Summary

Мышиные лимфоцит Этикетировочное по<sup> 64</sup> Си-антитело к рецептору Ориентация на<em> В Vivo</em> Cell Торговля ПЭТ / КТ

Published: April 29, 2017
doi:

Summary

После получения 64 Сu-модифицированного моноклонального антитела связывания с рецептором Т – клеток трансгенного мышея, Т – клетками являются радиоактивно метили в естественных условиях, анализировали на жизнеспособность, функциональность, стабильность маркировки и апоптоз, и адаптивно переносили в мышей с дыхательными путями гиперчувствительности замедленного типа реакцию для неинвазивного изображений с помощью позитронно-эмиссионной томографии / компьютерной томографии (ПЭТ / КТ).

Abstract

Этот протокол иллюстрирует получение 64 Cu и хелатор конъюгацию / радиоактивную моноклональное антитела (монАТ) с последующим мышиной культурой лимфоцитов клеток и 64 Cu-антитело рецептором ориентации клеток. В пробирке оценки мечена и неинвазивные в естественных условиях отслеживания клетки в животной модели с воздуховодной гиперчувствительности замедленного типа реакции (DTHR) с помощью ПЭТ / КТ описаны.

Более подробно, сопряжение с мАтом с хелатором 1,4,7,10-тетраазациклододекан-1,4,7,10-тетрауксусной кислотой (DOTA) показано. После производства радиоактивного 64 Cu, радиомечения в DOTA-конъюгированных мАт описано. Далее, расширение куриного овальбумина (Cova) -специфические CD4 + интерферона (ИФН) -γ-продуцирующих Т – хелперы (Кова-TH1) и последующее введение радиоактивной клеток COVA-ТН1 изображены. Различные методы в пробирке представлены для оценки эфффекты из 64 Cu-радиомечения о клетках, таких как определение жизнеспособности клеток с помощью трипанового синих, окрашивания для апоптоза с аннексином V для проточной цитометрии, и оценка функциональности с помощью IFN-gamma иммуноферментного теста (ELISA) , Кроме того, определение радиоактивного поглощения в клетки и стабильность маркировки описаны в деталях. Этот протокол далее описывает, как выполнять исследование отслеживания клеток в животной модели для дыхательных путей DTHR и, следовательно, индукция COVA-индуцированных острого DHTR в дыхательных путях BALB / с мышеем включена. Наконец, надежная ПЭТ / КТ рабочего процесс, включая приобретение изображений, реконструкцию и анализ представлен.

64 Cu-антитело , воздействующий подход рецептора с последующей интернализацией рецепторов обеспечивает высокую специфичность и стабильность, снижение клеточной токсичность, а также низкие цены эффлюксных по сравнению с обычными ПЭТ-индикаторами для маркировки клеток, например , 64 Cu-pyruvaldehyde бис (N-4-methylthiosemicarbazone) (64 Cu-PTSM). И, наконец, наш подход позволяет неинвазивным в естественных условиях отслеживания клетки с помощью ПЭТ / КТ с оптимальным отношением сигнала к фону в течение 48 часов. Этот экспериментальный подход может быть переведен в различные моделях животных и типов клеток с мембраносвязанными рецепторами, которые усваиваются.

Introduction

Неинвазивная отслеживания клеток является универсальным инструментом для мониторинга функции клеток, миграции и самонаведения в естественных условиях. Недавние исследования отслеживания клетки были сосредоточены на мезенхимальных 1, 2 или костного мозга стволовых клеток , полученных 3 в контексте регенеративной медицины, аутологичных периферических белых кровяных клеток в воспалении или Т – лимфоцитов в приемными терапии клеток против рака 3, 4. Выяснение мест действия и основных биологических принципов клеточной терапии имеет огромное значение. CD8 + цитотоксических Т – лимфоцитов, методами генной инженерии антиген химерный рецептор (CAR) Т – клетки или опухолевые-лимфоциты (Tīls) широко рассматривается как золотой стандарт. Тем не менее, ассоциированные с опухолью антиген-специфические Th1 клетки оказались эффективной альтернативой вариант лечения 4, </ SUP> 5, 6, 7.

В качестве ключевых игроков в воспалении, орган-специфический аутоиммунных заболеваний (например, ревматоидный артрит или бронхиальная астма), и клеток , представляющих особого интереса в иммунотерапии рака, важно , чтобы охарактеризовать временные закономерности распределения и самонаводящиеся Th1 – клетки. Неинвазивные в естественных изображения с помощью ПЭТ представляет собой количественный, высокочувствительный метод 8 для изучения моделей миграции клеток, в естественных условиях ГСНЫ, и сайты действия Т – клеток и ответы во время воспаления, аллергии, инфекций или отторжения опухоли 9, 10, 11.

Клинически, 111 В-Oxine используется для лейкоцитарной сцинтиграфии для дискриминации воспаления и инфекции 12, в то время как 2-дезокси-2- (18F) , фтор-D-глюкозы (18 F-ФДГ) обычно используется для отслеживания исследований клеток с помощью ПЭТ 3, 13. Одним из главных недостатков этого ПЭТ трассирующими, однако, короткий период полураспада радионуклида 18 F в 109,7 мин и низкой внутриклеточной стабильности , которая препятствует визуализации в более поздние моменты времени после усыновителя перенос клеток. Для более длительного срока в естественном условиях исследования отслеживания клеток путем ПЭТ, хотя и нестабильные в клетках, 64 Си-PTSM часто используются для обозначения неспецифический клетки 14, 15 с сведены к минимуму вредных воздействий на жизнеспособности Т – клеток и функции 16.

Этот протокол описывает способ для дальнейшего уменьшения невыгодных воздействие на жизнеспособность и функции клеток с помощью Т-клеточного рецептора (TCR) -специфический радиоактивно меченый Mab. Во- первых, производство радиоизотопных 64 Cu, конъюгации с монАТ KJ1-26 с гое хелаторы DOTA, и последующее 64 Cu-радиоактивное показаны. На втором этапе, выделение и расширение COVA-TH1 клеток мышей – доноров DO11.10 и радиоактивной с 64 Cu-нагруженной DOTA-конъюгированного монАТ KJ1-26 (64 Cu-DOTA-KJ1-26) описаны подробно. Оценка поглощения ценностей и оттоком радиоактивности с дозой калибратора и гамма-подсчета, соответственно, а также оценка эффектов 64 Cu-радиомечения на жизнеспособность клеток с помощью трипанового синего и функциональности с IFN-gamma ELISA представлены , Для неинвазивной в естественных условиях отслеживания клетки, то извлечение из мышиной модели COVA-индуцированной острой DTHR дыхательных путей и изображений приобретения ПЭТ / КТ после приемных передачи клеток описаны.

Кроме того, этот подход маркировки может быть передан в различные модели заболеваний, мышиные Т-клетки с различным ТКРОМ или общими клетками, представляющего интереса с мембраносвязанными рецепторами или экспрессией MarKERS , лежащий в основе непрерывного мембраны челночного 17.

Protocol

Меры предосторожности: При работе с радиоактивностью, хранить 64 Cu за 2 дюйма толщиной свинцовых кирпичей и использовать соответствующую защиту для всех судов , осуществляющих деятельность. Используйте соответствующие инструменты косвенно обращаться неэкранированных источнико…

Representative Results

На рисунке 1 приведены маркировки COVA-TH1 клеток с 64 Cu-DOTA-KJ1-26-монАТом и опытно – конструкторской для в пробирке и в естественных условиях исследования описанного в данном протоколе. <img alt="Рисунок 1" src="/files/ftp_upload/55270/55…

Discussion

Этот протокол представляет собой надежный и простой способ стабильно радиометки клетки для отслеживания ин виво с помощью ПЭТ. Используя этот метод, COVA-TH1 клетки, выделенные и расширена в пробирке от мышей – доноров, могут быть помечены радиоактивным изотопом 64 Cu-DOTA-KJ1-26-м…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Авторы благодарят доктора Джулию Mannheim, Уолтер Эрличманн, Рамона Штумма, FUNDA Cay, Дэниел Бакала, Марен ГАРАНТ, а также Натали Алтмайер за поддержку в ходе анализа экспериментов и данных. Эта работа была поддержана Вернер Сименс-Фонд, DFG через SFB685 (проект B6) и удачи (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

  1. Cerri, S., et al. Intracarotid Infusion of Mesenchymal Stem Cells in an Animal Model of Parkinson’s Disease, Focusing on Cell Distribution and Neuroprotective and Behavioral Effects. Stem Cells Trans Med. 4 (9), 1073-1085 (2015).
  2. Hasenbach, K., et al. Monitoring the glioma tropism of bone marrow-derived progenitor cells by 2-photon laser scanning microscopy and positron emission tomography. Neuro Oncol. 14 (4), 471-481 (2012).
  3. Sood, V., et al. Biodistribution of 18F-FDG-Labeled Autologous Bone Marrow – Derived Stem Cells in Patients With Type 2 Diabetes Mellitus. Clin Nucl Med. 40 (9), 697-700 (2015).
  4. Perez-Diez, A., et al. CD4 cells can be more efficient at tumor rejection than CD8 cells. Blood. 109 (12), 5346-5354 (2007).
  5. Muranski, P., Restifo, N. P. Adoptive immunotherapy of cancer using CD4+ T cells. Curr. Opin. Immunol. 21 (2), 200-208 (2009).
  6. Braumuller, H., et al. T-helper-1-cell cytokines drive cancer into senescence. Nature. 494 (7437), 361-365 (2013).
  7. Kochenderfer, J. N., et al. Eradication of B-lineage cells and regression of lymphoma in a patient treated with autologous T cells genetically engineered to recognize CD19. Blood. 116 (20), 4099-4102 (2010).
  8. Cherry, S. R. Fundamentals of Positron Emission Tomography and Applications in Preclinical Drug Development. J. Clin. Pharmacol. 41 (5), 482-491 (2001).
  9. Tavaré, R., et al. An Effective Immuno-PET Imaging Method to Monitor CD8-Dependent Responses to Immunotherapy. Cancer Res. 76 (1), 73-82 (2016).
  10. Tavaré, R., et al. Engineered antibody fragments for immuno-PET imaging of endogenous CD8+ T cells in vivo. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 111 (3), 1108-1113 (2014).
  11. Dobrenkov, K., et al. Monitoring the Efficacy of Adoptively Transferred Prostate Cancer-Targeted Human T Lymphocytes with PET and Bioluminescence Imaging. J Nucl Med. 49 (7), 1162-1170 (2008).
  12. Rini, J. N., et al. PET with FDG-labeled Leukocytes versus Scintigraphy with 111In-Oxine-labeled Leukocytes for Detection of Infection. Radiology. 238 (3), 978-987 (2006).
  13. Ritchie, D., et al. In vivo tracking of macrophage activated killer cells to sites of metastatic ovarian carcinoma. Cancer Immunol. Immunother. 56 (2), 155-163 (2006).
  14. Adonai, N., et al. Ex vivo cell labeling with 64Cu-pyruvaldehyde-bis(N4-methylthiosemicarbazone) for imaging cell trafficking in mice with positron-emission tomography. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99 (5), 3030-3035 (2002).
  15. Huang, J., Lee, C. C. I., Sutcliffe, J. L., Cherry, S. R., Tarantal, A. F. Radiolabeling Rhesus Monkey CD34+ Hematopoietic and Mesenchymal Stem Cells with 64Cu-Pyruvaldehyde-Bis(N4-Methylthiosemicarbazone) for MicroPET Imaging. Mol. Imaging. 7 (1), (2008).
  16. Griessinger, C. M., et al. In Vivo Tracking of Th1 Cells by PET Reveals Quantitative and Temporal Distribution and Specific Homing in Lymphatic Tissue. J Nucl Med. 55 (2), 301-307 (2014).
  17. Griessinger, C. M., et al. 64Cu antibody-targeting of the T-cell receptor and subsequent internalization enables in vivo tracking of lymphocytes by PET. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 112 (4), 1161-1166 (2015).
  18. McCarthy, D. W., et al. Efficient production of high specific activity 64Cu using a biomedical cyclotron. Nucl. Med. Biol. 24 (1), 35-43 (1997).
  19. Kalkhof, S., Sinz, A. Chances and pitfalls of chemical cross-linking with amine-reactive N-hydroxysuccinimide esters. Anal. Bioanal. Chem. 392 (1), 305-312 (2008).
  20. Bedoya, S. K., Wilson, T. D., Collins, E. L., Lau, K., Larkin Iii, ., J, Isolation and Th17 Differentiation of Naive CD4 T Lymphocytes. J Vis Exp. (79), e50765 (2013).
  21. Flaherty, S., Reynolds, J. M. Mouse Naive CD4+ T Cell Isolation and In vitro Differentiation into T Cell Subsets. J Vis Exp. (98), e52739 (2015).
  22. Judenhofer, M., Wiehr, S., Kukuk, D., Fischer, K., Pichler, B. Chapter 363. Small Animal Imaging. Basics and Practical Guide. , 363-370 (2011).
  23. Phelps, M. E. . PET. Molecular Imaging and Its Biological Applications. , 93-101 (2004).
  24. Wu, A. M. Antibodies and Antimatter: The Resurgence of Immuno-PET. JNM. 50 (1), 2-5 (2009).
  25. Lewis, M. R., et al. In vivo evaluation of pretargeted 64Cu for tumor imaging and therapy. J Nucl Med. 44 (8), 1284-1292 (2003).
  26. Boswell, C. A., et al. Comparative in vivo stability of copper-64-labeled cross-bridged and conventional tetraazamacrocyclic complexes. J Med Chem. 47 (6), 1465-1474 (2004).
  27. Ghosh, S. C., et al. Comparison of DOTA and NODAGA as chelators for (64)Cu-labeled immunoconjugates. Nucl Med Biol. 42 (2), 177-183 (2015).
  28. Johnson, T. E., Birky, B. K. . Health Physics and Radiological Health. , (2011).
  29. Helmchen, F., Denk, W. Deep tissue two-photon microscopy. Nat Meth. 2 (12), 932-940 (2005).

Play Video

Cite This Article
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).

View Video