Dieses Protokoll beschreibt eine Methode, um Bild resident Tumor infiltrieren CD8 T-Zellen beschriftet mit Gewebekulturen gekoppelten Antikörpern im menschlichen Lunge Tumor Scheiben. Diese Technik ermöglicht Echtzeit-Analysen von CD8 T Zelle Migration mit der konfokalen Mikroskopie.
CD8 T-Zellen sind wichtige Akteure im Kampf gegen den Krebs. In Reihenfolge für CD8 T-Zellen, Tumorzellen zu töten, die sie benötigen, geben Sie in den Tumor Wandern Sie innerhalb der Tumor Mikroumgebung und reagieren Sie angemessen auf Tumorantigenen. Die jüngste Entwicklung von verbesserten bildgebenden Ansätzen, wie 2-Photonen-Mikroskopie, und die Verwendung von mächtige Maus Tumormodellen haben einige der Mechanismen zu beleuchten, die Anti-Tumor-T-Zell-Aktivitäten zu regulieren. Während solcher Systeme wertvolle Erkenntnisse zur Verfügung gestellt haben, sie nicht immer menschliche Reaktionen vorhersagen. Beim Menschen kommt unser Wissen auf dem Gebiet hauptsächlich aus einer Beschreibung des festen Tumorproben von menschlichen Patienten, sowie in-vitro- Studien. In-vitro- Modelle jedoch fehlt das komplexe dreidimensionale Tumor-Milieu und daher unvollständig Annäherungen von in Vivo sind T-Zell-Aktivitäten. Frische Scheiben aus explantierten Gewebe hergestellt repräsentieren eine komplexe mehrzellige Tumor-Umgebung, die als ein wichtiges Bindeglied zwischen Co kultivierten Studien und Tiermodellen dienen kann. Ursprünglich in murinen Lymphknoten1 einrichten und zuvor in einem Jupiter Artikel2beschrieben, ist dieser Ansatz nun zu menschlichen Tumoren zu prüfen, die Dynamik der vergoldete3 sowie resident T Zellen4umgesetzt worden.
Hier wird ein Protokoll für die Vorbereitung der menschlichen Lunge Tumor Scheiben, Immunostaining resident CD8 T und Tumor-Zellen und Verfolgung von CD8 T-Lymphozyten in der konfokalen Mikroskopie mit Tumor-Mikroumgebung beschrieben. Dieses System ist einzigartig aufgestellt, um Bildschirm für neuartige Immuntherapie Agenten T Zellwanderung in Tumoren begünstigt.
CD8 T-Zellen spielen eine Schlüsselrolle im Kampf gegen den Krebs. Jedoch verhindern, dass viele unterdrückerische Mechanismen T-Lymphozyten maligne Zellen zu töten. In den letzten Jahren wurden mehrere erfolgversprechende Strategien, die lösen der Bremse auf T-Zellen entwickelt und in der Klinik5verwendet. Die beiden Ansätze, die beträchtliche Aufmerksamkeit zu behalten sind immun Checkpoint-targeting Antikörper, wie z. B. Anti-PD-1 und Adoptiv-T-Zell-Therapien. Dennoch, trotz der jüngsten Erfolge nur eine Teilmenge der Patienten profitieren von dieser Therapien6. Eine große Herausforderung ist es, die Mechanismen der Resistenz gegen Krebsimmuntherapie zu identifizieren, um eine effizientere Behandlungen zu entwickeln. Eine weitere Herausforderung ist, Modellsysteme zu entwickeln, in welchen, die Roman Therapien charakterisiert und auf ihre Wirksamkeit und Sicherheit geprüft. So weit, die meisten dieser Tests in Vitro Zellkultursysteme basieren, die die Komplexität des Tumorgewebes schlecht imitieren.
Ex-Vivo Gewebe Scheiben ist eine vielversprechende Technik, wie es das ursprüngliche Gewebe Mikroumgebung7bewahrt. Im Laufe der Jahre haben wir diesen Ansatz eingerichtet, um die Dynamik von T-Lymphozyten in verschiedenen Geweben zu verfolgen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Eindringmittel beschriftete T-Zellen hinzugefügt auf murinen Lymphknoten Scheiben in das Gewebe Wandern und auf ihre entsprechenden microenvironmental Hinweise1,2 reagieren. T-Lymphozyten auf menschlichen Lunge Tumor Scheiben überlagert werden ebenso schnell in die Tumor-Stroma-3rekrutiert. Mit dieser Technik haben wir die extrazelluläre Matrix als ein wichtiges Element bei der Steuerung der Verteilung und Migration der T-Zellen innerhalb von menschlichen Tumoren3,4identifiziert. Da das Verhalten des ex Vivo gereinigt und vergoldete T-Zellen nicht unbedingt das Verhalten der Bewohner intratumorale T-Lymphozyten, haben wir vor kurzem dieser Ansatz4verfeinert.
Hier beschreiben wir ein Protokoll um wohnhaft T-Lymphozyten in Scheiben, hergestellt aus frischen menschlichen Lungentumoren zu verfolgen. Die verschiedenen Schritte bestehen aus der Vorbereitung der menschlichen Lunge Tumor Scheiben (einschließlich Agarose einbetten und Vibratome Schneiden der eingebetteten Gewebe), die Färbung des endogenen T-Zellen mit fluoreszierenden Antikörpern in frischen Tumor Scheiben und die Überwachung der Diese Zellen mit einem konfokalen Mikroskop.
Eine einfache, schnelle und robuste Technik für die Erzeugung von menschlichen Lunge Tumor Scheiben und Bewertung des dynamischen Verhaltens von resident CD8 T-Zellen in einer erhaltenen Tumor-Umgebung mit einem konfokalen Mikroskop wird beschrieben. Dieses Protokoll ist eine Verfeinerung von einem früheren Jupiter-Artikel, der beschreibt, die Überwachung der vergoldeten T-Zellen auf murinen Lymphknoten Scheiben2.
Bleichen von Fluoreszenzfarbstoffen muss vor allem mit der ersten Generation Farbstoffe wie Fluorescein erfolgt und Phycoerythrin berücksichtigt werden. Wir fanden, dass eine ausgeprägte Immunofluoreszenz von Antikörpern direkt gekoppelt mit einem zwei-Photonen-Mikroskop aufgetreten. Dagegen fiel auf minimale Immunofluoreszenz mit konfokalen Mikroskopen, vor allem mit hell fluoreszierende Farbstoffe, die vor kurzem entwickelt.
Antikörper sind relativ große Moleküle und deren Eindringen in das Gewebe kann daher schwierig sein. Dieser Schritt kann verbessert werden, indem man die Inkubationszeit. Darüber hinaus Färbung die Verwendung einer kleinere Reagenzien wie direkt gekoppelt Fab Fragmente von Antikörper stellt eine gute Alternative.
Alle Antikörper, die in diesem Protokoll beschrieben wurden zuvor validiert und bekannt, um helle Färbung4produzieren. Isotype Kontrollen sind daher nicht erforderlich. Jedoch wenn Änderungen an dieser Methode mit anderen Antikörpern gewünscht werden, ist dann die Verwendung der Isotype Kontrolle Antikörper sehr empfehlenswert.
Dieses experimentelle System stellt einige Einschränkungen. Der Schneidvorgang schädigt das Gewebe, das das Verhalten von CD8 T-Zellen, besonders in der Nähe der Schnittfläche beeinflussen können. Darüber hinaus kann eine Reihe von löslichen Faktoren (z.B. Chemokine) maßgeblich an der Steuerung der Migration der T-Zellen verloren. Eine Möglichkeit, diese Probleme zu umgehen ist durch die Überwachung der T-Zellen befindet sich in mehreren Dutzend Mikrometer von der Oberfläche in vermutlich gesünder Regionen des Gewebes. Veröffentlichten Experimente zeigen, dass T-Zellen, die tief in das Gewebe lokalisiert aktiver als T-Zellen lokalisiert in der Nähe der geschliffenen Oberfläche4migrieren. Wir haben für unsere Studien konfokale Mikroskope verwendet, aber es ist wahrscheinlich, dass zwei-Photonen-Mikroskop wird die räumliche Auflösung in der Tiefe zu erhöhen.
Dieser Ansatz beruht auf der Verwendung von Eindringmittel-gekoppelten Antikörper, die nicht neutrale Moleküle sind. Full-Size-Antikörper sind anfällig für das normale Funktionieren der T-Zellen in unterschiedlicher Weise beeinflussen. Erstens können Antikörper Anti-CD8 T Zellwanderung durch Auslösung eine intrazelluläre Signalkaskade, die möglichen Auswirkungen auf das Zytoskelett der Lymphozyten verändern. Zweitens können Antikörper Anti-CD8 modulieren die Interaktion zwischen CD8 und MHC Klasse I Moleküle, ein wichtiger Schritt in der Antigen-Erkennung. Dritte, intakte Antikörper können an ausgedrückt durch viele myeloische Zellen im Tumor verteilt und daher anfällig für Fc-Rezeptoren binden, um unspezifische Signal zu erhöhen. Wir haben keinen Hinweis darauf, dass solch ein Problem unserer Daten beeinträchtigt wahrscheinlich weil Fc-Rezeptoren der ansässigen myeloische Zellen im Gegensatz zu Zellen in Kultur, mit Immunglobulinen in der Tumor-Milieu gesättigt sind. In der Tat, die Zugabe von Serum während der Kennzeichnung Verfahren, ein Verfahren bekannt, kostenlose Fc-Rezeptoren blockieren die Immuno-Färbung änderte sich nicht. Dennoch, Fab-Fragmente von Antikörpern, frei von Fc-Region sowie Antikörper mutiert in ihrer Fc-Region und Kameliden abgeleitet Antikörper Fragmente8 vertreten andere Alternativen Strategien, residente Zellen mit fluoreszierenden Tracer zu verfolgen.
In den letzten Jahrzehnten mehrere Modellsysteme entwickelt und verwendet für die Echtzeit-Darstellung der T-Lymphozyten. Dazu gehören in-vitro- Vorbereitungen von T Zellen zuvor gereinigten und kultivierten mit Antigen-präsentierenden Zellen. Solche Präparate haben bemerkenswerte Fortschritte bei der Festlegung der Mechanismen der Antigen-Anerkennung und Reaktionsfähigkeit erlaubt. Jedoch fehlt ihnen die Komplexität der Gewebe-Umgebung. Andere Präparate haben festgestellt, dass mehr genau die Struktur eines nativen Gewebes imitieren. Zum Beispiel haben dreidimensionale Kollagen Gel Matrizen in die gereinigten T-Zellen, sowie Kultur des reaggregated Gewebes eingebettet, die Fragmente verwendet wurden, um das dynamische Verhalten von T-Lymphozyten mit fluoreszierenden Bildgebungstechnologien9 überwachen . Diese Systeme präsentieren den Vorteil einer Architektur in der Nähe der Heimat Gewebe, aber ihnen fehlen wichtigen zellulären und löslichen Faktoren. Maus beschäftigt intravitalen zwei-Photonen-Mikroskopie, T-Zellen in der wirklich physiologische Umwelt intakt Orgel10zu verfolgen. Dieser Ansatz ist jedoch technisch schwierig einzurichten. Darüber hinaus zeigen Mausmodellen bemerkenswerte Unterschiede mit der menschlichen Physiologie.
In diesem Protokoll beschriebene Technik stellt eine komplexe mehrzellige Tumor-Umgebung, die hervorragend positioniert ist, um als wichtiges Bindeglied zwischen Co Kulturwissenschaften und Tiermodellen zu handeln.
Die hierin beschriebene Protokoll kann auch verwendet werden, für die Verfolgung der Motilität von anderen Zellen als CD8 T-Lymphozyten, die Antikörper generiert wurden. Darüber hinaus kann die Technik auf andere menschliche und murinen Tumoren und Gewebe angepasst werden. Zum Beispiel konnten wir zum Bild in Echtzeit die Dynamik der B-Zellen mit der Bezeichnung mit einem Anti-CD19-Antikörper in frischem menschlichen Tonsillen.
In diesem Protokoll beschriebene Technik ermöglicht Bildschirm für therapeutische Moleküle Steuern T Zelle Motilität in Geweben. Die Zugänglichkeit von Kultursystem erlaubt es, gelten einige pharmakologischen Reagenzien und ihre Auswirkungen auf die Migration der T-Zellen zu testen. Es ist inzwischen anerkannt, dass bei wachsenden Tumoren, CD8 T-Zellen eine geringe Migration weisen und Kontakte mit Tumor Zellen11reduziert. Wichtig ist, die schwache Präsenz von T-Zellen im Tumor Zelle Regionen ist ein schlechtes Ergebnis zugeordnet und gilt als einer der die Resistenzmechanismen, T-Zell-basierte Krebsimmuntherapie. Mehrere Hindernisse, die Begrenzung der T-Zellen von Migration in Tumoren sind einschließlich einer dichten extrazellulären Matrix identifiziert worden. In dieser Hinsicht ist die Identifizierung von Molekülen T Zelle Motilität und Interaktion mit malignen Zellen wiederherstellen ein wichtiger Schritt im Krebsimmuntherapie. In einer früheren Studie fanden wir, dass ein Teilabbau des Kollagens mit Kollagenase, akut auf menschlichen Lunge Scheiben angewendet den Kontakt der T-Zellen mit Tumorzellen verbessert.
Schließlich bietet die Möglichkeit, menschliche Tumor Scheiben in Kultur für bis zu mehreren Tagen7,12,13 zu halten eine Reihe von vielversprechenden Anwendungen in Bezug auf T-Zellen und Immuntherapie.Allerdings ist die Stabilität des Modellsystems während langfristige Kultur ein wichtiger Parameter, der gründlich geprüft werden.
Frisches und gesundes Gewebe zu erhalten, ist ein kritischer Faktor Qualität Scheiben mit guter Immunostaining CD8-Zellen, Tumorzellen und Stromazellen Elemente zu produzieren. Halten die Tumor-Biopsie bei 4 ° C vor der Verarbeitung ist entscheidend.
Die Handhabung der Scheiben mit einer feinen Pinzette stellt einen weiteren wichtigen Schritt innerhalb dieses Protokolls. Dies sollte mit großer Sorgfalt durchgeführt werden, da die Agarose leicht beschädigt werden kann. Ein Schnitt in der Agarose beeinträchtigt die Dichtung gemacht durch die Edelstahl Scheibe, was zu einer Leckage des Antikörpers mit Lösungen.
The authors have nothing to disclose.
Wir möchten mit Mikroskopen Pierre Bourdoncle und Thomas Guilbert der Cochin Imaging Anlage (Institut Cochin, Paris) für Beratung und Unterstützung zu danken. Diese Arbeit wurde zum Teil durch Zuschüsse aus der französischen Ligue Nationale Contre le Cancer, von der CARPEM (Cancer Research für personalisierte Medizin), durch die Fondation de France und Horizont 2020 Forschung und Innovation Programm der Europäischen Union unter Grant unterstützt Übereinkommen Nr. 667980 (Karat).
Upright confocal microscope | Leica | The use of a spinning disk confocal is recommended | |
Imaris software | Bitplane | This sofware is used for visualization of images and tracking of T cell migration | |
Vibratome | Leica | VT1200S | |
Fine Forceps | World Precision Instruments | 14142 | |
30 mm Culture inserts | Millipore | PICM0RG50 | |
Roswell Park Memorial Institute (RPMI) medium, GlutaMAX Supplement | ThermoFisher | 61870010 | Complete RPMI-medium is made by adding 10 % heat-inactivated fetal calf serum and Penicillin/streptomycin |
Phosphate-buffered saline (PBS) | ThermoFisher | 20012019 | |
Hanks’ Balanced Salt Solution (HBSS) | Invitrogen | 14170088 | |
Low gelling temperature Agarose, type VII-A | Sigma-Aldrich | A0701 | |
Non-toxic butyl Cyanoacrylate Glue, Vetbond | 3M | 1469 | |
Slice anchors, 19.7 diameter, 2 mm spacing threads | Warner Instruments | 64-1415 | |
Stainless steel washers, 5 mm of inner diameter | Amazon | B004K1FDGQ | |
BV605-conjugated anti-CD8 (clone SK1) | BD Biosciences | 565289 | |
FITC-conjugated anti-EpCAM (clone HEA-125) | Miltenyi Biotec | 130-098-113 | |
BV510-conjugated anti-CD90 (clone 5E10) | Biolegend | 328125 | |
4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) | ThermoFisher | D1306 |