Hier beschrijven we een werkwijze voor het activeren en uitbreiden menselijke NKT cellen van bulk T-celpopulaties met kunstmatige antigen presenterende cellen (AAPC). Het gebruik van CD1d gebaseerde AAPC een gestandaardiseerde werkwijze voor het genereren van grote aantallen functionele NKT cellen.
Natural killer T (NKT) cellen zijn een unieke subset van T cellen die markers kenmerk van zowel natuurlijke killer (NK) cellen en T cellen 1 weergegeven. In tegenstelling tot klassieke T-cellen, NKT cellen herkennen lipide antigeen in de context van CD1 moleculen 2. NKT cellen brengen een invariant chain TCRα omlegging: Vα14Jα18 in muizen en Vα24Jα18 in mensen, die gepaard gaat met Vβ ketens van beperkte diversiteit 3-6, en worden aangeduid als canonieke of invariante NKT (i NKT) cellen. Soortgelijke conventionele T cellen NKT cellen ontwikkelen van CD4-CD8-T-cellen thymus precursor na de passende signalering door CD1d 7. Het potentieel om NKT cellen te gebruiken voor therapeutische doeleinden is sterk toegenomen met de mogelijkheid te stimuleren en menselijke NKT cellen uit te breiden met α-galactosylceramide (α-GalCer) en verschillende cytokines 8. Belangrijk, deze cellen hun oorspronkelijke phenotype, uitgescheiden cytokinen en weergegeven cytotoxische werking tegen tumor cellijnen. Aldus ex vivo geëxpandeerde NKT cellen functioneel blijven kan worden toegepast voor adoptieve immunotherapie. Echter NKT-cellen gebaseerde immunotherapie beperkt door het gebruik van autoloog antigeen presenterende cellen en de kwantiteit en kwaliteit van deze stimulator cellen aanzienlijk variëren. Monocyt-afgeleide DC van kankerpatiënten werden gerapporteerd verlaagde costimulatoire moleculen uitdrukken en minder inflammatoire cytokines produceren 9,10. In feite hebben murine DC dan autologe APC gebruikt om de functie van NKT cellen van CML patiënten 11 testen. Dit kan echter slechts worden gebruikt voor in vitro testen, omdat NKT cellen kunnen niet worden uitgebreid door muizen DC en toegepast voor adoptieve immunotherapie. Zo kan een gestandaardiseerd systeem dat is gebaseerd op kunstmatige antigeen presenterende cellen (AAPC) produceren de stimulerende effecten van DC zonder de valkuilen van allo-of xenogene ceLLS 12, 13. Hierin beschrijven we een werkwijze voor het CD1d gebaseerde AAPC. Aangezien de betrokkenheid van de T cel receptor (TCR) van CD1d-antigen complexen een fundamenteel vereiste van NKT cel activatie antigeen CD1d-Ig complexen een betrouwbare methode te isoleren, activeren en vergroten effector NKT celpopulaties.
AAPC kan worden gebruikt om de basis voor NKT celactivering bestuderen en heeft potentiële klinische waarde voor ex vivo expansie van NK T cellen voor adoptieve immunotherapie. Mescher et al.. Beschreef een van de eerste kraal systemen waar gebiotinyleerde muizen MHC klasse I-peptide-constructen werden enkele keten gecombineerd met gebiotinyleerd costimulatoire moleculen B7.1 en B7.2 via streptavidine op het oppervlak van latex microsferen 14, 15. Deze aanpak is succesvol gebruikt om antigenspecifieke T-cellen uit transgene muizen te stimuleren. Bovendien, omdat deze benadering gebruikt een enkele keten MHC-peptide complex te zorgen voor een homogene belasting van de MHC moleculen zou elk doel antigen peptide dat een nieuwe transfectie voor expressie van het gewenste enkele keten MHC-peptide complex, waardoor het algemene karakter van de aanpak. Belangrijk is dat Dr Schneck groep een pionier in de kraal op basis-AAPC, door het ontwikkelen van een andere niet-cellulaire kraal op basis van AAPC, Gemaakt door koppeling HLA-Ig, signaal 1 en anti-CD28, signaal 2, op magnetische beads. HLA-Ig, een unieke multimere vorm van HLA gefuseerd aan een immuunglobuline moleculaire scaffold 16, 17 is ontwikkeld door zijn groep. Vervolgens ontwikkelden ze MHC-Ig based AAPC, waarvan is aangetoond effectief vergroten CMV en MART-1 specifieke CTL 18. Hier hebben we aangetoond dat CD1d-Ig based AAPC kan worden gebruikt om functionele NKT cellen vergroten. Een studie gebruikt een gelijkaardig systeem dat de fysische interactie van NK cellen onderzoeken met CD1d 19.
Met name hebben we speciaal een kunstmatige antigen presenterende cel die is aangepast aan de eisen er nodig zijn voor optimale NKT celproliferatie. De AAPC uitbreiding methode biedt een eenvoudige en betrouwbare methode voor het uitbreiden en verrijken menselijke NKT cellen. Onze AAPC kan worden aangepast aan systematische evaluatie van de rol van een reeks van potentiële co-stimulerende moleculen en beoordelen hun rol op NKT cel proliferatietie en functie. Zo AAPC vormen een solide veelzijdige technologie nuttig is voor het induceren en het uitbreiden van NKT-cellen. Het genereren van aAPCs duurt minder dan een week en is geschikt voor de productie van grote hoeveelheden kralen. Een kritische stap in het genereren van de AAPC bevestig dat CD1d-Ig stabiel is geïmmobiliseerd op het oppervlak van de korrels en hun functionaliteit te beoordelen consistentie van partij tot partij. Een mogelijke beperking van het systeem is dat er geen mechanisme is dat schakelen stimulatie, andere dan mechanische verwijdering van de korrels. Specifiek, de betrokkenheid van de T cel receptor (TCR) met het antigeen: CD1d/MHC complex genereren doorgaans de immunologische synaps in overleg met toebehoren / adhesie moleculen, wat kan resulteren in de inductie van remmende of onderdrukkende factoren op zowel de T-cel en antigen presenterende cel. In het AAPC systeem kunnen deze factoren worden verhoogd door de T-cel, maar de hiel niet uitdrukken verwante ligandenvoor deze receptoren.
Bovendien CD4 + NKT-cellen is aangetoond antitumor responsen bij muizen en mensen te onderdrukken, dan is het mogelijk dat niet-selectieve activering van NKT cellen (dwz global stimulatie met α-GalCer) of activering van het verkeerde deelverzameling kan leiden tot ongewenste immunologische uitkomsten. Bijgevolg moet men fenotypisch en functioneel karakteriseren van de AAPC-geëxpandeerde NKT celpopulatie. Zoals getoond in figuur 4, hebben wij gevonden dat stimulatie met α-GalCer-geladen AAPC expressie anti-CD28 kan NKT cellen die Th1, Th2 en Th17 type cytokinen leiden. Murine studies hebben gemeld dat uitdaging met IL-33, een recent geïdentificeerde cytokine, resulteerde in verhoogde niveaus van circulerende inflammatoire cytokines zoals IL-5 en IL-13. Behandeling van NKT cellen met IL-33 vergroot hun cytokine productie 20. IL-33 is een specifieke ligand voor ST2 en het is aangetoond dat oplosbare ST2 can blok IL-33 signalering. Dus, als een voorbeeld van een toekomstige toepassing, kan AAPC expressie ST2 worden gegenereerd en gebruikt om te bepalen of kon selectief remmen de productie van Th2 cytokines induceren terwijl Th1 cytokine secretie door NKT cellen. Ook is gemeld dat iv injectie van Kb-expressie AAPC in C57BL / 6 muizen resulteerde in verminderde longmetastase van tumor 21. Belangrijk, deze gegevens demonstreren dat AAPC verkeer naar de longen en kunnen effector T-cel subsets te activeren. Daarom zou men genereert meerdere soorten AAPC en onderzoekt de wisselwerking tussen antigeen specifieke T-cel subsets. Samengevat, deze studies tonen aan dat CD1d-Ig based AAPC kunnen worden gebruikt om normale cellulaire APC vervangen en moet het potentieel om de huidige klinische benaderingen voor NKT-cellen gebaseerde adoptieve immuuntherapie verbeteren.
The authors have nothing to disclose.
De auteurs willen graag Priyanka Subrahmanyam bedanken voor nuttige discussies. De auteurs hebben geen concurrerende financieel belang. Dit werk werd ondersteund door subsidies van de American Cancer Society, NIH / NCI K01 CA131487, R21 CA162273, R21 CA162277 en P30 Tumor Immunologie en immunotherapie programma naar TJ Webb. De inhoud is uitsluitend de verantwoordelijkheid van de auteurs en niet noodzakelijkerwijs het officiële standpunt van het National Cancer Institute en de National Institutes of Health.
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
Ficoll-Paque PLUS | GE Life Sciences | 17-1440 | |
EasySep Human T Cell Enrichment Kit | StemCell Technologies | 19051 | |
Allophycocyanin CD161 human mAb | Pharmingen | 550968 | |
EasySep Magnet | StemCell Technologies | 18002 | |
Anti-mouse IgG1 Microbeads | Miltenyi Biotec | 130-047-101 | |
Dimer XI Recombinant Soluble Dimeric Mouse CD1d:IG Fusion Protein | BD Biosciences | 557599 | |
Anti-CD28 mAb | Biolegend | 302914 | |
M-450 Epoxy beads | Life Technologies | 150-11 | |
Alpha-galactosylceramide (KRN7000) | Axxora, LLC | BML-SL232-0100 | |
RPMI 1640 Medium | Sigma Aldrich | R 0883 | |
Sodium Pyruvate | Gibco | 11360-070 | |
Non-essential amino acids | Gibco | 11140-050 | |
Vitamin Solution | Gibco | 11120-052 | |
2-mercaptoethanol | Gibco | ||
Ciprofloxacin | Alexis Biochemicals | 380-288-G025 | |
PE-Vα24Jα18 | Biolegend | 342904 | |
PE-Vα24 (Clone C15) | Beckman Coulter | A66907 | |
FITC-Vβ11 (Clone C21) | Beckman Coulter | A66905 | |
PE-CD1d | Biolegend | 123510 | |
PE anti mouse IgG1 | BD Biosciences | 556650 | |
FITC anti-mouse IgG2a | Biolegend | 407105 | |
DPBS, no calcium, no magnesium | Life Technologies | 14190250 | |
Sodium Azide | Sigma Aldrich | S8032 | |
Bovine Serum Albumin | American Bioanalytical | AB00440-00100 | |
EDTA | Sigma Aldrich | 431788 | |
IL-2 (Proleukin) | BD Biosciences | 354043 | |
Human AB Serum | Atlanta Biologicals | S40110 | |
Labquake Tube Rotator | Fisher Scientific | 13-687-10Q | |
BD Falcon 5 ml polystyrene round-bottom tubes | Fisher Scientific | 14-959-1A | |
Wheaton Glass Sample Vials with Cap | Fisher Scientific | Small (03-343-6A ) Large (03-343-6E) |