לתוספי משפר את היעילות התמרה חושית Lentiviral של תאי NK העיקרי מאתר ואנושי
Summary
מטרת מחקר זה הייתה לגבש טכנולוגיות המאפשרות התמרה חושית מוצלחת גנים בתאים ראשי טבעי רוצח (NK). בתיווך לתוספי התמרה חושית lentiviral של האדם או העכבר הראשי NK תאים תוצאות יעילות גבוהה יותר של ביטוי ג’ין. שיטה זו של ג’ין התמרה חושית ישפר במידה רבה מניפולציה גנטית של תאי NK.
Abstract
התמרה חושית יעילה של גנים ספציפיים לתאי (NK) רוצח טבעי היה אתגר גדול. Transductions מוצלחת הם קריטיים באשר להגדרת תפקידו של הגן עניין בפיתוח, בידול, התפקוד של תאי NK. התפתחויות אחרונות הקשורות חיסוני סרטן אנטיגן chimeric רצפטורים (מכוניות) להדגיש את הצורך שיטה יעילה לספק גנים אקסוגני לימפוציטים. היעילות של transductions lentiviral בתיווך גנים לתוך האדם העיקרי או תאי NK בעכבר להישאר נמוך באופן משמעותי, וזה גורם מגביל הגדולות. התפתחויות אחרונות באמצעות פולימרים cationic, כגון polybrene, מראים יעילות התמרה חושית משופרת גנים בתאי T. עם זאת, מוצרים אלה נכשל לשפר את היעילות התמרה חושית של תאי NK. זה מצביעה לתוספי הזה, רב-סוכר קנים גלוקן, משפר באופן משמעותי את יעילות התמרה חושית של האדם ואת העכבר הראשי תאי NK. מתודולוגיה זו התמרה חושית מאוד לשחזור מספק כלי מוכשר transducing האנושי תאי NK העיקרי, אשר יכול מאוד לשפר את ג’ין קליניים מסירה יישומים ובכך חיסוני סרטן המבוסס על תאי NK.
Introduction
תאים (NK) רוצח טבעי הם האוכלוסייה לימפוציטית העיקריים של מערכת החיסון המולדת1. תאי NK לפעול המגינים השורה הראשונה של התגובה החיסונית מארח נגד גידולים ודלקות2,3,4. תאי NK גם לשחק תפקיד מרכזי בהתפתחות של סובלנות דרך ההפרשה של ציטוקינים חזק ונוגדנים5. בשל היכולת שלהם חזק כדי למקד לחסל תאים סרטניים, מתנהלים ניסויים קליניים מרובים כדי להעריך נגזר תורם תאי NK אדם כמו חיסוני המאמצת עבור סרטן6,7. בניגוד תאי T, ביולוגיה התפתחותית תאי NK טרם להיות מאופיין היטב8. חוסר ידע היא חלקית בשל העדר של טכניקות יעיל לספק הגנים של עניין מהעכבר או תאי NK ראשי אדם. מסיבות אלה, רוב תאי NK מחקרים נערכו שורות תאים, ולא בתאים הראשי. לכן, הצורך פרוטוקול אמין ויעיל מגלי תאי NK ראשי עם הגנים של עניין חיוני.
המטרה הכוללת של מחקר זה היה לגבש שיטה עקבית ומהימנה שבו תאי NK אנושית או מאתר ראשי יכול להיות transduced עם lenti – או רטרווירוסים.
מחקרים מוקדמים יותר לניסיון כדי לטפל בבעיה זו בוצעו, בעיקר באמצעות הטרנספורמציה ארעית של תאי NK העיקרי. זה כולל פלסמיד תרביות תאים9,10, וירוס אפשטיין בר (EBV) / היברידית retroviral וקטור11, vaccinia המומנט12,13, ו Ad5/F35 וקטורים adenoviral chimeric14. למרות היעילות צנוע של טכניקות אלה, הארעיות התמרה חושית גורם להם מתאים ניצול לטווח ארוך של תאי NK מהונדסים. מספר מחקרים שנערכו לאחרונה השתמשו וקטורים retroviral כדי מגלי תאי NK, הדורשות מספר מחזורים של זיהום להשגת רמת גן ביטוי11,15. בניגוד retroviral וקטורים, וקטורים lentiviral ניתן להשתמש מכונות ייבוא גרעיני התא המארח כדי translocate המתחם אינטגרציה קדם נגיפי לתוך הגרעין. זה גורם מרכזי הגבלת השכפול של הנגיף ללא חלוקת תאים, אשר כוללים תאי NK העיקרי.
אינטראקציות בין חלקיקים נגיפיים שונים התא קולטנים היתר ספיגת ויראלי לתוך התא. למשימות הראשונית בין החלבונים מעטפת נגיפית קולטנים cognate המארח שלהם יכולה להיות מוגבלת האישומים שלילית פוטנציאלית הקיימת בין השניים. הרציונל מאחורי טכניקות התמרה חושית רבים נמצא כי התוספת של פולימרים cationic, כגון polybrene (Pb), מה לעזאזל קרה סולפט (PS) או לתוספי, יכול לתת התא קולטנים מטען חיובי, ובכך להגדיל את הכריכה של מעטפת נגיפית חלבונים. זה יהיה להגדיל את היעילות פיוז’ן, תפיסה של חלקיקי נגיפי על ידי תאי ה-16. למרות דווח כי חמאת בוטנים או PS יכולים לשפר העברה גנטית בתאי T17, היישום שלהם לא היה כל השפעה יעילות התמרה חושית של תאי NK העיקרי. יתר על כן, ניתוח השוואתי בין אלה ריאגנטים באמצעות תאי NK הראשי לא בוצעה. במחקר זה, היעילות התמרה חושית פולימרים cationic שלושה הושוו. התוצאות מציגות, בין פולימרים cationic, שלושה אלה רק לתוספי מחזק באופן ניכר את התמרה חושית ויראלי יעיל לתוך גם העכבר וגם תאי NK ראשי אדם.
Protocol
Representative Results
Discussion
מחקר זה מדגים את השימוש לתוספי כמו סוכן פולימר cationic משפר את היעילות התמרה חושית lentiviral של תאי NK מאתר והאדם העיקרי. בנוסף, cationic סוכנים אחרים, כגון חמאת בוטנים או PS, יש השפעה ניכרת על המסירה של וקטורים ויראלי לתוך תאי NK ראשי אדם. בעבר, זה הוכח כי Pb אפשר להגדיל התמרה חושית הגן האנושי T תאים<sup class="xre…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים לוסיה Sammarco, לולו שלה לימונדה לעמוד השראה, מוטיבציה, תמיכה. עבודה זו היה נתמך בחלקה על ידי NIH R01 AI102893 ו CA179363 R01 NCI (בארקדיה); NHLBI-HL087951 (ס. ר); NIH-CA151893-K08 (M.J.R.); NCI 1R01CA164225 (L.W); קרן דוכן לימונדה אלכס (בארקדיה); התוכנית HRHM של הקרן MACC (בארקדיה; ס. ר; M.S.T); הקרן המשפחתית על ניקולס (בארקדיה); משפחת Gardetto (בארקדיה); החוקרים יונדאי התוכנית (M.S.T.); יונדאי תקווה על גלגלים (ס. ר); הקרן MACC (M.S.T. וש. מ.); מכון המחקר של הילדים, MCW (ס. ר); ופרס קטי Duffey פוגרטי (M.J.R.).
Materials
| Dextran | Sigma-Aldrich | 90-64-91-9 | |
| polybrene (Pb) | Sigma-Aldrich | TR-1003 | |
| protamine sulfate (PS) | Sigma-Aldrich | p3369 | |
| Trypsin | Corning | 25-052-CI | |
| RPMI1640 | Corning | 10-040-CV | |
| Fetal Bovine Serum | ATALANTA | S11150 | |
| Penicillin | Corning | 30-001-CI | |
| B-mercaptoethanol | SIGMA | M3148 | |
| sodium pyruvate | Corning | MT25000CI | |
| Interferon gamma (IFN-γ ) | eBioscience | 14-7311-85 | |
| Propidium lodding staining solution | BD | 51-66211E | |
| Lipofectamine 3000 | Thermo Fisher | L3000015 | |
| Isoflurane | PHOENIX | NDC 57319-559-05 | |
| NK cell negative selection kit | Stem Cell | 19855 | |
| Yac-1 | ATCC | TIB-160 | |
| K562 | ATCC | CCL-243 | |
| Mice | Jakson | 664 | |
| 293T cells | ATCC | CRL-3216 | |
| T75 flasks | Cornnig | 430641U | |
| antibody-based negative selection kits | Stem Cell | 19055 | |
| 51Chromium (Cr)-release assays | perkin elmer's | NEZ030 | |
| ELISA kits | Ebioscience | 00-4201-56 | |
| Sodium Butyrate | Sigma | 5887-5G | |
| Linear polyethylenimine | polysciences | 23966-2 | |
| Ficoll | GE Life Science | 17-1440-03 | |
| HBSS | Corning | 21-022-CV |
References
- Vivier, E., Tomasello, E., Baratin, M., Walzer, T., Ugolini, S. Functions of natural killer cells. Nat. Immunol. 9, 503-510 (2008).
- Zitvogel, L., Tesniere, A., Kroemer, G. Cancer despite immunosurveillance: immunoselection and immunosubversion. Nat. Rev. Immunol. 6, 715-727 (2006).
- Arina, A., et al. Cellular liaisons of natural killer lymphocytes in immunology and immunotherapy of cancer. Expert. Opin. Biol. Ther. 7, 599-615 (2007).
- Manilay, J. O., Sykes, M. Natural killer cells and their role in graft rejection. Curr. Opin. Immunol. 10, 532-538 (1998).
- Raulet, D. H., Vance, R. E. Self-tolerance of natural killer cells. Nat. Rev. Immunol. 6, 520-531 (2006).
- Chouaib, S., et al. Improving the outcome of leukemia by natural killer cell-based immunotherapeutic strategies. Front Immunol. 5, 95 (2014).
- Dulphy, N., et al. Underground Adaptation to a Hostile Environment: Acute Myeloid Leukemia vs. Natural Killer Cells. Front Immunol. 7, 94 (2016).
- Tran, J., Kung, S. K. Lentiviral vectors mediate stable and efficient gene delivery into primary murine natural killer cells. Mol. Ther. 15, 1331-1339 (2007).
- Maasho, K., Marusina, A., Reynolds, N. M., Coligan, J. E., Borrego, F. Efficient gene transfer into the human natural killer cell line, NKL, using the Amaxa nucleofection system. J. Immunol. Methods. 284, 133-140 (2004).
- Trompeter, H. I., Weinhold, S., Thiel, C., Wernet, P., Uhrberg, M. Rapid and highly efficient gene transfer into natural killer cells by nucleofection. J. Immunol. Methods. 274, 245-256 (2003).
- Becknell, B., et al. Efficient infection of human natural killer cells with an EBV/retroviral hybrid vector. J. Immunol. Methods. 296, 115-123 (2005).
- Jiang, K., et al. Syk regulation of phosphoinositide 3-kinase-dependent NK cell function. J. Immunol. 168, 3155-3164 (2002).
- Burshtyn, D. N., et al. Conserved residues amino-terminal of cytoplasmic tyrosines contribute to the SHP-1-mediated inhibitory function of killer cell Ig-like receptors. J. Immunol. 162, 897-902 (1999).
- Schroers, R., et al. Gene transfer into human T lymphocytes and natural killer cells by Ad5/F35 chimeric adenoviral vectors. Exp. Hematol. 32, 536-546 (2004).
- Imai, C., Iwamoto, S., Campana, D. Genetic modification of primary natural killer cells overcomes inhibitory signals and induces specific killing of leukemic cells. Blood. 106, 376-383 (2005).
- Denning, W., et al. Optimization of the transductional efficiency of lentiviral vectors: effect of sera and polycations. Mol. Biotechnol. 53, 308-314 (2013).
- Lamers, C. H., Willemsen, R. A., Luider, B. A., Debets, R., Bolhuis, R. L. Protocol for gene transduction and expansion of human T lymphocytes for clinical immunogene therapy of cancer. Cancer Gene Ther. 9, 613-623 (2002).
- Campeau, E., et al. A versatile viral system for expression and depletion of proteins in mammalian cells. PLoS. ONE. 4, e6529 (2009).
- Segura, M. M., Garnier, A., Durocher, Y., Ansorge, S., Kamen, A. New protocol for lentiviral vector mass production. Methods Mol. Biol. 614, 39-52 (2010).
- Rajasekaran, K., et al. Signaling by Fyn-ADAP via the Carma1-Bcl-10-MAP3K7 signalosome exclusively regulates inflammatory cytokine production in NK cells. Nat. Immunol. 14, 1127-1136 (2013).
- Regunathan, J., Chen, Y., Wang, D., Malarkannan, S. NKG2D receptor-mediated NK cell function is regulated by inhibitory Ly49 receptors. Blood. 105, 233-240 (2005).
- Awasthi, A., et al. Rap1b facilitates NK cell functions via IQGAP1-mediated signalosomes. J. Exp. Med. 207, 1923-1938 (2010).
- Rajasekaran, K., et al. Transforming Growth Factor-{beta}-activated Kinase 1 Regulates Natural Killer Cell-mediated Cytotoxicity and Cytokine Production. J Biol. Chem. 286, 31213-31224 (2011).
- Wolkowicz, R., Nolan, G. P., Curran, M. A. Lentiviral vectors for the delivery of DNA into mammalian cells. Methods Mol. Biol. 246, 391-411 (2004).
- Sutlu, T., et al. Inhibition of intracellular antiviral defense mechanisms augments lentiviral transduction of human natural killer cells: implications for gene therapy. Hum. Gene Ther. 23, 1090-1100 (2012).
- Cornetta, K., Anderson, W. F. Protamine sulfate as an effective alternative to polybrene in retroviral-mediated gene-transfer: implications for human gene therapy. J. Virol. Methods. 23, 187-194 (1989).
- Toyoshima, K., Vogt, P. K. Enhancement and inhibition of avian sarcoma viruses by polycations and polyanions. Virology. 38, 414-426 (1969).
- Jensen, M., et al. The bi-specific CD3 x NCAM antibody: a model to preactivate T cells prior to tumour cell lysis. Clin. Exp. Immunol. 134, 253-263 (2003).
