Nous décrivons ici une méthode de culture in vitro de co aux cellules de T de tumeur ciblée de défi de manière récursive, qui permet une analyse phénotypique et fonctionnelle de l’activité antitumorale des lymphocytes T.
Le domaine de la thérapie de T cell receptor (voiture) antigène chimérique progresse rapidement avec des améliorations dans le design automobile, approches gène-ingénierie et fabrication des optimisations. Un défi pour ces efforts de développement, cependant, a été la mise en place d’essais in vitro pouvant étayer solidement la sélection des produits T voiture cellulaire optimales pour le succès thérapeutique in vivo. Des essais in vitro standard de tumeur-lysis échouent souvent afin de refléter le véritable potentiel antitumoral des cellules T de la voiture en raison de la durée relativement courte de co-culture et des lymphocytes T haut ratio de tumeur. Nous décrivons ici une méthode de culture in vitro de co pour évaluer voiture T cell récursive tuant potentiel avec des charges de cellule tumorale élevée. Dans ce test, la fonction cytotoxique à long terme et la capacité de prolifération des cellules T de voiture sont examinées in vitro pendant 7 jours avec cibles tumorales supplémentaire administrées à la co-culture tous les deux jours. Ce dosage peut être couplé avec l’activation des cellules T profilage, épuisement et phénotypes de la mémoire. À l’aide de ce test, nous avons distingué avec succès les différences phénotypiques et fonctionnelles entre CD4+ et CD8+ T voiture cellules contre le glioblastome (GBM), reflétant leur activité antitumorale in vivo différentielle dans orthotopique modèles de xénogreffes. Cette méthode fournit une approche facile pour évaluer la puissance de cellules de T de voiture et d’élucider les variations fonctionnelles à travers différents produits de cellules de T de voiture.
L’immunothérapie utilisant des récepteurs de l’antigène chimérique (voiture)-ingénierie des cellules T a vu des résultats prometteurs contre les lymphocytes B malignes1,2,3,4, alors que le potentiel de ciblage des autres tumeurs continue d’être sous enquête rigoureuse5,6,7. Grands progrès ont été réalisés afin d’optimiser la construction voiture, procédé de fabrication et patient pré-infusion schémas6,7,8, et approches de la biologie synthétique roman devraient augmenter leurs persistance, de sécurité et de tumeur spécificité9,10. Cependant, il a été difficile et fastidieux d’évaluer correctement le potentiel thérapeutique des cellules T de la voiture afin de guider le choix le plus approprié pour la traduction clinique. Le modèle plus établi jusqu’à présent pour évaluer la fonction des cellules T de la voiture est en souris immunodéficientes portant de xénogreffes tumorales humaines, auquel cas voiture NKT est examinées pour l’efficacité antitumorale et comparativement à cellule titré doses11,12 , 13 , 14 , 15. ces études murins in vivo sont fastidieuses et chronophages, surtout lorsqu’un grand nombre de paramètres de dépistage. En outre, in vivo études peuvent être freinées par l’accessibilité des souches de souris, les installations de soins aux animaux et les techniques de gestion d’animaux. Par conséquent, il y a un besoin de développer des essais in vitro plus pratiques permettant des lectures rapides d’activite d’effecteur, qui reflètent aussi fidèlement la fonction antitumorale in vivo de ces lymphocytes T.
Les méthodes conventionnelles pour déterminer la cytotoxicité des cellules T in vitro ont mis l’accent sur la détection de dégranulation, la production de cytokines et la capacité à lyser les cellules cible marquée radio-isotope (p. ex., tests de libération de Chrome). Alors que ces tests ont un caractère informatifs permettant de définir la spécificité cellulaire T de voiture et la reconnaissance de la cible redirigée, ils échouent souvent à réfléchir in vivo potentiel antitumoral d’ingénierie T cellules12,13,16. Dans certains cas, en vitro tuant l’activité dans les essais à court terme ont montré une corrélation inverse avec la fonction antitumoral in vivo16. Cette incompatibilité est vraisemblablement le résultat des ratios élevés effecteur : cible (E:T) utilisés dans ces essais in vitro et donc l’impossibilité pour différencier les produits de cellules de T de voiture qui sont sujettes à épuisement17. En revanche, au cours de l’éradication des tumeurs in vivo T cellules répondent habituellement contre des charges de grande tumeur, ce qui nécessite donc plusieurs tours de tuer au volant par la suite des lymphocytes T la différenciation et l’épuisement18,19, 20, qui est l’un des principaux obstacles contre la clairance apparente de tumeur par voiture T cellules12,13. Pendant ce temps, à plus court terme meurtre in vitro tests font également pas des différences de lecture dans la prolifération des cellules T, tandis que chez les cellules traitées voiture T la capacité pour l’expansion des cellules T de voiture est fortement corrélée avec les réponses cliniques4. Ainsi, l’essai in vitro approprié devrait récapituler les conditions de charge tumorale élevée, induction d’épuisement de lymphocytes T et permet la lecture de l’expansion des cellules T.
Nous décrivons ici une stratégie afin d’évaluer les cellules de T de voiture pour tumeur répétitive tuant potentiel, avec un test simple de co-culture in vitro. Paramètres d’activité différents lymphocytes T Effecteurs peuvent être examinés en même temps, y compris la mort cellulaire cible, expansion des cellules T de la voiture et les phénotypes associés à la mémoire ou l’épuisement. Les résultats générés par cet essai bien corrèlent avec l’effet antitumoral in vivo des cellules T de la voiture et peuvent être exploitées pour évaluer la puissance des produits cellulaires T de voiture. Alors que nous décrivons un test afin d’évaluer les cellules de T de voiture IL13Ra2 ciblées contre primaire GBM lignes21, il peut être facilement adapté à n’importe quelle plateforme de cellules de T de voiture.
Cette analyse de défi de cellules de tumeur répétitives propose une démarche pratique pour évaluer la puissance de la fonctionnelle de cellule T de voiture, en utilisant une configuration in vitro qui récapitule la charge tumorale élevée associée à des modèles de tumeurs in vivo. Au cours de cet essai de 7 jours, les cellules de T de voiture subissent quatre séries de défi de la tumeur (co-culture initiale et reprise de x 3), créer un environnement où épuisé les lymphocytes T peuvent perdre leur capacité à répondre au défi de tumeur malgré une puissante réponse initiale. Élimination des cellules tumorales et l’expansion des cellules T de voiture représentent deux lectures fondamentales qui peuvent être acquises de cet essai, tandis que les phénotypes des cellules T de voiture peuvent être facilement analysés par coloration de surfaces ou intracellulaires des marqueurs qui indiquent l’activation des cellules T, épuisement et/ou mémoire. Ce dosage est également pratique pour combiner avec analyse impartiale de voiture T cellules transcriptome, protéome ou phosphore-proteome21,26et polyfonctionnalité de cellules T qui a été adoptée afin de prédire les réponses cliniques27. En outre, les cellules tumorales peuvent également être testés pour leur réponse adaptative contre l’immunité cellulaire T tels que la sécrétion de cytokine28. Puisque les échantillons sont récoltés à plusieurs moments, ce dosage permet non seulement statique, mais aussi une analyse dynamique du comportement de cellules T de la voiture lorsqu’elle répond au trop grand nombre de cellules tumorales.
L’essai est particulièrement puissant en comparant la puissance d’effecteur des cellules de T de voiture ciblant le même antigène, mais avec différentes conceptions et/ou les procédés de fabrication. Nous avons utilisé ce test pour identifier que CD4+ T voiture cellules étaient capables de médiation supérieure à long terme fonction effectrice que CD8+ cellules21. On a aussi montré que cette efficacité in vivo de la voiture est en corrélation avec la cytotoxicité aux périodes ultérieures (D5-D7) au cours de ce test, plus loin en soulignant la nécessité d’utiliser le défi de tumeur répétitives pour évaluation in vitro de cellules T de la voiture. Bien que les cellules GBM étaient utilisées comme l’exemple des cellules cibles ici, cet essai pourrait être adopté facilement à une combinaison de différentes cellules T-tumeur. Notamment, comportement de cellules T de la voiture peut également varier à densités différentes de l’antigène et ingénierie des cellules cancéreuses pour exprimer différents niveaux d’antigènes ciblés fournis l’outil pour étudier les événements moléculaires séquentiels sur voiture reconnaissance29. Par conséquent, cette analyse peut également être exploitée afin d’examiner le modèle d’activation de certaines cellules T voiture contre différentes cibles.
Puisque la viabilité cellulaire cible et l’expansion des cellules T de la voiture sont deux afficheurs initiaux de ce test, il est essentiel que toutes les cultures co commencent par viables (> 70 %) tumeur et les cellules T. Lorsque vous effectuez les processus de reprise du traitement, l’action des médias aspirante (étape 5.3) ne devrait pas modifier tumeur et les cellules de T dans le fond des puits, afin de ne pas introduire des variations inutiles des comtes de cellules. Lorsque vous effectuez ce test sur des lignées cellulaires de suspension cible, il est recommandé de récolter les cellules restantes par centrifugation avant la réexposition de cellules tumorales.
Une des limitations de ce test est que les paramètres d’installation (E:T ratios de co-culture initiale et reprise du traitement) doit être ajustée selon différentes combinaisons de voiture-tumeur. Par exemple, si les cellules tumorales expriment un degré considérable de molécules immuno-inhibitrices (PD-L1, par exemple), un ratio plus élevé de E:T est recommandé étant donné que l’ensemble tuant efficacité est altérée par rapport aux cellules tumorales PD-L1 faible. Avant d’appliquer le test de nouvelles combinaisons de voiture-tumeur, une étude pilote est recommandée afin de déterminer les conditions optimales, ce qui permet habituellement la plus puissante voiture NKT analysés avec le test d’éliminer > 80 % des cellules tumorales à la fin. Contact cellule-cellule directe est nécessaire pour voiture médiée par les lymphocytes T tuer, si les cellules tumorales ont été marqués par fluorescence, puis le panneau de cytométrie doit être ajusté en conséquence (par exemple si les cellules tumorales ont été marqués au GFP, puis tout FITC conjugué anticorps ne doivent pas être utilisés).
L’activité clinique des cellules de T de voiture contre les tumeurs malignes de cellules B a conduit à deux médicaments approuvés par la FDA. Cependant, la réponse a montré une variation substantielle à travers différents patients27,30,31, qui a été élucidée en corrélation avec les propriétés phénotypiques de la voiture produits30. Cet essai de défi de tumeur répétitives in vitro plus fournit une approche qui testent la puissance d’effecteur de voiture en plus de la caractérisation phénotypique et la production de cytokines polyfonctionnalité et permet un débit plus élevé projection du produits cliniques en comparaison de modèles in vivo de tumeur tout en conservant la fidélité prédictive. Dans l’ensemble, cet essai pourrait être utilisé pour le test fonctionnel des lymphocytes T pour la conception de voiture T cell, développement préclinique et clinique.
The authors have nothing to disclose.
Ce travail a été soutenu par les subventions accordées par le California Institute for Regenerative Medicine (CIRM) grant TR3-05641 et subventions NIH CA33572 P30 (carottes). P.S. est pris en charge par NCI bourse 1F99CA234923-01.
0.05% Trypsin/0.53mM EDTA in HBSS w/o Calcium and Magnesium | Corning | MT25051CI | |
1M Hepes | Irvine Scientific | 9319 | |
200 mM L-Glutamine | Cambrex Bio Science | 17-605E | |
4',6-diamidino-2-phenylindole, dihydrochloride (DAPI) – FluoroPure grade | Invitrogen | D21490 | |
Accutase | Innovative Cell Technologies | AT104 | |
Aldesleukin Proleukin (rhIL-2) | Novartis Oncology | NDC 0078-0495-61 | |
Anti-CD137, PE | BD Biosciences | 555956 | 4B4-1 |
Anti-CD19, PE-Cy7 | BD Biosciences | 557835 | SJ25C1 |
Anti-CD3, PERCP | BD Biosciences | 340663 | SK7 |
Anti-CD4, FITC | BD Biosciences | 340133 | SK3 |
Anti-CD45, PERCP | BD Biosciences | 340665 | 2D1 |
Anti-CD45RO, PE | BD Biosciences | 561137 | UCHL1 |
Anti-CD62L, APC | BD Biosciences | 559772 | DREG-56 |
Anti-CD69, APC | BD Biosciences | 340560 | L78 |
Anti-CD8, APC-Cy7 | BD Biosciences | 348793 | SK1 |
Anti-IL-13, PE | BD Biosciences | 340508 | JES10-5A2 |
Anti-LAG-3, PE | eBiosciences | 12-2239-41 | 3DS223H |
Anti-PD-1, APC-Cy7 | BioLegend | 329921 | EH12.2H7 |
Anti-TIM-3, APC | eBiosciences | 17-3109-42 | F38-2E2 |
B-27 Serum-Free Supplement (50X) | Invitrogen | 17504-044 | |
Corning 96 Well Clear Flat Bottom Polystyrene TC-Treated Microplates, Individually Wrapped, with Lid, Sterile (Product #3596) | Corning Life Sciences | 3596 | |
Defined fetal bovine serum,HI IR | Hyclone Labs | SH30070.03IH | |
DMEM F-12 50:50 (1X) w/o Glutamine | MediaTech, Inc. | 15-090-CV | |
DMEM High Gluc w/o L-Glu, Na Pyr 1 L | Invitrogen | 11960051 | |
DMEM-Ham's F12 50:50 Mixture with L-glutamine and 15 mM HEPES | Fisher Scientific | MT10092CV | |
HBSS | Irvine Scientific | 9224 | |
Heat-Inactivated FCS | Hyclone | SH30070.03 | |
Heparin Sodium(1,000 U/ml) | American Pharmaceutical | 401811B | |
MACSQuant | Milteni Biotech Inc. | BIS013220 | |
PBS 1X W/CA & MG | Irvine Scientific | 9236 | |
PBS with 1MM EDTA (No Ca2+ or Mg2+) | VWR Scientific Products | PB15009A | |
Recombinant human EGF | R&D Systems | 236-EG-200 | |
Recombinant human FGF | R&D Systems | 233-FB | |
rhIL-15 Working Dilution (10 ng/µL) | CellGenix, US Operations | tF0297 | |
Sodium Azide (NaN3) | Sigma | S8032 | |
Sorvall ST40R | Thermo Scientific | 41693700 | |
TC-HEPES BUFFER (1M) SOLN 100ML | IRVINE SCIENTIFIC CORP | 6472 | |
Tecnol Procedure Mask | Kimberly-Clark | 47117 | |
X-VIVO 15 | Lonza | BW04-744Q |