с M-MDSCs или MAMs увеличилась, а не снижение количества CD8+ T-клеток присутствии CD3/CD28 активации антител (дополнительный рис. 3), тогда как эти предварительно кондиционером CD8+ Т-клетки продемонстрировали снижение цитотоксичность против целевой раковые клетки (рис. 4, Рисунок 5, Рисунок 6). Эти результаты подчеркивают важность оценки функциональной активности, подтверждается целевой рак клеток апоптоза, предлагаемые этой CD8 assay цитотоксичности клетки T+ .
В этот assay, мы определили что CD8+ T клетки требует приблизительно 15 h совместно культуры с целью побудить максимальная апоптоз клеток молочной железы опухоль E0771-LG мыши (рис. 5). Эта задержка может быть из-за запаздывания между первоначальный контакт эффекторных клеток с целей и сопровождающих формирование иммунной синапса, а также время, необходимое для побудить apoptotic сигналов в цели, как измеряется активацию caspase-3 (Дополнительные фильм 1 ). Мы также определили которые количество apoptotic опухолевых клеток достигли плато через 24 часа, который, вероятно, из-за ликвидации целей Т-клеток и/или потеря флуоресцентного сигнала от мертвых клеток. Эта возможность определить время пик апоптоз является одним из основных преимуществ этого анализа, поскольку определение оптимального времени точки имеет важное значение для соответствующих сопоставлений между различными условиями. В нашем случае например, разница в цитотоксичности между управления CD8+ T клетки и CD8 MDSC/MAM-образование+ T клетки была гораздо больше, в 15-18 ч, по сравнению с 72 h (рис. 5), и таким образом конечную экспериментировать с использованием 72 h инкубационный период принесет заблуждение результаты.
Этот метод также позволяет визуализации реального времени эффекторных в целевой ячейке взаимодействия, которая обеспечит большее понимание механизм, лежащие в основе ограниченных цитотоксичность CD8+ T клетки предварительно инкубировали с супрессорной клеток. Например, мы наблюдали что CD8+ T клетки, предварительно инкубировали с M-MDSCs или MAMs столкнулся и взаимодействовали с целевой опухолевых клеток, но не всегда вызывает апоптоз (Дополнительные фильм 4, дополнительные фильм 5, дополнительные фильм 6). Хотя мы не сделали количественно это событие, было бы целесообразно и интересным для количественной оценки и сравнения доля встречи и время их взаимодействия в корреляции с индукции апоптоза. Другим большим преимуществом является, что этот метод требует небольшое количество клеток (например, 1 x 103 цели) и 4 x 103 клеток-эффекторов за хорошо. В самом деле этот протокол может далее миниатюрных для формат пластины 384-ну при желании. Таким образом этот assay подходит для высокой пропускной способности скрининг и экспериментов где числа клеток являются ограниченными, такие, как в vitro тестирования с использованием драгоценных клеток, полученных от в естественных условиях или ex vivo образцы.
С другой стороны ограничение текущего анализа является наличие значительного числа погибших эффекторных клеток в некоторых условиях. Для того, чтобы повысить точность в распознавании апоптоз раковых клеток-мишеней, эффекторные CD8+ T клеток, ядер цели, которыми помечены клетки и ядер, что ограничение на размер (что исключает эффекторных клеток) применяется для анализа данных в этой проба (рис. 2). Однако есть некоторые случаи, где оверлея агрегатов (зеленый) apoptotic CD8+ T клетки на не apoptotic целевой раковые клетки, которые могут сбить с толку результаты. Это ограничение может быть смягчены путем использования столбца удаления мертвых клеток на эффекторные клетки перед культуры совместно с целевой опухолевых клеток, предполагая, что достаточное количество клеток-эффекторов доступны. С более сложными системами микроскопии, он также может быть возможным сократить ложный положительный сигнал, снабдив эффекторных CD8+ T-клеток с Флюорофор отличается от целевой клеточных ядер и субстрата fluorogenic каспазы-3.
До настоящего времени этот протокол был использован расследовать активации неспецифических антигена CD8+ T клетки. Хотя MDSCs и ТАМС в микроокружения опухоли подавить функций клеток T через антиген неспецифических механизмов, MDSCs в периферических лимфоидных тканей подавить Т-клеток ответов в антиген конкретным образом18. Расследовать подавляющей иммунные функции таких типов клеток, в пробирке распространения assay с помощью CD8+ T клетки от ОП-1 обычно используется трансгенных мышей. В этот assay, OT-1 Т-клетки (выражая овальбумина (OVA) конкретные Т-клеточный рецептор) совместно культивируемых с супрессорной MDSCs присутствии OVA пептиды, которая применима для первой культуры в нашей цитотоксичность assay (т.е.., активация Т-клеток в наличие или отсутствие супрессоров). Это также возможно для манипулирования целевой раковые клетки выразить OVA, которые могут вызвать рак антиген специфические клетки убийства OT-1 Т-клеток. Таким образом assay позволит также расследование подавления мам/MDSC-опосредованной активации антиген специфические Т-клеток. Это также можно применять assay расследовать человеческих клеток, как активация антител против человека CD3 и CD28 коммерчески доступных, и протокол изолировать человека ТАМС из клинических образцов был установленным19.
Коллективно этот assay довольно универсальна и может использоваться для изучения цитотоксичность других типов иммунных клеток. В настоящее время в наших лабораториях, он расширяется для изучения цитотоксичность антиген зависимой ячейки в различных условиях и является также разрабатывается для высокой пропускной способности скрининга.
The authors have nothing to disclose.
Эта работа была поддержана от грантов от Уэллком траст (101067/Z/13/Z (СПР), 109657/Z/15/Z (ТЗ), 615KIT/J22738 (ТЗ), Великобритания) и MRC (MR/N022556/1 (СПР, ТЗ), Великобритания). НОК и DDS признать поддержки со стороны национальных фенотипические скрининг центр Phenomics обнаружения инициативу и Великобритании исследования рака (NOC)
0.05% Trypsin EDTA (1X) | Gibco | 25300-054 | |
12-Well Cell Culture Plate | Freiner Bio-One | 665-180 | |
1x PBS | Gibco | 14190-094 | |
2-mercaptethanol | Sigma | M6250-10ML | |
5mL Plystyrene Round-Bottom Tube | FALCON | 352054 | |
96-Well Cell Culture Plate (Round Bottom ) | Costar | 3799 | Co-culture of CD8+T cells with sorted myeloid cells |
96-well plate (Flat bottom) | Nunc | 165305 | Co-culture of CD8+T cells with target cells for cytotoxicity assay |
AF647 anti-mouse F4/80 Antibody | BIO-RAD | MCA497A647 | Clone: CIA3-1, Lot#: 1707, 2 μL/1×10^6 cells |
AlexaFluor700 anti-mouse CD8 Antibody | Biolegend | 100730 | Clone: 53-6.7, Lot#: B205738, 0.5 μL/1×10^6 cells |
anti-mouse CD28 Antibody | Biolegend | 102111 | Activation of isolated CD8+ T cells, Clone: 37.51, Lot#: B256340 |
anti-mouse CD3e Antibody | Biolegend | 100314 | Activation of isolated CD8+ T cells, Clone: 145-2C11, Lot#: B233720 |
APC anti-mouse CD3 Antibody | Biolegend | 100236 | Clone: 17A2, Lot#: B198730, 0.5 μL/1×10^6 cells |
APC/Cy7 anti-mouse Ly6C Antibody | Biolegend | 128026 | Clone: HK1.4, Lot#: B248351, 1 μL/1×10^6 cells |
Bovine Serum Albmin | Sigma | A1470-100G | |
Cell Strainer (100μm Nylon) | FALCON | 352360 | To smash the spleen |
Cell Strainer (40μm Nylon) | FALCON | 352340 | To filter the lung digestion |
DAPI | Biolegend | 422801 | |
Dulbecco′s Modified Eagle′s Medium | Gibco | 41966-029 | |
EasySep Mouse CD8+ T Cell Isolation Kit | StemCell Technologies | 19853 | |
Fetal Bovine Serum | Gibco | 10270-106 | |
FITC anti-mouse CD4 Antibody | Biolegend | 100406 | Clone: GK1.5, Lot#: B179194, 0.5 μL/1×10^6 cells |
Geltrex Ready-to-Use | Gibco | A1596-01 | Coating the 96-well plates for cytotoxicity assay |
IncuCyte NucLight Red Lentivirus Reagent | Essen BioScience | 4476 | Lenti viral particules encoding mKate2 |
IncuCyte ZOOM | Essen BioScience | Detector (fluorescence microscope) | |
IncuCyte ZOOM 2018A | Essen BioScience | Analysis software | |
L-Glutamine (100X) | Gibco | A2916801 | |
Lung Dissociation Kit | Miltenyi | 130-095-927 | Preparation of single cell suspension from the tumor-bearing lung |
MycoAlert Mycoplasma Detection Kit | Lonza | LT07-318 | |
Non-essential amino acid (100X) | Gibco | 11140-035 | |
NucView488 | Biotium | 10403 | Fluoregenic caspase-3 substrate |
PE anti-mouse Ly6G Antibody | Biolegend | 127607 | Clone: 1A8, Lot#: B258704, 0.5 μL/1×10^6 cells |
PE/Cy7 anti-mouse CD11b Antibody | Biolegend | 101216 | Clone: M1/70, Lot#: B249268, 0.5 μL/1×10^6 cells |
Pen Strep | Gibco | 15140-122 | Penicillin Streptomycin for primary culture of cells |
PerCP/Cy5.5 anti-mouse CD45 Antibody | Biolegend | 103132 | Clone: 30-F11, Lot#: B249564, 0.5 μL/1×10^6 cells |
Polybrene (Hexadimethrine bromide) | Sigma | H9268 | |
Puromycin | Gibco | A11138-03 | |
RBC Lysis Buffer (10X) | Biolegend | 420301 | |
Recombinant murine IL-2 | Peprotech | 212-12 | Activation of isolated CD8+ T cells |
Sodium pyruvate (100X) | Gibco | 11360-070 | |
TruStain fcX (anti-mouse CD16/32) Antibody | Biolegend | 101320 | |
: Nikon 10X objective (resolution 1.22 µm) : Green channel excitation: 440 – 480 nm : Green channel emission: 504 – 544 nm : Red channel excitation: 565-605 nm : Red channel emission: 625 – 705 nm |