Summary

Murino linfociti Etichettatura da<sup> 64</sup> Cu-anticorpo recettore Targeting per<em> In Vivo</em> Cell Traffico da PET / CT

Published: April 29, 2017
doi:

Summary

Seguendo la preparazione di un anticorpo monoclonale 64 Cu-modificata legandosi ad un recettore delle cellule T transgenico murino, cellule T sono radiomarcato in vivo, analizzati per la vitalità, funzionalità, stabilità etichettatura e apoptosi e adoptively trasferite in topi con una cannula ipersensibilità di tipo ritardato reazione per l'imaging non invasiva mediante tomografia a emissione di positroni / tomografia computerizzata (PET / CT).

Abstract

Questo protocollo illustra la produzione di 64 Cu e il chelante coniugazione / radiomarcatura di un anticorpo monoclonale (mAb) seguita da coltura cellulare linfociti murino e recettori 64 Cu-anticorpo di targeting delle cellule. Valutazione in vitro del prodotto radiomarcato e non invasivo nel monitoraggio delle cellule in vivo in un modello animale di una via aerea di tipo ritardato reazione di ipersensibilità (DTHR) PET / TC sono descritti.

In particolare, viene mostrata la coniugazione di un mAb con il chelante acido 1,4,7,10-tetraazaciclododecan-1,4,7,10-tetraacetico (DOTA). Seguendo la produzione di radioattivo 64 Cu, radiomarcatura del DOTA-coniugato mAb è descritto. Successivamente, l'espansione di ovalbumina di pollo (Cova) CD4 + -specific interferone (IFN) -γ-producendo cellule T helper (cova-TH1) e la successiva radiomarcatura delle cellule cova-TH1 sono raffigurati. Varie tecniche in vitro sono presentati per valutare l'effetti di 64 Cu-radiomarcatura sulle cellule, quali la determinazione della vitalità cellulare mediante trypan blu, la colorazione per apoptosi con annessina V per citometria a flusso, e la valutazione della funzionalità da IFN-γ saggio di immunoassorbimento enzimatico (ELISA) . Inoltre, la determinazione della captazione radioattivo nelle cellule e la stabilità etichettatura sono descritte in dettaglio. Questo protocollo descrive inoltre come eseguire studi di tracciamento delle cellule in un modello animale di una DTHR delle vie aeree e, di conseguenza, l'induzione di cova indotta DHTR acuta delle vie aeree a / c topi BALB è incluso. Infine, un robusto workflow / CT PET inclusa l'acquisizione delle immagini, ricostruzione, e l'analisi è presentato.

L'approccio di targeting recettore 64Cu-anticorpo con successiva internalizzazione recettoriale fornisce alta specificità e stabilità, ridotta tossicità cellulare, e tassi di efflusso bassi rispetto ai comuni PET traccianti per l'etichettatura di cellule, ad esempio 64 Cubis -pyruvaldehyde (N4-methylthiosemicarbazone) (64 Cu-PTSM). Infine, il nostro approccio consente non invasivo in cellule inseguimento vivo mediante PET / TC con un ottimo rapporto segnale-sfondo per 48 h. Questo approccio sperimentale può essere trasferito a diversi modelli animali e tipi di cellule con recettori di membrana che sono internalizzati.

Introduction

Inseguimento cella non invasiva è uno strumento versatile per monitorare la funzione cellulare, la migrazione e homing in vivo. Recenti studi di monitoraggio delle cellule mesenchimali si sono concentrati su 1, 2 o del midollo osseo di cellule staminali derivate 3 nel contesto della medicina rigenerativa, periferiche autologhe globuli bianchi a infiammazione o linfociti T in terapie cellulari adottivi contro il cancro 3, 4. La spiegazione dei siti di azione ei principi biologici sottostanti di terapie a base di cellule è di enorme importanza. I linfociti T citotossici CD8 +, geneticamente antigene recettore chimerico cellule T (CAR) o linfociti infiltranti il tumore (TIL) sono stati ampiamente considerato come il gold standard. Tuttavia, le cellule TH1 antigene-specifiche associati al tumore hanno dimostrato di essere un efficace opzione di trattamento alternativa 4, </ sup> 5, 6, 7.

Come attori chiave infiammazione, malattie autoimmuni organo-specifiche (ad esempio, l'artrite reumatoide o asma bronchiale), e le cellule di elevato interesse in immunoterapia del cancro, è importante caratterizzare la distribuzione e homing modelli temporali di cellule TH1. Invasiva imaging in vivo da PET presenta un metodo altamente sensibile quantitativa 8 per esaminare i modelli di migrazione cellulare, in vivo homing, ed i siti di azione delle cellule T e risposte durante l'infiammazione, allergie, infezioni o tumore rifiuto 9, 10, 11.

Clinicamente, 111 In ossina viene utilizzato per leucociti scintigrafia per la discriminazione di infiammazione e infezione 12, mentre 2-deossi-2- (18F) fluoro-D-glucosio (18 F-FDG) viene comunemente utilizzato per studi di localizzazione cellulare mediante PET 3, 13. Uno svantaggio principale di questo tracciante PET, tuttavia, è la breve emivita del radionuclide 18 F a 109,7 min e la bassa stabilità intracellulare che ostacola l'imaging in momenti successivi caricare trasferimento adottivo di cellule. A lungo termine studi in vivo inseguimento cellulare mediante PET, anche se instabile nelle cellule, 64 Cu-PTSM viene frequentemente usato per marcare le cellule non specifico 14, 15 con effetti dannosi minimizzati sulla vitalità delle cellule T e funzionamento 16.

Questo protocollo descrive un metodo per ridurre ulteriormente gli effetti svantaggiosi sulla vitalità delle cellule e la funzione utilizzando un recettore di cellule T (TCR) -specifica radiomarcato mAb. In primo luogo, la produzione del radioisotopo 64 Cu, la coniugazione del mAb KJ1-26 con the chelante DOTA, ed il successivo 64 Cu-radiomarcatura sono mostrati. In una seconda fase, l'isolamento e l'espansione delle cellule cova-TH1 di topi donatori DO11.10 e la radiomarcatura con 64 Cu-caricata DOTA-coniugato mAb KJ1-26 (64 Cu-DOTA-KJ1-26) sono descritte in dettaglio. La valutazione dei valori di assunzione e efflusso di radioattività con un calibratore di dosi e y-conteggio, rispettivamente, nonché la valutazione degli effetti di 64 Cu-radiomarcatura sulla vitalità cellulare mediante trypan blu e funzionalità con IFN-y ELISA sono rappresentati . Per non invasiva nel monitoraggio delle cellule in vivo, l'elicitazione di un modello murino di cova indotta acuta delle vie aeree e DTHR immagine acquisizione da PET / TC dopo trasferimento adottivo di cellule sono descritti.

Inoltre, questo approccio etichettatura può essere trasferito a diversi modelli di malattia, cellule T murine con differenti TCR o cellule generali di interesse con recettori di membrana o espressione markers sottostante membrana continua spola 17.

Protocol

Norme di sicurezza: Durante la manipolazione radioattività, memorizzare 64 Cu dietro mattoni piombo 2 pollici di spessore e utilizzando rispettivo schermatura per le navi munite attività. Utilizzare gli strumenti adeguati per gestire indirettamente fonti non schermati per evitare il contatto diretto della mano e ridurre al minimo l'esposizione a materiale radioattivo. Indossare sempre distintivi di monitoraggio dosimetria delle radiazioni e dispositivi di protezione individuale e verificare se stessi e …

Representative Results

Figura 1 riassume l'etichettatura di cellule cova-TH1 con il 64 Cu-DOTA-KJ1-26-mAb e il disegno sperimentale per l'in vitro ed in vivo contemplati in questo protocollo. Figura 1: 64 Cu-DOTA-KJ1-26-mAb etichettatura Process & Experimental Design. (A) Rappr…

Discussion

Questo protocollo presenta un metodo affidabile e facile da radiomarcato stabilmente cellule per il monitoraggio in vivo mediante PET. Utilizzando questo metodo, le cellule cova-TH1, isolate ed espanse in vitro da donatore topi, potrebbe essere radiomarcato con 64 Cu-DOTA-KJ1-26-mAb e il loro homing è stato rintracciato alle LNs polmonari e perithymic come siti di presentazione Cova in un cova indotta DTHR vie respiratorie acute.

La modifica del mAb con il chela…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Gli autori ringraziano il Dr. Julia Mannheim, Walter Ehrlichmann, Ramona Stumm, Funda Cay, Daniel Bukala, Maren Harant così come Natalie Altmeyer per il sostegno durante gli esperimenti e analisi dei dati. Questo lavoro è stato supportato dal Werner Siemens-Fondazione, la DFG attraverso lo SFB685 (progetto B6) e Fortune (2309-0-0).

Materials

HCl, Suprapur Merck, Darmstadt, Germany 1.00318 64Cu production
Methanol, Suprapur Merck, Darmstadt, Germany 1.06007 64Cu production
Isopropanol, Suprapur Merck, Darmstadt, Germany 1.0104 64Cu production
Pt/Ir (90/10) plate Ögussa Custom made 64Cu production
PEEK chamber Ögussa Custom made 64Cu production
64Ni Chemotrade 64Cu production
Polygram SIL G/UV 254 plate Macherey-Nagel 805021 64Cu production
Ion exchange column BioRad AG1-X8 64Cu production
Solid state target system for PETtrace WKL costum made 64Cu production
64Cu work-up module WKL costum made 64Cu production
Dose calibrator Capintec CRC-25R
PETtrace cyclotron General Electric Medical Systems
DOTA-NHS Macrocyclics B-280 DOTA-conjugation
Anti-cOVA-TCR antibody (KJ1-26) Isolated from hybridoma cell culture DOTA-conjugation
Na2HPO4 Sigma-Aldrich 71633 DOTA-conjugation
H+ Chelex 100 Sigma-Aldrich C7901 DOTA-conjugation
Amicon Ultra-15 filter unit Merck Millipore UFC910008 DOTA-conjugation
Rotipuran ultrapure water Carl Roth HN68.3 DOTA-conjugation
Ammonium acetate Sigma-Aldrich 32301 DOTA-conjugation
PBS University Tuebingen DOTA-conjugation
Micro Bio-spin P-6 column Bio-Rad Laboratories 7326221 DOTA-conjugation
Sodium citrate Sigma-Aldrich 71497 DOTA-conjugation
Cyclone Plus PhosphorImager  Perkin-Elmer L2250116 DOTA-conjugation
DMEM Merck Millipore 102568 ingredient for T cell medium 
FCS Merck Millipore S0115/1004B ingredient for T cell medium 
Sodium pyruvate Merck Millipore L0473 ingredient for T cell medium 
MEM-amino acids Merck Millipore K0293 ingredient for T cell medium 
HEPES  Merck Millipore L 1613 ingredient for T cell medium 
 Penicillin/Streptomycin Merck Millipore A2212 ingredient for T cell medium 
0.05 mM 2-β-mercaptoethanol Sigma-Aldrich M3148 ingredient for T cell medium 
DO11.10 mice in-house breeding TH1 cell culture
DPBS Gibco 14190144 TH1 cell culture
Cell strainer 40 µm  Corning 352340 TH1 cell culture
ACK Lysing Buffer Lonza 10-548E TH1 cell culture
CD4 MicroBeads, mouse Miltenyi Biotech 130-097-145 TH1 cell culture
QuadroMACS separator Miltenyi Biotech 130-090-976 TH1 cell culture
LS column Miltenyi Biotech 130-042-401 TH1 cell culture
anti-CD4 antibody (Gk1.5) Isolated from hybridoma cell culture TH1 cell culture
anti-CD8 antibody (5367.2) Isolated from hybridoma cell culture TH1 cell culture
Anti-rat antibody (MAR18.5) Isolated from hybridoma cell culture TH1 cell culture
Rabbit complement MA tebu-Bio CL3221 TH1 cell culture
Anti-IL-4 antibody (11B11) Isolated from hybridoma cell culture TH1 cell culture
cOVA 323-339-peptide  EMC-micro-collections Custom order TH1 cell culture
CPG1668-oligonucleotides Eurofins MWG Operon Custom order TH1 cell culture
IL-2 Novartis 65483-116-07 TH1 cell culture
96-well plates Greiner  655180 TH1 cell culture
24-well plates Greiner  662160 TH1 cell culture
cell culture flask Greiner  660175 TH1 cell culture
48-well plates Greiner  677 180 cell labeling
Gammacell 1000 Best Theratronics via inquiry 
Gulmay RT225 Gulmay via inquiry 
Trypan blue Merck Millipore L6323 in vitro evaluation
Mouse IFN-γ ELISA BD Biosciences 558258 in vitro evaluation
PE Annexin V Apoptosis Detection Kit  BD Biosciences 559763 in vitro evaluation
Tube 5 ml Sarstedt 55.476 in vitro evaluation
Round-bottom tubes  BD Biosciences 352008 in vitro evaluation
Wizard γ-counter Perkin-Elmer 2480-0010 in vitro evaluation
ELISA Reader MultiscanEX Thermo Fisher Scientific 51118177 in vitro evaluation
Microscope Leica via inquiry  in vitro evaluation
BD LSRII  BD Biosciences via inquiry  in vitro evaluation
BALB/c mice Charles River 028 in vivo cell trafficking
Aluminum gel Serva Electrophoresis 12261.01 in vivo cell trafficking
Xylazine Bayer HealthCare Ordered via University hospital in vivo cell trafficking
Ketamine Ratiopharm Ordered via University hospital in vivo cell trafficking
Isoflurane CP-Pharma Ordered via University hospital in vivo cell trafficking
30G needle BD Biosciences 304000 in vivo cell trafficking
Syringe BD Biosciences 11612491 in vivo cell trafficking
Capillaries 10 µl VWR 612-2439
Inveon PET scanner Siemens Healthineers no longer available in vivo cell trafficking, alternative companies: Bruker, Mediso 
Inveon SPECT/CT scanner Siemens Healthineers no longer available in vivo cell trafficking
Inveon Research Workplace Siemens Healthineers image analysis, alternative software: Pmod

References

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Hoffmann, S. H. L., Maurer, A., Reck, D. I., Reischl, G., Pichler, B. J., Kneilling, M., Griessinger, C. M. Murine Lymphocyte Labeling by 64Cu-Antibody Receptor Targeting for In Vivo Cell Trafficking by PET/CT. J. Vis. Exp. (122), e55270, doi:10.3791/55270 (2017).

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