Aquí, describimos un método de cultivo in vitro de co para recurrentemente desafío orientada a tumor las células T, que permite el análisis fenotípico y funcional de la actividad de las células T antitumorales.
El campo de la terapia con linfocitos T antígeno quimérico del receptor (CAR) está avanzando rápidamente con mejoras en diseño, métodos de ingeniería genética y optimizaciones de fabricación. Un reto para estos esfuerzos de desarrollo, sin embargo, ha sido el establecimiento de ensayos in vitro que firme selección de los productos de células T coche óptima para el éxito terapéutico en vivo. Ensayos in vitro estándar tumor-lisis a menudo no reflejan el verdadero potencial antitumoral de las células de T automóvil debido al tiempo de la cultura Co relativamente corto y alto célula de T al cociente de los tumor. Aquí, describimos un método de cultivo in vitro de co evaluar T coche celular recursiva matando a potencial alto tumor celular carga. En este ensayo, función citotóxica a largo plazo y capacidad proliferativa de las células de T automóvil se examinan en vitro más de 7 días con objetivos de tumor adicional administradas la cultura Co todos los días. Este ensayo se puede acoplar con activación de células T perfila, agotamiento y fenotipos de la memoria. Usando este análisis, nos hemos distinguido con éxito las diferencias fenotípicas y funcionales de CD4+ y CD8+ coche T células contra el glioblastoma (GBM), reflejando su diferencial actividad antitumoral in vivo en ortotópico modelos de xenoinjerto. Este método proporciona un enfoque fácil para evaluar la potencia de la célula de T coche y aclarar las variaciones funcionales a través de diferentes productos de células T del coche.
Inmunoterapia con receptor antígeno quimérico (coche)-Ingeniería de las células T ha visto resultados prometedores contra células B neoplasias malignas1,2,3,4, mientras que el potencial de la focalización de otros tumores sigue bajo la rigurosa investigación5,6,7. Grandes progresos para optimizar la construcción automóvil, proceso de fabricación y pacientes regímenes de pre-infusión6,7,8, y enfoques de la nueva biología sintética se esperan que aumenten sus persistencia, la seguridad y el tumor especificidad9,10. Sin embargo, ha sido difícil y trabajosa para evaluar adecuadamente el potencial terapéutico de las células de T automóvil para orientar la mejor opción para la traducción clínica. El modelo más establecido evaluar la función de la célula de T del coche es en ratones inmunodeficientes xenoinjertos de tumores humanos, por el que las células de T automóvil son examinadas para la eficacia antitumoral y comparadas al celular valorada dosis11,12 , 13 , 14 , 15. estos estudios murinos in vivo son intensivas y desperdiciador de tiempo, sobre todo cuando gran número de parámetros de detección. Estudios más, en vivo pueden ser refrenados por la accesibilidad de las cepas de ratón, instalaciones de cuidado de los animales y técnicas de manejo de animales. Por lo tanto, es necesario desarrollar más convenientes ensayos in vitro que permite lecturas rápidas de la actividad del efector, que también fielmente reflejan la función antitumoral in vivo de estas células T.
Los métodos convencionales para determinar la citotoxicidad de las células T in vitro se han centrado en la detección de degranulación, producción de citoquinas y la capacidad de lisar las células de la blanco marcado con radioisótopos (es decir, ensayos de liberación de cromo). Mientras que estos ensayos son de caracter informativos para la definición de coche T célula especificidad y reconocimiento objetivo redireccionado, a menudo no reflejan el potencial antitumoral in vivo de ingeniería T células12,13,16. En algunos casos, en vitro matando a actividad en ensayos a corto plazo demostró una correlación inversa con función antitumoral in vivo16. Tal inconsistencia es probablemente el resultado de las relaciones de alta efectoras: objetivo (e: t) utilizado en estos ensayos in vitro y por lo tanto la incapacidad para diferenciar los productos de células T del coche que son propensos al agotamiento17. Por el contrario, durante la erradicación del tumor in vivo T las células generalmente responden contra las cargas grandes del tumor, por lo que requiere múltiples rondas de muerte y posteriormente conducir células T diferenciación y agotamiento18,19, 20, que es una de las principales barreras contra la separación efectiva del tumor por coche T células12,13. Mientras tanto, más a corto plazo ensayos in vitro de la matanza también hacen no lectura diferencias en la proliferación de células T, mientras que en coche T célula tratado pacientes la capacidad de expansión de células T auto esta fuertemente correlacionada con respuestas clínicas4. Así, el ensayo in vitro adecuado tendría que recapitular las condiciones de carga del tumor alto, inducción de agotamiento de la célula de T y permite la lectura de la expansión de células T.
Aquí, describimos una estrategia para evaluar las células de T de coche para tumor repetitiva muerte potencial, con un ensayo simple cocultivo in vitro. Parámetros de actividad diferentes células de T effector pueden examinar simultáneamente, incluyendo la matanza de la célula blanco, expansión de células T auto y fenotipos asociados de memoria o agotamiento. Los resultados generados a partir de este análisis se correlacionan bien con el efecto antitumoral in vivo de células T auto y pueden ser aprovechados para evaluar la potencia de los productos de células T del coche. Mientras se describe un ensayo para evaluar las células de T de coche orientada a IL13Ra2 contra primaria GBM líneas21, puede ser adaptado fácilmente a cualquier plataforma de célula de T del coche.
Este ensayo de desafío repetitivo tumor células proporciona un enfoque conveniente para evaluar la potencia funcional de células T coche, usando un setup in vitro que recapitula la carga tumoral alta relacionada con modelos de tumores in vivo. Durante este ensayo de 7 días, las células T auto someterse a cuatro rondas de desafío de tumor (cultura Co inicial y rechallenge x 3), creando un ambiente donde agotado de las células T pueden perder su capacidad para responder al desafío del tumor a pesar de una respuesta inicial potente. Eliminación de células de tumor y la expansión de células T auto representan dos lecturas fundamentales que se pueden adquirir de este ensayo, mientras que los fenotipos de las células de T del coche pueden ser analizados fácilmente por la coloración superficiales o intracelulares marcadores que indican activación de la célula de T, agotamiento o memoria. Este ensayo también es conveniente combinar con el análisis imparcial de coche T células transcriptoma proteoma o fósforo-proteoma21,26y polifuncionalidad de la célula de T que se ha adoptado para predecir la respuesta clínica27. Además, las células del tumor se pueden también probar su respuesta adaptativa contra la inmunidad de células T como citoquinas secreción28. Puesto que las muestras se cosechan en varios puntos del tiempo, este análisis permite no sólo estática, sino también un análisis dinámico del comportamiento de la célula T coche cuando responde al exceso de número de las células tumorales.
El ensayo es particularmente potente en comparación de la potencia de efector de las células de T del coche contra el mismo antígeno pero con diferentes diseños o procesos de fabricación. Hemos utilizado este test para identificar que CD4+ coche T células eran capaces de mediar la superior función de generador de efectos a largo plazo que CD8 células de+ 21. También ha demostrado que esa eficacia in vivo del coche se correlacionó con la citotoxicidad en momentos posteriores (D5-D7) durante este ensayo, destacando aún más la necesidad de utilizar desafío tumor repetitivas para evaluación in vitro de células de T del coche. Aunque las células GBM fueron utilizadas como el ejemplo de las células de blanco aquí, este análisis podrían adoptar fácilmente a una combinación de tumor de la célula de T diferentes. En particular, comportamiento de la célula T de coche también puede variar al antígeno diferentes densidades e Ingeniería de las células de cáncer para expresar distintos niveles de antígenos específicos proporcionados la herramienta para investigar acontecimientos secuenciales moleculares al auto reconocimiento29. Por lo tanto, este análisis también pueden ser explotada para examinar el patrón de activación de ciertas células de T automóvil contra diferentes blancos.
Puesto que la viabilidad de las células objetivo y expansión de células T del coche son dos lecturas iniciales de este ensayo, es crítico que todas las culturas del co empezar con viable (> 70%) tumor y las células de T. Al realizar los procesos de nueva provocación, la acción de los medios de aspiración (paso de 5.3) no debe molestar a tumor y células de T en la parte inferior de los pozos, a fin de no introducir variaciones innecesarias de recuentos de las células. Al realizar este análisis en líneas de células suspensión blanco, se recomienda cosechar células restantes por centrifugación antes de rechallenge de tumor de la célula.
Una limitación de este ensayo es que los parámetros de configuración (e: t ratios de co-cultivo inicial y rechallenge) necesita ser ajustado en base a diferentes combinaciones de CAR-tumor. Por ejemplo, si las células tumorales expresan un nivel considerable de moléculas inmuno inhibidora (por ejemplo, PD-L1), un cociente más alto de e: t se recomienda teniendo en cuenta que el general matar a eficiencia se deteriora en comparación con las células del tumor PD-L1-bajo. Antes de aplicar el ensayo de nuevas combinaciones de coche-tumor, se recomienda un estudio piloto para determinar las condiciones óptimas, que generalmente permite que las células T coche más potentes en el ensayo para eliminar > 80% de las células del tumor en el punto final. Puesto que es necesario contacto directo célula-célula respecto mediada por células T a los coches, si las células del tumor eran marcados con fluorescencia, luego el panel de análisis cytometric del flujo debe ajustarse en consecuencia (por ejemplo, si las células del tumor eran marcados con GFP, entonces cualquier conjugado FITC anticuerpos no deberían utilizarse).
La actividad clínica de las células de T automóvil contra neoplasias de células B ha llevado a dos medicamentos aprobados por la FDA. Sin embargo, la respuesta ha mostrado una variación sustancial en diferentes pacientes27,30,31, que fue aclarada a correlacionar con las propiedades fenotípicas de los productos de coche30. Este ensayo de desafío tumor repetitivo in vitro más proporciona un enfoque para probar funcionalmente la potencia de efector del coche además de la caracterización fenotípica y la polifuncionalidad del cytokine producción y permite la detección de un mayor rendimiento de productos clínicos en comparación con modelos in vivo del tumor conservando la fidelidad predictiva. En general, este análisis podrían utilizarse para la prueba funcional de la célula de T para el diseño de células de T automóvil, desarrollo preclínico y clínico.
The authors have nothing to disclose.
Este trabajo fue financiado por becas del Instituto de California de medicina regenerativa (CIRM) grant 05641 TR3 y subvenciones de NIH CA33572 P30 (núcleos). D.W. es apoyado por becas NCI 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 |