Este protocolo descreve um método de imagem residente tumor infiltrando T CD8 células rotulado com anticorpos fluorescente acoplados dentro de fatias de tumor de pulmão humano. Esta técnica permite análises em tempo real de migração de células T CD8 usando microscopia confocal.
Células T CD8 são jogadores-chave na luta contra o câncer. Em ordem para as células T CD8 matar células tumorais precisam entrar o tumor, migrar dentro o microambiente do tumor e dar uma resposta adequada aos antígenos do tumor. O recente desenvolvimento de abordagens de imagem melhoradas, como microscopia 2-fóton e o uso de modelos de tumor poderoso rato tem lançar luz sobre alguns dos mecanismos que regulam a actividade anti-tumoral T celular. Considerando que tais sistemas forneceram informações valiosas, eles não sempre prever respostas humanas. Em humanos, nosso conhecimento no campo vem principalmente de uma descrição das amostras de tumor fixo dos pacientes humanos, bem como estudos em vitro . No entanto, em vitro modelos carecem de meio de tumor tridimensionais complexos e, portanto, são aproximações incompletas do in vivo atividades de células T. Fatias frescas feitas de tecido explantado representam um ambiente de tumor multicelulares complexos que pode atuar como um elo importante entre estudos co cultos e modelos animais. Originalmente criada em linfonodos murino1 e descrito anteriormente em um artigo de Júpiter2, esta abordagem agora foi transposta para tumores humanos para examinar a dinâmica de chapeado3 bem como residente de células T4.
Aqui, um protocolo para a preparação de fatias de tumor de pulmão humano, imunocoloração de células T CD8 e tumor residentes e rastreamento de linfócitos T CD8 dentro o microambiente do tumor utilizando microscopia confocal é descrito. Este sistema é exclusivamente colocada a tela para agentes de imunoterapia romance, favorecendo a migração de células T em tumores.
Células T CD8 desempenham um papel chave na batalha contra o câncer. No entanto, muitos mecanismos supressivos impedem linfócitos T matar células malignas. Nos últimos anos, várias estratégias promissores que liberam os freios em células T foram desenvolvidas e utilizadas na clínica5. As duas abordagens que retêm a atenção considerável são alvos de ponto de verificação imune-anticorpos, tais como terapias anti-PD-1 e adotivos célula T. No entanto, apesar dos sucessos recentes, apenas um subconjunto de pacientes beneficiar estas terapias6. Um grande desafio é identificar mecanismos de resistência à imunoterapia para desenvolver tratamentos mais eficazes. Outro desafio é desenvolver sistemas de modelo no qual romance terapias podem ser caracterizadas e testadas pela sua potência e segurança. Até agora, a maioria destes ensaios se baseiam em vitro celular cultura sistemas que imitam mal a complexidade do tecido do tumor.
Ex vivo fatias de tecido é uma técnica promissora, que conserva o original tecido microambiente7. Ao longo dos anos, criámos esta abordagem para acompanhar a dinâmica dos linfócitos T em vários tecidos. Nossos resultados indicam que a fluorescente etiquetadas células T adicionadas no topo do nó de linfa murino fatias migram para o tecido e respondem às suas sugestões microenvironmental apropriado1,2. Da mesma forma, linfócitos T, sobrepostos em fatias de tumor de pulmão humano são rapidamente recrutou para o tumor estroma3. Usando esta técnica, nós identificamos a matriz extracelular como um elemento importante para controlar a distribuição e a migração de células T dentro de tumores humanos3,4. Porque o comportamento do ex vivo purificado e chapeadas células T não reflete necessariamente o comportamento dos linfócitos T de residente intratumoral, nós recentemente refinaram esta abordagem4.
Aqui descrevemos um protocolo para controlar residentes linfócitos T dentro de fatias de tumores de pulmão humano fresco. As diferentes etapas da preparação de fatias de tumor de pulmão humano (incluindo incorporação de agarose e vibratome de corte do tecido incorporado), consistem a coloração endógenas de pilhas de T com anticorpos fluorescentes fatias frescas de tumor, e o controlo da Estas células com um microscópio confocal.
É descrita uma técnica simples, rápida e robusta para a geração de fatias de tumor de pulmão humano e avaliação do comportamento dinâmico de residentes células T CD8 em um ambiente preservado tumor usando um microscópio confocal. Este protocolo é um refinamento do anterior artigo JoVE que descreve o monitoramento chapeadas de pilhas de T no linfonodo murino fatias2.
Branqueamento de corantes fluorescentes deve ser considerado especialmente com corantes de primeira geração como isotiocianato de fluoresceína e ficoeritrina. Nós achamos que um pronunciado fotobranqueamento de anticorpos acoplados diretamente ocorreu com um microscópio de dois fotões. Por outro lado, percebeu-se fotobranqueamento mínimo com microscópios confocal, especialmente usando corantes fluorescentes brilhantes desenvolvidos recentemente.
Os anticorpos são moléculas relativamente grandes e, portanto, a sua penetração no tecido pode ser difícil. Esta etapa pode ser melhorada, aumentando o tempo de incubação. Além disso, o uso de uma menor coloração reagentes tais como diretamente acoplados Fab fragmentos de anticorpos representa uma boa alternativa.
Todos os anticorpos descritos neste protocolo foram previamente validados e conhecidos para produzir a coloração brilhante4. Portanto, o isotipo controles não são necessários. No entanto, se as modificações para este método usando outros anticorpos são desejadas, então o uso de anticorpos do isotipo controle é altamente recomendável.
Este sistema experimental apresenta algumas limitações. O procedimento de corte irá danificar o tecido, que pode afetar o comportamento de células T CD8, especialmente perto da superfície de corte. Além disso, uma série de fatores solúveis (por exemplo, quimiocinas) instrumentais em controlar a migração de células T pode ser perdida. Uma maneira de contornar estes problemas é através da monitorização de células T, localizadas em várias dezenas de mícrons da superfície em regiões supostamente mais saudáveis do tecido. Experimentos publicados revelam que as células T localizadas profundamente dentro do tecido migram mais ativamente do que células T localizadas perto da superfície corte4. Nós usamos microscópios confocal para nossos estudos, mas é provável que dois fotões microscópios irão aumentar a resolução espacial em profundidade.
Esta abordagem baseia-se na utilização de anticorpos acoplados fluorescente que não são moléculas neutras. Anticorpos de tamanho são susceptíveis de afectar o funcionamento normal das células T em maneiras diferentes. Primeiro, anticorpos anti-CD8 podem alterar a migração de células T provocando uma cascata de sinalização intracelular capaz de afetar o citoesqueleto do linfócito. Em segundo lugar, os anticorpos anti-CD8 podem modular a interação entre o CD8 e MHC classe I moléculas, um passo importante no processo de reconhecimento de antígeno. Anticorpos em terceiros lugar, intactos podem ligar aos receptores Fc expressados por muitas células mieloides distribuídas no tumor e, portanto, suscetíveis para aumentar o sinal específico. Não temos indicação que tal problema afetou nossos dados, provavelmente porque os receptores Fc de células mieloides residentes são, ao contrário de células em cultura, saturados com imunoglobulinas presentes dentro do meio do tumor. Com efeito, a adição de soro durante o procedimento de rotulagem, um processo conhecido para bloquear os receptores Fc livre, não alterou a imuno-coloração. Não obstante, Fab fragmentos de anticorpos, desprovido de região Fc, bem como anticorpos mutado em sua região de Fc e de fragmentos de anticorpos derivados camelid8 representam outras estratégias alternativas para rastrear as células residentes com marcadores fluorescentes.
Nas últimas décadas, vários sistemas de modelo foram desenvolvidos e utilizados para o tratamento de imagens em tempo real de linfócitos T. Estes incluem em vitro preparações de T células previamente purificadas e cultas com células apresentadoras. Tais preparações permitiram progressos notáveis na definição dos mecanismos de reconhecimento do antígeno e capacidade de resposta. No entanto, falta-lhes a complexidade do ambiente tecido. Foram estabelecidas outras preparações que mais estreitamente imitam a estrutura de um tecido nativo. Para obter exemplos, matrizes de gel de colágeno tridimensional na qual células T purificadas tem sido incorporadas, bem como a cultura do tecido reaggregated fragmentos têm sido utilizados para monitorar o comportamento dinâmico de linfócitos T com fluorescentes imaging technologies9 . Estes sistemas apresentam a vantagem de uma arquitetura perto do tecido nativo, mas falta-lhes outros factores importantes de celulares e solúveis. No rato, microscopia intravital dois fotões tem sido empregada para rastrear as células T no ambiente verdadeiramente fisiológica de um órgão intacto10. No entanto, tal abordagem é tecnicamente difícil de configurar. Além disso, o rato modelos mostram notáveis diferenças com a fisiologia humana.
A técnica descrita neste protocolo representa um ambiente de complexos multicelulares tumor que está singularmente posicionada para atuar como um elo importante entre a co-cultura estudos e modelos animais.
O protocolo descrito neste documento também pode ser usado para rastrear a motilidade de outras células que os linfócitos T CD8, para o qual foram gerados anticorpos. Além disso, a técnica pode ser adaptada para outros tumores humanos e murino e tecidos. Por exemplo, nós fomos capazes de imagem em tempo real a dinâmica das células B rotulada com um anticorpo anti-CD19 em amígdalas humanos frescos.
A técnica descrita neste protocolo permite que a tela para moléculas terapêuticas controlando a motilidade de células T em tecidos. A acessibilidade do sistema de cultura permite aplicar alguns reagentes farmacológicas e testar as suas consequências sobre a migração de células T. Ele agora é aceito que, no crescimento de tumores, as células T CD8 apresentam uma baixa migração e reduzidos contatos com células de tumor11. Importante, a escassa presença de células T em regiões de células de tumor está associada um resultado ruim e é considerada um dos mecanismos de resistência, a imunoterapia baseada em células T. Foram identificados vários obstáculos, limitando as células T de migração em tumores incluindo uma densa matriz extracelular. A este respeito, a identificação de moléculas capazes de restaurar a motilidade da célula T e interação com células malignas representa um importante passo na imunoterapia. Em um estudo anterior, achamos que uma degradação parcial de colágeno com colagenase, agudamente aplicado a fatias de pulmão humano, melhora o contato das células T com as células do tumor.
Finalmente, a possibilidade de manter as fatias de tumor humano na cultura por até vários dias7,12,13 oferece uma série de aplicações promissoras em termos de células T e imunoterapia.No entanto, a estabilidade do sistema de modelo durante a cultura de longo prazo é um parâmetro importante que deve ser cuidadosamente avaliada.
Obtenção de tecido fresco e saudável é um fator crítico para produzir fatias de qualidade com boa imunocoloração de elementos estromais, células tumorais e células CD8. Manter a biópsia do tumor a 4 ° C antes do processamento é crucial.
A manipulação de fatias com pinça fina representa mais um passo crítico no âmbito do presente protocolo. Isto deve ser realizado com muito cuidado, como a agarose pode ser facilmente danificado. Um corte no agarose irá comprometer o selo feito pela arruela de aço inoxidável, resultando em um vazamento do anticorpo contendo soluções.
The authors have nothing to disclose.
Gostaríamos de agradecer a Pierre Bourdoncle e Thomas Guilbert da Cochin Imaging facilidade (Institut Cochin, Paris) para aconselhamento e assistência com microscópios. Este trabalho foi financiado em parte por concessões do francês Ligue Nationale contre le Cancer, pelo CARPEM (pesquisa do câncer para medicina personalizada), pelo Fondation de France e da União Europeia Horizonte 2020 pesquisa e inovação do programa sob concessão n 667980 (CARAT) de acordo.
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 |