En roman Feeder-fri ordning for masseproduktion af Murine naturlige dræberceller In Vitro
Summary
Vi præsenterer her, en protokol til at masseproducere genhæmning murine NK celler ved hjælp af en feeder-fri differentiering system for mekanistisk undersøgelse in vitro og in vivo.
Abstract
Natural killer (NK) celler tilhører den medfødte immunsystem og er en første-line anti-cancer immun forsvar; men de undertrykkes i tumor mikromiljø og den underliggende mekanisme er stadig stort set ukendt. Manglen på en konsekvent og pålidelig kilde af NK celler begrænser forskning fremskridt af NK celler immunitet. Her rapporterer vi en in vitro- system, der kan give høj kvalitet og mængde af knoglemarv-afledte murine NK celler under en feeder-fri tilstand. Endnu vigtigere, vise vi også, at siRNA-medieret genhæmning held hæmmer E4bp4-afhængige NK celle modning ved hjælp af dette system. Denne roman in vitro- NK celler differentiere system er således en biomateriale løsning for immunitet forskning.
Introduction
Kræft progression er stort set afhængig af tumor mikromiljø1,2, herunder vært-afledte immunocytes, fx, NK-celler. Flere undersøgelser viste, at intratumoral NK celler er negativt korreleret med tumor progression3,4. Derudover viste kliniske undersøgelser, at NK adoptiv celleterapi er en mulig strategi for kræft5,6,7,8,9. NK cellebaserede cancer immunterapi foreslog for nylig som en terapeutisk mulighed for solide tumorer, men udfordringer findes som følge af udskillelsen af immunosuppressive cytokiner og downregulation for at aktivere ligander i mikromiljø af solide tumorer 10,11. Omdanne vækst faktor-β (TGF-β) er blevet foreslået til at spille en forebyggende rolle i carcinogenese, men paradoksalt nok kræftceller producerer også TGF-B1 til støtte for tumor udvikling12,13,14 , 15. TGF-β signalering kan undertrykke cytolytisk aktiviteten af NK celler via ned-regulering interferon lydhørhed og CD16-medieret interferon-gamma (IFN-γ) produktion in vitro-16,17, 18.
Selv om afbrydelse af TGF-β signalering i tumor mikromiljø kan være en mulig vej til at fjerne kræft, vil fuldstændig blokering af TGF-β signalering forårsage autoimmune sygdomme på grund af dets anti-inflammatoriske funktion, som det fremgår af udviklingen i bivirkninger herunder systemisk inflammation, modeller kardiovaskulære defekter og autoimmunitet i mus19. Dermed, forståelse arbejder mekanisme af TGF-β-medieret immunosuppression vil føre til identifikation af et tilgængeligt terapeutiske mål for behandling af kræft.
For at belyse de molekylære begivenheder nødvendige for NK celle udvikling, etableret Williams et al. pt in vitro- system for differentiere murine knoglemarv hæmatopoietisk stamceller i NK celler20. Dette system letter i høj grad Mekanismestudier NK celle udvikling, herunder identifikation af roman stamfaderen til NK celler21. Men knoglemarv stamceller bør være kulturperler i systemet med støtte OP9 stromale celler som en feeder lag20,21, og denne heterogene cellen befolkningen i høj grad begrænser den videre anvendelse af gen-forstyrre værktøjer (fxsiRNA-medieret genhæmning) specifikt udlignet til de differentiering NK celler.
Her, beskriver vi en feeder-fri system, der er blevet udviklet af yderligere ændring i vitro system af Williams mfl20. I vores system, OP9 stromale feeder celler er ikke påkrævet, og i stedet OP9 betingede medium bruges uden at påvirke differentiering af NK celler in vitro-, og dette seneste føre os til at afdække, TGF-β er i stand til at fremme kræft progression via undertrykke E4bp4-afhængige NK celle udvikling i tumor mikromiljø22. Dette nye system med held giver en baggrund-fri metode til at belyse de molekylære mekanisme af NK celle udvikling under særlige betingelser (f.eks.høj TGF-B1, siRNA-medieret genhæmning, osv.) i vitro.
Protocol
Representative Results
Discussion
I det foreliggende arbejde, har vi beskrevet en ny metode til fremstilling af knoglemarv-afledte murine NK celler in vitro. Celle feeder i det oprindelige system21,22 erstattes med succes af den betingede medium af OP9 celler, som i høj grad øget differentiering systemets stabilitet. Derudover systemet kan producere høj mængde og renhed af modne NK celler til in vitro- samt in vivo assays, som kan lette Mekanismestudier samt Transla…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne undersøgelse blev støttet af den forskning tilskud Rådet af Hong Kong (GRF 468513, CRF-CUHK3-12R) og Innovation og teknologi fond i Hong Kong (ITS/227/15, ITS InP/164/16, ITS-InP/242/16), direkte tilskud til forskning-CUHK (2016.035) og Hong Kong Scholar Program.
H.-Y.L. udviklet og overvåget alle eksperimenter og bidraget til manuskriptet forberedelse. P.M.-K.T. udførte eksperimenter, analyseres data og bidraget til manuskriptet forberedelse. P.C.-T. T., J.Y.-F.C., J.S.-C., H., Q.-M.W., og G.-Y.L. indsamlet animalske prøver og deltog i dyreforsøg. J.S., X.-R.H., og K.-F.T. bidraget til manuskriptet forberedelse.
Materials
| OP9 cell line | ATCC | ATCC® CRL-2749™ | |
| MEM α, no nucleosides | Gibco | 22561021 | |
| Fetal Bovine Serum | Gibco | 10500064 | |
| PBS, pH 7.4 | Gibco | 10010049 | |
| Recombinant Murine IL-7 | PEPROTECH | 217-17 | |
| Recombinant Murine SCF | PEPROTECH | 250-03 | |
| Recombinant Murine Flt3-Ligand | PEPROTECH | 250-31L | |
| Recombinant Murine IL-2 | PEPROTECH | 212-12 | |
| Lipofectamin RNAiMAX Transfection Reagent | Invitrogen | 1377815 | |
| IC Fixation Buffer | eBioscience | 00-8222-49 | |
| Flow Cytometry Staining Buffer | eBioscience | 00-4222-26 | |
| PE-conjugated anti-mouse CD244 | eBioscience | 12-2441-83 | |
| Cy3-conjugated anti-mouse NKp46 | Bioss | bs-2417R-cy3 | |
| Nonsense control (NC) | Ribobio | siN05815122147 | |
| siRNA against mouse E4BP4 mRNA | Ribobio | N/A | 5′-GAUGAGGGUGUA GUGGGCAAGUCUU-3′ |
Referências
- Schreiber, R. D., Old, L. J., Smyth, M. J. Cancer immunoediting: integrating immunity’s roles in cancer suppression and promotion. Science. 331 (6024), 1565-1570 (2011).
- Junttila, M. R., de Sauvage, F. J. Influence of tumour micro-environment heterogeneity on therapeutic response. Nature. 501 (7467), 346-354 (2013).
- Rusakiewicz, S., et al. Immune infiltrates are prognostic factors in localized gastrointestinal stromal tumors. Cancer Res. 73 (12), 3499-3510 (2013).
- Mamessier, E., et al. Human breast cancer cells enhance self tolerance by promoting evasion from NK cell antitumor immunity. J Clin Invest. 121 (9), 3609-3622 (2011).
- Stern, M., et al. Pre-emptive immunotherapy with purified natural killer cells after haploidentical SCT: a prospective phase II study in two centers. Bone Marrow Transplant. 48 (3), 433-438 (2013).
- Miller, J. S., et al. Successful adoptive transfer and in vivo expansion of human haploidentical NK cells in patients with cancer. Blood. 105 (8), 3051-3057 (2005).
- Rubnitz, J. E., et al. NKAML: a pilot study to determine the safety and feasibility of haploidentical natural killer cell transplantation in childhood acute myeloid leukemia. J Clin Oncol. 28 (6), 955-959 (2010).
- Curti, A., et al. Successful transfer of alloreactive haploidentical KIR ligand-mismatched natural killer cells after infusion in elderly high risk acute myeloid leukemia patients. Blood. 118 (12), 3273-3279 (2011).
- Bachanova, V., et al. Clearance of acute myeloid leukemia by haploidentical natural killer cells is improved using IL-2 diphtheria toxin fusion protein. Blood. 123 (25), 3855-3863 (2014).
- Stringaris, K., et al. Leukemia-induced phenotypic and functional defects in natural killer cells predict failure to achieve remission in acute myeloid leukemia. Haematologica. 99 (5), 836-847 (2014).
- Rouce, R. H., et al. The TGF-β/SMAD pathway is an important mechanism for NK cell immune evasion in childhood B-acute lymphoblastic leukemia. Leukemia. 30 (4), 800-811 (2016).
- Derynck, R., Akhurst, R. J., Balmain, A. TGF-β signaling in tumor suppression and cancer progression. Nature Genet. 29 (2), 117-129 (2001).
- Massague, J. TGFbeta in cancer. Cell. 134 (2), 215-230 (2008).
- Ikushima, H., Miyazono, K. TGFbeta signalling: a complex web in cancer progression. Nat Rev Cancer. 10 (6), 415-424 (2010).
- Pickup, M., Novitskiy, S., Moses, H. L. The roles of TGFβ in the tumour microenvironment. Nat Rev Cancer. 13 (11), 788-799 (2013).
- Rook, A. H., et al. Effects of transforming growth factor beta on the functions of natural killer cells: depressed cytolytic activity and blunting of interferon responsiveness. J Immunol. 136 (10), 3916-3920 (1986).
- Bellone, G., Aste-Amezaga, M., Trinchieri, G., Rodeck, U. Regulation of NK cell functions by TGF-beta 1. J Immunol. 155 (3), 1066-1073 (1995).
- Trotta, R., et al. TGF-β utilizes SMAD3 to inhibit CD16-mediated IFN-γ production and antibody-dependent cellular cytotoxicity in human NK cells. J Immunol. 181 (6), 3784-3792 (2008).
- Shull, M. M., et al. Targeted disruption of the mouse transforming growth factor-β1 gene results in multifocal inflammatory disease. Nature. 359 (6397), 693-699 (1992).
- Chen, T. J., Kotecha, N. Cytobank: providing an analytics platform for community cytometry data analysis and collaboration. Curr Top Microbiol Immunol. 377, 127-157 (2014).
- Williams, N. S., et al. Differentiation of NK1.1+, Ly49+ NK cells from flt3+ multipotent marrow progenitor cells. J Immunol. 163 (5), 2648-2656 (1999).
- Fathman, J. W., et al. Identification of the earliest natural killer cell-committed progenitor in murine bone marrow. Blood. 118 (20), 5439-5447 (2011).
- Tang, P. M., et al. Smad3 promotes cancer progression by inhibiting E4BP4-mediated NK cell development. Nat Commun. 6 (8), 14677 (2017).
