כאן נתאר שיטת הפריה תרבות משותפת כדי באופן רקורסיבי אתגר, ממוקדות גידול תאי T, המאפשר ניתוח פנוטיפי ופונקציונליים של פעילות antitumor תא T…
בתחום chimeric אנטיגן קולטן (מכונית) תא T טיפול מתקדם במהירות עם שיפורים עיצוב המכונית, גישות ג’ין-הנדסה, ייצור אופטימיזציות. אתגר אחד עבור המאמצים פיתוח, עם זאת, כבר הקמת מבחני במבחנה כי robustly יכול ליידע את מבחר המוצרים אופטימלית של תא T המכונית להצלחה טיפולית ויוו. מבחני הגידול-פירוק במבחנה רגיל להיכשל לעיתים קרובות לשקף את הפוטנציאל antitumor האמיתי של תאי T רכב עקב זמן קצר יחסית תרבות משותפת תא T גבוה ליחס הגידול. כאן נתאר שיטת הפריה תרבות משותפת כדי להעריך את המכונית T תא רקורסיבית להרוג את הפוטנציאל-גידול גבוה תא המון. זו assay, הפונקציה ציטוטוקסיות לטווח ארוך, קיבולת המקדימות של תאי T הרכב נבדק במבחנה מעל 7 ימים עם מטרות גידול נוספים מנוהל לתרבות שיתוף בכל יום אחר. Assay הזה יכול להיות יחד עם הפעלת תא T פרופיל, תשישות, זיכרון פנוטיפים. שימוש assay הזה, אנחנו בהצלחה כיבדתם את ההבדלים פנוטיפי פונקציונלי בין CD4+ ו CD8+ המכונית T תאים נגד גליובלסטומה תאים (GBM), המשקף פעילות antitumor ויוו דיפרנציאלי שלהם ב- orthotopic xenograft מודלים. שיטה זו מספקת גישה נתיישב כדי להעריך את עוצמת תא T המכונית וכדי להבהיר את הווריאציות פונקציונלי על פני מוצרים שונים של תא T המכונית.
אימונותרפיה בעזרת chimeric אנטיגן קולטן (מכונית)-תאי T מהונדסים ראה מבטיח תוצאות נגד תא B ממאירות1,2,3,4, בעוד הפוטנציאל של פילוח גידולים אחרים ממשיך להיות תחת החקירה5,6,7. התקדמות נהדרת נעשתה כדי למטב לבנות את המכונית, תהליך הייצור ואת החולה משטרי אינפוזיה לפני6,7,8, ביולוגיה סינתטית רומן גישות צפויים להגדיל שלהם התמדה, בטחון, הגידול ירידה לפרטים9,10. לעומת זאת, זה היה קשה, שדורשת להעריך כראוי את הפוטנציאל הטיפולי של תאי T המכונית כדי להנחות את הבחירה הטובה ביותר לתרגום קליניים. המודל ביותר עד כה כדי להעריך את תפקוד תא T המכונית הוא בעכברים immunodeficient הנושאת גידול אנושי xenografts, לפיה המכונית T תאים בחן על יעילות antitumor, לעומת תא טיטרציה מינונים11,12 , 13 , 14 , 15. מחקרים מאתר ויוו אלה הם עתירי עבודה, זמן רב, במיוחד בעת הקרנת מספר רב של פרמטרים. מחקרים נוספים, אין ויוו יכול לרסנם מאת הנגישות של העכבר זנים, מתקני טיפול בבעלי חיים, טכניקות טיפול בעלי חיים. לכן, יש צורך לפתח מבחני מתורבת יותר נוח המאפשר קריאות מהירה של פעילות אפקטור, המשקפים גם בנאמנות את הפונקציה antitumor ויוו של תאים אלה T.
שיטות קונבנציונליות כדי לקבוע את cytotoxicity של תאי T במבחנה התמקדו הגילוי של degranulation, ייצור ציטוקינים, היכולת lyse התאים היעד התווית על-ידי radioisotope (קרי, מבחני שחרור של כרום). בעוד אלה מבחני אינפורמטיבי להגדרת רכב T תא ירידה לפרטים והכרה היעד שנותבו מחדש, הם לעתים קרובות נכשלים לשקף ויוו antitumor הפוטנציאל של13,12,תאי T מהונדסים16. במקרים מסוימים, במבחנה הורג פעילות מבחני לטווח קצר הראה של מתאם הפוך עם פונקציית antitumor ויוו16. כזה חוסר עקביות הוא כנראה התוצאה של יחסי אפקטור: המטרה גבוהות (E:T) בשימוש אלה מבחני במבחנה, ולכן חוסר יכולת להבדיל בין המוצרים תא T המכונית נוטים תשישות17. לעומת זאת, במהלך הגידול ויוו מיגור T תאים בדרך כלל מגיבים נגד נטל הגידול גדול, ובכך הדורשים מספר סיבובים על הורגת ונהיגה לאחר מכן תא T בידול ותשישות18,19, 20, אשר הוא אחד המחסומים העיקריים נגד הגידול יעיל אישור מאת המכונית T תאים12,13. בינתיים, מבחני הרג במבחנה לטווח קצר ביותר לעשות גם לא readout הבדלים תא T התפשטות, ואילו בחולים מטופלים תא T המכונית יכולת הרחבה תא T המכונית הוא מתואם חריפה לתגובות הקליניות4. לפיכך, וזמינותו במבחנה המתאים היה צריך לסכם את תנאי הגידול גבוהה נטל, אינדוקציה של תא T תשישות, ומאפשר המדידה של תא T התפשטות.
כאן נתאר אסטרטגיה כדי להעריך את המכונית T תאים לגידול חוזרות הורג את הפוטנציאל, עם assay פשוט תרבות משותפת במבחנה… תא T שונה אפקטור פעילות הפרמטרים יכולים בו זמנית להיבדק, כולל הרג תא היעד, המכונית T תא הרחבת זיכרון או תשישות-הקשורים פנוטיפים. התוצאות שהופקו מן assay זו לתאם עם השפעת antitumor ויוו המכונית T תאים, אפשר לנצל כדי להעריך את העוצמה של המכונית T התא מוצרים. בעוד אנו מתארים assay כדי להעריך את תאי T המכונית, ממוקדות IL13Ra2 נגד GBM ראשי שורות21, זה ניתן בקלות להתאים כל פלטפורמה תא T המכונית.
Assay האתגר הזה תא הגידול שחוזרת על עצמה מספקת גישה נוחה כדי להעריך את המכונית T תא פונקציונלי האון, באמצעות התקנה במבחנה זה recapitulates את נטל הגידול גבוהה המשויך הגידול ויוו מודלים. במהלך זה assay 7 ימים, תאי T רכב לעבור ארבעה סיבובים של אתגר גידול (תרבות משותפת הראשונית, 3 x rechallenge), יצירת סביבה שבה תאי T מותש עלול לאבד שלהם יכולת להגיב עם אתגר גידול למרות לתגובה הראשונית חזק. חיסול תאי גידול והתרחבות תא T המכונית מייצגים שתי הקריאות הבאות יסוד זה ניתן לרכוש מ- assay הזה, בעוד הפנוטיפים של תאי T המכונית ניתן לנתח בקלות על ידי צביעת משטח או תאיים סמנים המציינים ההפעלה תא T, תשישות ו/או זיכרון. זה וזמינותו נוח גם לשלב עם אפשר לקבל ניתוח של המכונית T תאים transcriptome פרוטאום או זרחן-פרוטאום21,26, polyfunctionality תא T אשר כבר אומץ כדי לחזות לתגובות הקליניות27. יתר על כן, תאים סרטניים יכול להיבדק גם על תגובתם מסתגלת נגד תא T חסינות כגון הפרשת ציטוקינים28. מאז דגימות נקצרים בנקודות זמן מרובים, וזמינותו הזה מאפשר לא רק רעש סטטי, אלא גם ניתוח דינאמי של המכונית T בהתנהגות התא בעת להגיב למספר עודף של תאים סרטניים.
וזמינותו היא חזקה במיוחד להשוות את העוצמה אפקטור של תאי T המכונית מיקוד אנטיגן זהה אבל עם עיצובים שונים ו/או בתהליכי ייצור. השתמשנו assay זו כדי לזהות את CD4+ המכונית T תאים הצליחו לתווך מעולה לטווח ארוך אפקטור פונקציה מ- CD8+ תאים21. זה הוצג גם שאת היעילות המכונית ויוו היה בקורלציה עם cytotoxicity בנקודות זמן מאוחר יותר (D5-D7) במהלך הזה assay, נוסף המדגיש את נחיצות באמצעות הגידול החוזרות על עצמן אתגר להערכה תא T המכונית במבחנה. למרות תאים GBM שימשו הדוגמה של התאים היעד כאן, זה וזמינותו שיוכלו בקלות לאמץ שילוב תא T-גידול שונים. ראוי לציין, בהתנהגות התא המכונית T יכול להשתנות גם על צפיפות אנטיגן שונים, הנדסת תאים סרטניים לבטא רמות שונות של אנטיגנים יישוב סיפק את הכלי כדי לחקור להתרחשויות מולקולריים רציפים זיהוי המכונית29. לכן, ניתן לנצל assay הזה גם לבחון את דפוס ההפעלה של תאים T רכב מסוימים נגד מטרות שונות.
מאז הכדאיות תא היעד והתרחבות תא T רכב שני המפרט מראש של assay הזה, זה קריטי בכל התרבויות שיתוף להתחיל עם בת קיימא (> 70%) הגידול ותאי T. בעת ביצוע התהליכים rechallenge, הפעולה של התקשורת שואבת (שלב 5.3) כדאי לא להפריע הגידול ותאי T בתחתית הבארות, כדי לא להציג וריאציות מיותרים של ספירת תאים. בעת ביצוע וזמינותו זה בשורות תא היעד ההשעיה, מומלץ כדי לקצור בתאי שנותרה על ידי צנטריפוגה לפני הגידול תא rechallenge.
מגבלה אחת של זה וזמינותו היא כי הגדרת הפרמטרים (יחסי E:T של תרבות משותפת הראשונית rechallenge) צריכה תיקון בהתבסס על שילובים שונים של המכונית-הגידול. לדוגמה, אם תאים סרטניים אקספרס רמה משמעותית של מולקולות מעכבות-חיסונית (למשל PD-L1), יחס גבוה יותר של E:T מומלץ בהתחשב בעובדה הכולל הרג יעילות הוא לקוי לעומת תאים סרטניים PD-L1-נמוכה. לפני החלת וזמינותו שילובים רכב-גידול חדש, מחקר פיילוט מומלץ לקבוע את התנאים אופטימליים, בדרך כלל המאפשר תאי T המכונית הקטלניים ביותר במקצועות וזמינותו לחסל > 80% של תאים סרטניים על נקודת הקצה. מאז קשר ישיר תא תא נדרש עבור המכונית בתיווך תא T להרוג, אם תאים סרטניים התווית על-ידי קרינה פלואורסצנטית, ואז הפאנל של ניתוח תזרים cytometric שתישמר בהתאם (למשל אם בתאי הגידול היו GFP שכותרתו, ואז כל FITC-מצומדת נוגדנים לא אמור לשמש).
הפעילות הקלינית של תאי T מכונית נגד מחלות ממאירות של תא B הוביל שתי תרופות שאושרו על-ידי ה-FDA. עם זאת, התגובה הראו וריאציה ניכר על פני לחולים שונים27,30,31, אשר היה מבואר לתאם עם המאפיינים פנוטיפי של מוצרים רכב30. Assay האתגר הזה הגידול שחוזרת על עצמה במבחנה נוספת מספק גישה פונקציונלית לבחון את הפוטנציה אפקטור המכונית בנוסף אפיוני פנוטיפי וייצור ציטוקינים polyfunctionality, ומאפשר להקרנה תפוקה גבוהה יותר של מוצרים קליניים לעומת הגידול ויוו מודלים תוך שמירה על אמינות חזויה. בסך הכל, וזמינותו הזה יכול לשמש לבדיקת תפקודי תא T עבור המכונית T תא עיצוב, פיתוח פרה-קליניים ומחקרים קליניים.
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכה על ידי מענקים ממכון קליפורניה עבור רפואה רגנרטיבית (CIRM) גרנט TR3-05641 ומענקים NIH P30 CA33572 (ליבות). D.W. נתמך על ידי NCI מלגת 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 |