Apresentamos um protocolo simples para o isolamento de células mononucleares de sangue periférico de sangue inteiro obtidos de pacientes diagnosticados com Síndrome de Sézary, seguido pela seleção de células T CD4+, sua estimulação com phorbol12-myristate13-acetato e ionóforo A23187, e preparação de RNA para perfil transcriômico.
Linfomas cutâneos de células T (CTCL) são derivados da transformação e proliferação descontrolada de células T maduras, e os fungoides de micose (MF) e a síndrome de Sézary (SS) representam os subtipos mais comuns. Apesar de uma série de estudos sobre a caracterização da expressão genética, alterações genéticas e anormalidades epigenéticas da TCS, a patogênese molecular de MF/SS permanece incerta. MF refere-se à CTCL mais comum com predominância da pele, e geralmente é limitada à pele, enquanto ss é uma variante leucêmica agressiva de CTCL com envolvimento generalizado da pele e é caracterizada pela distribuição neoplásica principalmente envolvendo sangue, pele e linfonodo. Com foco na prática clínica, a identificação de biomarcadores de expressão genética tem enorme potencial para melhorar o diagnóstico e o tratamento do MF/SS. De fato, estudos transcriômicos recentes identificaram potenciais biomarcadores diagnósticos a partir de diferenças na expressão genética entre células T normais e malignas, o que pode melhorar nossa compreensão da biologia das SS, e revelar potenciais alvos terapêuticos. Este manuscrito descreve um protocolo reprodutível detalhado para o isolamento de células mononucleares de sangue periféricos de sangue fresco de pacientes diagnosticados com SS, seleção de células T de memória CD4+CD45RO+), estimulação química e preparação de RNA adequado para perfil transcriômico para descobrir novos marcadores moleculares prognósticos para obter uma visão adicional sobre a etiologia da doença. A estimulação usando agonista químico para ativar a regulação nuclear fornece uma avaliação mais específica para caminhos importantes na regulação dinâmica da transcrição e expressão genética e elimina defeitos confusos que podem surgir de defeitos de sinalização a montante decorrentes da perda de antígeno TCR na membrana celular. Os dados obtidos a partir da comparação do transcriptome de células SS T não estimuladas para células SS T estimuladas desmascaram defeitos de expressão genética reguladora funcional não evidentes a partir da análise de células quiescentes não estimuladas. Além disso, o método descrito a partir dessa abordagem pode ser adaptado para estudar defeitos de expressão genética de células T em outras doenças imunológicas de células T.
Linfoma cutâneo de células T (CTCL), incluindo os subtipos mais comuns mycosis fungoides (MF) e síndrome de Sézary (SS), é um grupo heterogêneo de doenças derivadas da transformação e proliferação descontrolada de células T maduras 1,2. As células T neoplásicas têm um CD4+CD45RO+maduro, fenotipode memória 3, e expressam marcadores de adesão à pele, aumentando o epidermotropismo4, que se manifesta como uma erupção cutânea particularmente em doenças precoces. O curso clínico de MF é muitas vezes indolente quando sob cuidados gerenciados de rotina, mas um subconjunto de pacientes pode progredir para uma doença mais avançada. Nestes casos de MF, as lesões cutâneas crescem e engrossam em tumores grandes, e as células T neoplásicas podem se disseminar para linfonodos e órgãos viscerais. Em contraste, SS é uma variante mais agressiva e leucêmica da CTCL5, caracterizada por uma tríade de sintomas: erithrodermia generalizada (definida como afetando >80% da área total da superfície corporal), linfadonopatia, e presença de mais de 1000/mm3 células T cancerígenas clonais com núcleos de céeblicas, as chamadas células Sézary 6,7 . O prognóstico para pacientes com SS é significativamente pior do que o MF. A SS é rara com uma taxa de incidência de 0,1/100.000, e representa aproximadamente 3% do total de casos de CCCL 8,9. A CTCL normalmente se apresenta em idosos com idade mediana de cerca de 60 anos10 anos. A taxa de incidência da CTCL vinha aumentando e, embora a causa não esteja clara, a taxa se estabilizou desde 199811,12.
A patogênese molecular da SS ainda não está clara. Estudos genéticos, epigenéticos e de expressão genética produziram uma riqueza de novos dados, porém permanecem achados inconsistentes, principalmente devido às pequenas coortes de pacientes estudadas2, bem como diferenças no design experimental e nas populaçõesde controle 13,14. Uma caracterização genômica e transcriômica melhorada pode lançar luz sobre mecanismos da doença e alvos terapêuticos inexplorados anteriormente. Portanto, mais estudos de uma população maior de pacientes são necessários para entender melhor essa malignidade heterogênea. Os painéis biomarcadores altamente sensíveis e específicos em uma coorte de SS têm tido desempenho menos uniforme em outras coortes15, o que representa um sério obstáculo no desenvolvimento de biomarcadores diagnósticos e prognósticos confiáveis para ss16. Os biomarcadores diagnósticos ideais serão consistentemente e altamente expressos em células T malignas, enquanto ausentes ou quase ausentes em células T normais17. A descoberta de biomarcadores específicos para doenças é importante para o avanço dos protocolos diagnósticos e terapêuticos para a SS.
Dados transcriômicos de alta qualidade para células T malignas e normais requer uma abordagem eficiente e confiável para a preparação da amostra. Aqui, discutiremos uma estratégia detalhada, mas simples, para obter amostras de RNA de populações de células T relevantes para as SS. Discutiremos o isolamento das células mononucleares sanguíneos periféricos (PBMC) do sangue inteiro, seleção magnética negativa de populações de células T CD4+CD45RO+ relevantes para doenças, ativação química para revelar diferenças nas respostas funcionais e preparação do RNA para perfil transcriômico. No protocolo atual, a ativação química tem sido realizada utilizando acetato de mico-contágio phorbol (PMA) e ionóforo de cálcio (A23187)18,19, pois estudos anteriores mostraram sinalização defeituosa do receptor de células T na CTCL, e a estimulação com PMA/A23187 contorna o receptor de células T20,21. Além disso, o PMA/A23187 permite uma ativação proximal mais direta dos sinais nucleares necessários para a ativação genética citocina. Finalmente, a estimulação das células T fornece um nível adicional de discernimento sobre a regulação da expressão genética que não poderia ser obtida a partir de células T em repouso onde a mudança dinâmica está ausente.
Várias formas de isolar os PBMCs foram desenvolvidas, e cada uma tem suas próprias vantagens e limitações28. Coletamos rotineiramente até 50 mL de sangue em cinco tubos de 10 mL contendo anticoagulante. O volume do sangue para o isolamento do PBMC depende de diversos fatores, como saúde e idade do sujeito da pesquisa e também da expertise flebotomista. Uma etapa processual crítica no protocolo é a formação do gradiente de passo. A camada ruim pode resultar em falha parcial ou completa dos PBMCs nos sedimentos na interface. Preferimos o método de subcamagem descrito aqui, pois é fácil iniciar a camada inferior. Para dispensar completamente todo o meio de densidade abaixo do sangue, é fundamental usar um auxílio pipeta sem vazamentos de ar. A contaminação da fração PBMC por tipos de células indesejadas pode ser minimizada pela coleta cuidadosa e consistente da camada buffy, que deve ser realizada da mesma forma para cada isolamento. Se os PBMCs não serão ainda mais fracionados, a coleta de diferentes quantidades do gradiente de densidade e camadas plasmáticas entre os isolamentos deve ser evitada. A lise RBC é realizada para minimizar o impacto potencial da contaminação do RNA derivado de RBC e reticulocito nas análises de expressão genética a jusante. A hipotônica será inibida pelo excesso de tampão isotônico.
O isolamento adicional do subconjunto de células T é importante para estudos moleculares. Aqui descrevemos a seleção subsequente de células T CD4+CD45RO+ por seleção negativa para remover tipos de células indesejadas. A seleção negativa baseia-se em anticorpos que reconhecem marcadores de superfície celular específicos para todas as células indesejadas. As células revestidas de anticorpos são então removidas por contas magnéticas. Este protocolo de seleção remove células indesejadas, permitindo que células-alvo intocadas e não estimuladas permaneçam livres flutuantes, o que é essencial para estudar a ativação genética. No entanto, deve-se tomar cuidado para evitar aglomerados celulares, que reduzem a pureza final das células T CD4+ selecionadas. O ácido etilenodiaminetetraacético (EDTA) presente no tampão de seleção minimiza a aglomeração celular. O rendimento das células T depende de fatores como o volume inicial do sangue, variáveis do paciente, como o tratamento que está sendo administrado ao paciente e o estágio da doença no momento da coleta amostral. O tratamento dado aos pacientes também pode afetar a viabilidade celular. Além disso, a coleta de amostras antes de qualquer procedimento, como fotoferese, também tem impacto positivo na pureza das células CD4+CD45RO+ T. Observamos que a coleta de amostras após o procedimento de tratamento da fotoferese tem impacto negativo no rendimento das células T CD4+CD45RO+.
Clones de células T neoplásticas de pacientes com SS expressam mais frequentemente marcadores de superfície consistentes com um fenótipo de células CD4 T maduro29,30. No entanto, a plasticidade fenotípica tem sido ocasionalmente observada em relação aos marcadores de superfície, incluindo CD4, CD45RO, CD45RA, CD7 e/ou CD2631. Estudos anteriores também mostraram a heterogeneidade na expressão CD45RO e CD45RA entre os pacientes da SS29, enquanto a maioria dos casos de SS ainda são CD45RO+. Roelens et al.31 também mostraram que a SS pode exibir heterogeneidade interindividual e intraindividual com população mista de ingenuidade (TN), memória central (TCM), memória transitória (TTM), memória effectora (TEM) e subconjuntos de memória efeito terminal (TEMRA). No entanto, seus resultados mostram claramente que a maioria das células SS tem fenótipo TCM. Focamos nosso estudo no imunofenótipo de superfície CD45RO+ mais comum em pacientes com SS, e confirmamos o fenótipo por citometria de fluxo. No planejamento de estudos de subconjuntos de células T em pacientes, é importante considerar a heterogeneidade fenotípica da doença que está sendo estudada, e a estratégia de purificação pode, portanto, ser ajustada conforme necessário para obter a população celular T desejada para análise.
Existem várias maneiras de estimular células T e PBMCs para examinar a expressão genética funcional. Preferimos ativação química (PMA + A23187 ionophore), pois estamos interessados na regulação genética no núcleo. A ativação química é a melhor opção para este fim, pois atua como um ativador amplo e é mais uniforme em comparação com a estimulação específica de antígeno. O PMA é um pequeno composto orgânico que se difunde através da membrana celular para o citoplasma, e ativa diretamente a proteína quinase C. A23187 permite que o cálcio passe através de membranas. Esses compostos contornam receptores superficiais, e juntos imitam os efeitos da ligação do receptor de células T com co-estimulação mediada por CD28. Os produtos químicos ativam várias vias de sinalização intracelulares, resultando em ativação do fator de transcrição nuclear e regulação de genes citocinas que são acessíveis à ativação da transcrição. Embora a ativação química e a ligadura CD3CD28 produzam perfis de expressão genética global surpreendentemente semelhantes em células normais32, a ativação química com PMA + A23187 é uma boa escolha, uma vez que as células SS T podem perder a expressão de receptores superficiais, incluindo componentes TCR33. Chong et al.22 compararam a ativação de genes citocinas entre os anticorpos PMA/A23187 a anticorpos anti-CD3 e anti-CD28 em PBMCs de pacientes normais, precoces de MF/CTCL e pacientes com MF/CTCL tardios. Eles relataram que o PMA/A23187 causou uma ativação mais rápida e intensa do gene IL-2 em comparação com a estimulação anti-CD3/CD28. Além disso, eles mostraram que a cinética de ativação mais lenta com anticorpos anti-CD3/CD28 é potencialmente de ligação cruzada e sinalização de membrana necessária para estimulação. Além disso, as tendências de expressão das citocinas entre as diferentes populações celulares estudadas foram preservadas com PMA/A23187. Uma vez que estamos interessados na ativação da expressão genética, a estimulação química é uma abordagem ideal porque age como um ativador amplo e é mais consistente em comparação com a estimulação específica de antígeno. A ligadura CD3/CD28 é ideal para investigar caminhos importantes na transdução de sinal à base de membrana. Além disso, a ativação química é menos cara e não requer equipamentos especiais. No presente estudo, PMA + A23187 ativou significativamente genes de citocina em células ND, mas não SS T, sugerindo que as células SS T têm deficiências funcionais a jusante do TCR.
Em resumo, este protocolo fornece células T fenotipicamente puras a partir de sangue precioso derivado do paciente, e um método para avaliar mudanças em todo o genoma na expressão genética funcional. Demonstramos que o perfil transcriômico das células SS T em comparação com as células T CD45RO+ normais revelam profundas diferenças na ativação genética em células T humanas frescas de pacientes com CTCL. Esses estudos auxiliarão no desenvolvimento de biomarcadores diagnósticos e estratégias terapêuticas voltadas para novos marcadores na CTCL. Além disso, essa estratégia e protocolo no estudo das células T humanas primárias pode ser valioso na adaptação aos estudos de outras doenças mediadas por células T.
The authors have nothing to disclose.
Agradecemos aos pacientes e voluntários que participaram da nossa pesquisa.
1.5 ml microcentrifuge tubes | Fisher Scientific | 02-681-320 | |
10 ml Disposable Plastic Pipette | Thermo Scientific | 170356 | |
1000 ul Pipet tips | VWR | 10017-038 | |
15 ml Conical Tubes | Corning | 352196 | |
25 ml Disposable Plastic Pipette | Thermo Scientific | 170357 | |
5 ml Disposable Plastic Pipette | Thermo Scientific | 170355 | |
50 ml Conical Tubes | Thermo Scientific | 339652 | |
A23187 ionophore | Fisher Scientific | BP595 | |
Centrifuge | Thermo Scientific | 75004381 | |
DMSO | Sigma | D2650-5x5ml | |
EasySep Human Memory CD4+ T cell Enrichment Kit | StemCell | 19157 | |
FBS | GIBCO | 16140-071 | |
HBSS | GIBCO | 14185-052 | |
HEPES | Fisher Bioreagents | BP310-500 | |
KHCO3 | Fisher Bioreagents | P184-500 | |
Lymphocyte Separation Medium | Corning | 25-072-CV | |
Na2EDTA | ACROS | 10378-23-1 | |
NaHCO3 | Fisher Bioreagents | S233-500 | |
NH4Cl | Fisher Bioreagents | A661-500 | |
Penicillin-streptomycin solution | GIBCO | 15140122 | |
phorbol12-myristate13-acetate (PMA) | Sigma | P-8139 | |
Pipet-Lite LTS Pipette L-1000XLS+ | RAININ | 17014382 | |
Pipet-Lite LTS Pipette L-10XLS+ | RAININ | 17014388 | |
Pipet-Lite LTS Pipette L-200XLS+ | RAININ | 17014391 | |
Pipet-Lite LTS Pipette L-20XLS+ | RAININ | 17014392 | |
RNA Clean & Concentrator-5 | Zymo Research | R1013 | |
Rneasy Plus Mini Kit | Qiagen | 74136 | |
RPMI 1640 | GIBCO | 31800-022 | |
T-25 Flask | Thermo Scientific | 2024-10 |