Ce protocole décrit une méthode pour image résident-infiltration tumorale T CD8 cellules marquées avec des anticorps fluorescent couplés au sein de tranches de tumeur du poumon humain. Cette technique permet des analyses en temps réel de la migration des cellules T CD8 par microscopie confocale.
Lymphocytes T CD8 sont des acteurs clés dans la lutte contre le cancer. Afin que les cellules T CD8 de tuer les cellules tumorales dont ils ont besoin pour entrer dans la tumeur, migrent dans le microenvironnement tumoral et répondre adéquatement aux antigènes de la tumeur. Le récent développement des approches d’imagerie améliorées, telles que la microscopie 2 photons et l’utilisation de modèles de tumeur de souris puissante ont fait la lumière sur certains des mécanismes qui régulent les activités anti-tumorales des lymphocytes T. Considérant que ces systèmes ont fourni des indications précieuses, ils ne prédisent pas toujours la réponse humaine. Chez l’homme, nos connaissances dans le domaine provient principalement de la description d’échantillons de tumeur fixe de patients humains, ainsi que des études in vitro . Cependant, des modèles in vitro n’ont pas le milieu de la tumeur tridimensionnelles complexes et sont donc des approximations incomplètes de in vivo activités de lymphocytes T. Des tranches fraîches faites de tissus explantés constituent un environnement de tumeur multicellulaire complexe qui peut agir comme un lien important entre conjointement des études et des modèles animaux. Initialement mis en place dans les ganglions murins1 et précédemment décrit dans un article de JoVE2, cette approche a maintenant été transposée aux tumeurs humaines pour examiner la dynamique de fois plaqué3 ainsi que de cellules résidentes T4.
Est décrit ici, un protocole pour la préparation de tranches de tumeur du poumon humain, immunomarquage des cellules T CD8 et tumeur résident et le suivi des lymphocytes T CD8 dans le microenvironnement tumoral par microscopie confocale. Ce système est particulièrement bien placé pour dépister les agents de l’immunothérapie roman favorisant la migration de cellules T dans les tumeurs.
Lymphocytes T CD8 jouent un rôle clé dans la bataille contre le cancer. Nombreux mécanismes suppresseurs empêchent toutefois des lymphocytes T de tuer les cellules malignes. Durant les dernières années, plusieurs stratégies prometteuses qui libèrent les freins sur les cellules T ont été développés et utilisés dans la clinique5. Les deux approches qui retiennent l’attention considérable sont ciblage de point de contrôle immunitaire des anticorps, tels que les thérapies cellulaires T anti-PD-1 et adoptifs. Néanmoins, malgré des succès récents, seul un sous-ensemble de patients bénéficient de ces thérapies6. Un défi majeur consiste à identifier les mécanismes de résistance à l’immunothérapie du cancer afin de développer des traitements plus efficaces. Un autre défi consiste à développer des systèmes modèles dans quel roman thérapies peuvent être caractérisés et testés pour leur puissance et leur sécurité. Jusqu’à présent, la plupart de ces tests reposent sur in vitro systèmes de cultures cellulaires qui imitent mal la complexité du tissu tumoral.
Tranches de tissus ex vivo est une technique prometteuse, car elle conserve l’ original du microenvironnement tissu7. Au cours des années, nous avons mis en place cette démarche pour suivre la dynamique des lymphocytes T dans divers tissus. Nos résultats indiquent que les cellules de T fluorescent étiquetés ajoutés au sommet de la murine ganglion tranches migrent dans les tissus et répondent à leurs signaux micro-environnementales appropriées1,2. De même, les lymphocytes T superposées sur tranches de tumeur du poumon humain sont rapidement recrutés dans la tumeur stroma3. En utilisant cette technique, nous avons identifié la matrice extracellulaire comme un élément important dans le contrôle de la distribution et la migration des cellules T dans les tumeurs humaines3,4. Parce que le comportement de ex vivo purifié et plaqué les lymphocytes T ne reflète pas nécessairement le comportement des résidents intratumorale T lymphocytes, nous avons récemment raffiné cette approche4.
Nous décrivons ici un protocole pour assurer le suivi des lymphocytes T résidents dans les tranches de tumeurs du poumon humain frais. Les différentes étapes consistent en la préparation de tranches de tumeur du poumon humain (y compris incorporation d’agarose et vibratome découpe du tissu embarqué), la coloration des cellules de T endogènes avec des anticorps fluorescents en tranches fraîches de tumeur et le suivi des ces cellules avec un microscope confocal.
Une technique simple, rapide et robuste pour la production de tranches de tumeur du poumon humain et l’évaluation du comportement dynamique de cellules de T de CD8 résidant dans un environnement préservé de tumeur à l’aide d’un microscope confocal est décrite. Ce protocole est un raffinement d’un précédent article de JoVE qui décrit le contrôle des cellules de T plaqués sur ganglions murins tranches2.
Blanchiment des colorants fluorescents doit être considérée en particulier avec des teintures de première génération comme l’isothiocyanate de fluorescéine et phycoérythrine. Nous avons constaté qu’un photoblanchiment prononcé d’anticorps couplés directement s’est produite avec un microscope biphotonique. À l’inverse, minime photoblanchiment se fait remarquer avec des microscopes confocaux, surtout ceux qui utilisent des colorants fluorescents lumineux mis au point récemment.
Les anticorps sont relativement grosses molécules et leur pénétration dans les tissus peut donc s’avérer difficile. Cette étape peut être améliorée en augmentant le temps d’incubation. En outre, l’utilisation une petite coloration réactifs tels que directement couplés des fragments Fab d’anticorps représente une bonne alternative.
Tous les anticorps décrits dans le présent protocole ont été précédemment validés et connus pour sa production de coloration lumineuse4. Isotype contrôles ne sont donc pas nécessaires. Toutefois, si vous désirez modifier cette méthode à l’aide d’autres anticorps, l’utilisation des anticorps de contrôle isotype est fortement recommandée.
Ce système expérimental présente certaines limitations. La procédure de coupe risquent d’endommager les tissus, ce qui peuvent affecter le comportement des cellules T CD8, surtout près de la surface de coupe. En outre, un certain nombre de facteurs solubles (p. ex. les chimiokines) joué un rôle important dans le contrôle de la migration des lymphocytes T peut être perdu. Une façon de contourner ces problèmes est en surveillant les lymphocytes T situés à plusieurs dizaines de microns de la surface dans les régions sans doute plus saines du tissu. Expériences publiées révèlent que les cellules T localisées profondément dans le tissu migrent plus activement que les cellules T, localisés près de la surface coupée4. Nous avons utilisé les microscopes confocaux pour nos études, mais il est probable que les microscopes de deux photons augmenteront la résolution spatiale en profondeur.
Cette approche repose sur l’utilisation d’anticorps fluorescent couplés qui ne sont pas des molécules neutres. Pleines les anticorps sont susceptibles d’affecter le fonctionnement normal des cellules T de différentes manières. Tout d’abord, des anticorps anti-CD8 peuvent modifier la migration cellulaire T en déclenchant une cascade de signalisation intracellulaire pouvant affecter le cytosquelette de la lymphocyte. Deuxièmement, les anticorps anti-CD8 peuvent moduler l’interaction CD8 / MHC classe I molécules, une étape importante dans le processus de reconnaissance de l’antigène. Intacts, troisième peut se lient aux récepteurs Fc exprimés par plusieurs cellules myéloïdes distribuées dans la tumeur et donc susceptibles d’augmenter le signal non spécifique. Nous n’avons aucune indication que ce problème a affecté nos données, probablement parce que les récepteurs Fc des cellules myéloïdes résidents sont, contrairement aux cellules en culture, imprégnées des immunoglobulines présentes dans le milieu de la tumeur. En effet, l’ajout de sérum au cours de la procédure d’étiquetage, un processus appelé à bloquer les récepteurs Fc libres, n’a pas changé l’immunomarquage. Néanmoins, les fragments Fab d’anticorps, dépourvu de région Fc, ainsi que des anticorps une mutation dans leur région de Fc et anticorps dérivés de camélidés fragments8 représentent d’autres stratégies alternatives pour effectuer le suivi des cellules résidentes à traceurs fluorescents.
Au cours des dernières décennies, plusieurs systèmes de modèles ont été développés et utilisés pour l’imagerie en temps réel des lymphocytes T. Il s’agit de préparations de in vitro de cellules T préalablement purifiés et cultivées avec présentatrices. Ces préparations ont permis des progrès remarquables dans la définition des mécanismes de reconnaissance de l’antigène et de réactivité. Cependant, ils n’ont pas la complexité de l’environnement tissulaire. Autres préparations ont été établies qu’imite mieux la structure d’un tissu native. Pour obtenir des exemples, des matrices de gel de collagène en trois dimensions dans les cellules T purifiées ont été incorporées, ainsi que de la culture de tissus reaggregated des fragments ont été utilisés pour surveiller le comportement dynamique des lymphocytes T avec fluorescence imaging technologies9 . Ces systèmes présentent l’avantage d’une architecture proche du tissu natif, mais ils n’ont pas autres importants facteurs cellulaires et solubles. Chez la souris, microscopie intravitale biphotonique a été utilisée pour effectuer le suivi des cellules T dans l’environnement véritablement physiologique d’un organe intact de10. Toutefois, cette approche est techniquement difficile à mettre en place. En outre, les modèles de souris montrent des différences notables avec la physiologie humaine.
La technique décrite dans le présent protocole représente un environnement de tumeur multicellulaire complexe qui est particulièrement bien placé pour agir comme un lien important entre la culture mixte études et des modèles animaux.
Le protocole décrit ci-après peut également servir pour le suivi de la motilité d’autres cellules que les lymphocytes T CD8, pour laquelle les anticorps ont été générés. En outre, la technique peut être adaptée à d’autres tumeurs humaines et murines et tissus. Par exemple, nous avons été en mesure d’image en temps réel, marquée de la dynamique des lymphocytes B avec un anticorps anti-CD19 dans les amygdales humaines fraîches.
La technique décrite dans le présent protocole permet à l’écran pour les molécules thérapeutiques contrôlant la motilité des lymphocytes T dans les tissus. L’accès au système de culture permet d’appliquer certains réactifs pharmacologiques et tester leurs conséquences sur la migration des lymphocytes T. Il est maintenant admis que dans la croissance des tumeurs, les cellules T CD8 présentent une faible migration et réduit les contacts avec les cellules de tumeur11. Ce qui est important, la faible présence de lymphocytes T dans les régions de cellule tumorale est associée à un mauvais résultat et est considérée comme un des mécanismes de résistance à l’immunothérapie du cancer des lymphocytes T. Plusieurs obstacles limitant les cellules de T de migrer dans les tumeurs ont été identifiés, y compris une matrice extracellulaire dense. À cet égard, l’identification des molécules permettant de rétablir la motilité cellulaire T et l’interaction avec les cellules malignes représente une étape importante dans l’immunothérapie contre le cancer. Dans une étude précédente, nous avons constaté qu’une dégradation partielle de collagène avec la collagénase, appliquée aiguë des tranches du poumon humain, améliore le contact des cellules T avec les cellules tumorales.
Enfin, la possibilité de garder les tranches tumorales humaines en culture pour jusqu’à plusieurs jours7,12,13 propose un certain nombre d’applications prometteuses en terme de cellules T et l’immunothérapie.Toutefois, la stabilité du système modèle au cours de la culture à long terme est un paramètre important qui doit être soigneusement évaluée.
Obtention des tissus frais et sains est un facteur critique pour produire des tranches de qualité avec bonne immunomarquage des cellules CD8, les cellules tumorales et éléments stromales. Il est essentiel de garder la biopsie de la tumeur à 4 ° C avant le traitement.
La manipulation des tranches avec une pince fine représente une autre étape cruciale dans ce protocole. Cette modification doit être effectuée avec beaucoup de soin car l’agarose peut être facilement endommagé. Une coupe dans l’agarose compromettra le sceau de la rondelle en acier inoxydable et une fuite de l’anticorps contenant des solutions.
The authors have nothing to disclose.
Nous tenons à remercier Pierre Bourdoncle et Thomas Guilbert de la Cochin Imaging Facility (Institut Cochin, Paris) de conseils et d’assistance avec des microscopes. Ce travail a été soutenu en partie par les subventions accordées par le Français Ligue Nationale contre le Cancer, par le CARPEM (recherche sur le Cancer pour Personalized Medicine), par la Fondation de France et par le programme de recherche et l’innovation de Horizon 2020 de l’Union européenne au titre de la subvention contrat N° 667980 (CARAT).
Upright confocal microscope | Leica | The use of a spinning disk confocal is recommended | |
Imaris software | Bitplane | This sofware is used for visualization of images and tracking of T cell migration | |
Vibratome | Leica | VT1200S | |
Fine Forceps | World Precision Instruments | 14142 | |
30 mm Culture inserts | Millipore | PICM0RG50 | |
Roswell Park Memorial Institute (RPMI) medium, GlutaMAX Supplement | ThermoFisher | 61870010 | Complete RPMI-medium is made by adding 10 % heat-inactivated fetal calf serum and Penicillin/streptomycin |
Phosphate-buffered saline (PBS) | ThermoFisher | 20012019 | |
Hanks’ Balanced Salt Solution (HBSS) | Invitrogen | 14170088 | |
Low gelling temperature Agarose, type VII-A | Sigma-Aldrich | A0701 | |
Non-toxic butyl Cyanoacrylate Glue, Vetbond | 3M | 1469 | |
Slice anchors, 19.7 diameter, 2 mm spacing threads | Warner Instruments | 64-1415 | |
Stainless steel washers, 5 mm of inner diameter | Amazon | B004K1FDGQ | |
BV605-conjugated anti-CD8 (clone SK1) | BD Biosciences | 565289 | |
FITC-conjugated anti-EpCAM (clone HEA-125) | Miltenyi Biotec | 130-098-113 | |
BV510-conjugated anti-CD90 (clone 5E10) | Biolegend | 328125 | |
4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) | ThermoFisher | D1306 |