Bu iletişim kuralının amacı insan dışı primat CD34 izole etmektir+ hücreleri astarlanmalıdır kemik iliği, gen-lentiviral vektörler ile bu hücreleri değiştirme ve otolog ana bilgisayar içine infüzyon için bir ürün hazırlamak için gelen. Toplam iletişim kuralı yaklaşık 48 saat uzunluğudur.
Hematopoetik kök ve progenitör hücre (HSPC) transplantasyonu lösemi için bir temel taşı tedavisi ve diğer kanserler için neredeyse yarım asır oldu, insan immün yetmezlik virüsü (HIV-1) enfeksiyon tek bilinen tedavisi altında yatan ve büyük söz gösterir beta talasemi gibi genetik hastalıkların tedavisinde. Bizim Grup modeli HSPC gen terapisi insan dışı primatlar (NHPs), bir iletişim kuralına bilim adamları birçok aynı reaktifler ve klinikte uygulanan teknikleri optimize etmek izin geliştirmiştir. Burada, CD34 arıtma yöntemleri tarif+ HSPCs ve uzun vadeli kalıcı hematopoetik kök hücre (HSC) alt kümeleri astarlanmalıdır kemik iliği (BM) üzerinden. Aynı teknikleri diğer HSPC kaynakları (örneğin, seferber periferik kan kök hücreleri [PBSCs]) arıtma için istihdam edilebilir. Özetlenen hangi hücrelerin saf, kültürlü, lentivirus (LV) ile modifiye ve otolog ana geri içine infüzyon için hazırlanan bir 2 gün iletişim kuralıdır. Başarının anahtar veriler dahil CD34 saflığı+ HSPC nüfus, saf HSPCs morfolojik farklı koloniler halinde semisolid medya ve en önemlisi, gen değişiklik verimliliği formu yeteneği. Anahtar HSPC gen tedavisi için tüm hematopoietik hücre tipleri için ortaya çıkmasına uzun ömürlü hücre bir kaynak sağlama yeteneği avantajdır. Bu nedenle, bu yöntemler modeli tedavilere kanser, genetik hastalıklar ve bulaşıcı hastalıklar için kullanılmıştır. Her durumda, kırmızı kan hücreleri, T hücreleri, B hücreleri ve/veya miyeloid alt kümeleri dahil olmak üzere farklı HSPC Döl fonksiyonu güçlendirerek terapötik etkinlik kurulur. İzole etmek için yöntemleri değiştirmek ve HSPC hazırlamak ürünleri doğrudan uygulanabilir ve çevrilebilir insan hasta birden çok hastalık.
Kök hücre gen terapisi insan patolojiler geniş bir yelpazede çözmek için güçlü bir araçtır. HSPC gen tedavisi hastaların, bu hücreler toplama i) göreli kolaylığı II) ile ilgili hücre yüzey fenotipleri ve ex vivo kültür parametreler kullanılabilir ve alan olarak genişleten bilgi zenginliği nedeniyle özellikle çekici bir yaklaşımdır, Çünkü III) gen değişikliği stratejilerinin ilgi çeşitli hastalıklar için özel olarak tasarlanmış bir artan toolbox ile bilim adamları sunar. Aktif HSPC gen terapisi yaklaşımlardan temel bilim HSPC biyoloji, gen-modified HSPCs preklinik içinde vivo modellerinde engraftment ve ilgili hasta nüfus uygulamaya dahil olmak üzere çoklu açıları araştırıyoruz. Biz ve diğer hücre yüzey fenotip işlevsel olarak farklı HSPC alt kümeleri1,2,3, seferberlik ve HSPC verim ve en aza indirirken engraftment en üst düzeye çıkarmak Klima rejimleri nitelendirmiştir toksisite4,5ve Gen değiştirme ve bir geniş yelpazede malign, genetik ve bulaşıcı hastalıklar6,7,8, özel gen düzenleme stratejileri 9,10. İşlev ve engraftment HSPCs gen-modified, küçük ve büyük-hayvan – modelleri, fareler, köpekler ve NHPs de dahil olmak üzere bir dizi olarak değerlendirilebilir. Özellikle, çünkü birçok reaktifler, örneğin, antikorlar HSPC hücre yüzey proteinleri CD34 ve CD90, gibi belirli insan ve NHP hücreler birbirinin yerine kullanılabilir NHP modelleri avantajlı. Ayrıca, fare aksine, NHPs gibi büyük hayvanlar gen değişikliği ölçeğini daha yakın bir yaklaşım klinik etkinlik için gerekli izin. Son olarak, NHPs HIV-1 enfeksiyonu11 gibi insan patolojiler modellenmesi için altın standart ve aday antikanser ve anti-HIV immunotherapies12,13için gelişmekte olan bir modeli sistemi vardır.
Bu iletişim kuralı için arındırıcı, genetik değiştirerek ve NHP HSPC infüzyon ürünleri hazırlama yöntemleri anahat amacıdır. Bu iletişim kuralının kapsamı dışında biz daha önce bu ürünler otolog NHP konaklarda engraft göstermiştir rağmen tüm hematopoetik soy ortaya çıkmasına ve hastalık modelleri1geniş bir terapötik etkinlik sağlar. Ayrıca engrafting HSPCs clonality ile karakterize ve kinetik, ticareti ve bireysel HSPCs ve onların Döl, aşağıdaki otolog transplantasyon1,14fenotip izlemek için bir platform inşa. Burada sunulan yöntemleri aşağıdaki hedefleri ile geliştirilmiştir: i) son derece saf HSPCs ve uzun vadeli engrafting HSC alt kümeleri, II) sırasında ilkel HSCs ex vivo kültürü korumak için ve verimli bir şekilde her iki toplu HSPCs gen değiştirmek III) için izole etmek için ya da uzun vadeli engrafting HSC alt kümeleri. Biz yanı sıra floresans aktif hücre (phenotypically/işlevsel ayrı HSPC nüfus, birçok gruplar2,15, yöntemleri ile tutarlı yalıtmak için FACS), sıralama manyetik destekli cep-sıralama (Mac), istihdam 16. İlkel HSCs kültür bakımından (yani, bu hücreler farklılaşma içine tam olarak çıkmasına taahhüt ataları minimize lenfoid ve myeloid alt kümeleri ayırt) burada açıklanan protokol önemli bir yönüdür. Daha önce HSPCs bir ilkel fenotip17,18, burada, koruyarak genişletmek için yaklaşımlar nitelendirmiştir rağmen bir çok az (48 h) HSCs korumak üzerinde odaklanır ve ex vivo kültür tanımlanan protokol açıklar.
HSPCs ve HSC verimli değişiklik alt kümeleri bu iletişim merkezi bir hedeftir. Biz bildirdin çeşitli yaklaşımlar arasında iki farkla en içinde incelenen klinik denemeler vardır: LV-aracılı gen değişikliği ve nükleaz aracılı gen1,6,19düzenleme. Gen-düzenleme stratejileri bir nükleaz platformlar bir dizi özellikle ilgi hedeflenen bir gen değiştirmek için kullanın, örneğin, C-C kemokin reseptör tip 5 (CCR5) HIV enfeksiyonu7,19 veya Bcl11A tedavisi için tedavi için Hemoglobinopati6/. Burada, hangi transgenik yükleri entegre semirandomly genom1,8,20LV-aracılı gen değişikliği ele. LV yaklaşımları önemli bir avantajı yeteneği (en fazla 8-9 kilobases) genetik malzeme büyük miktarlarda sunmak için var. Gen-düzenleme stratejileri yalnızca belirtilen bir odağı entegre ilgi bir transgene hedeflemek için donör Homolog rekombinasyon (HDR) tarafından geliştirilmekte olan rağmen bu yöntemler geliştirme tüp bebek ve küçük hayvan modellerinde daha fazla gerektirir. Buna ek olarak, LV vektörel çizimler NHPs ve hastaların21,22yaygın olarak kullanılmıştır. Önemlisi, hangi kullanır BM başlangıç HSPC kaynağı olarak kullanıma hazır, burada açıklanan protokol kolayca ve geniş, örneğin, PBSCs yalıtmak için adapte edilebilir. Yukarıda açıklandığı gibi her iki tür için tabidir reaktifler kullanmak için NHPs ve insan arasındaki genetik benzerlik yüksek derecede avantajlarından yararlanın. Son olarak, bu yaklaşım hematopoetik diğer alt kümeleri, yani T hücreleri12,23,24değiştirmek için adapte; etkili T hücreli immünoterapi yaklaşımlar gelişiyle ağır bu protokol için kullanılan aynı LV platformda güvendi. Bu yöntemlerin herhangi bir araştırmacı HSPC biyoloji veya LV-aracılı gen değişikliği ilgilenen uygundur. Örneğin, burada sunulan HSPC arıtma Protokolü HSC zenginleştirilmiş roman alt kümeleri tanımlamak için kullanılan1,15,25daha önce açıklandığı gibi. Aynı şekilde, burada sunulan yöntemleri benzer şekilde olabilir LV iletim uygulanan ve daha çok sayıda diğer hücre tipleri ve deneysel soruları, tüp bebek ve içinde vivo modellerinde her ikisi tarafından geliştirilmiştir.
Özetle, biz yöntemleri yalıtmak ve genetik olarak NHP HSPCs değiştirmek için mevcut. Bu yöntemler diğer türler ve HSPCs ile ilgili diğer kaynakları için kolayca adapte edilebilir. İyice incelenmesi bu iletişim kuralı çok sayıda insan hastalıkları için etkili tedaviler modellenmesi büyük söz gösterir.
LV vektör Mühendisliği gen-hücre tipleri CD34 gibi değiştirmek için en iyi karakterize yöntemdir+ HSPCs, sonraki nakli içinde vivo için. Burada açıklanan protokol vivo uzun vadeli kalıcı gen-modified HSPCs sayısını en üst düzeye çıkarmak ve klinik faydaları hastalara çeşitli malign, bulaşıcı ve genetik hastalıklar ile sağlamak için tasarlanmıştır. Gen-düzenleme stratejileri son on yılda ortaya çıkmıştır, LV-modified hücreleri en iyi olmakla birlikte, tüp bebek, hayvan …
The authors have nothing to disclose.
Yazarlar Helen Crawford bu el yazması, grafik tasarım için Jim Woolace ve Veronica Nelson ve Devikha protokol gelişiminde katıldığınız için Chandrasekaran hazırlamak için teşekkür ederiz. Bu iletişim kuralı gelişimi NIH Ulusal alerji Enstitüsü ve bulaşıcı hastalıklar (R01 AI135953 ve AI138329 H.P.K. için) ve ulusal kalp, akciğer ve kan Enstitüsü (R01 HL136135, HL116217, P01 HL122173 ve U19 gelen hibe tarafından desteklenmiştir HL129902 H.P.K. için), NIH P51 OD010425 yanı sıra ve kısmen NIH/ncı Kanser Merkezi destek hibe P30 CA015704 aracılığıyla. H.P.K. olduğunu Markey moleküler tıp araştırmacı ve alınan destek Jose Carreras/e Donnall Thomas donatılmış sandalye açılış alıcı olarak kanser araştırmaları ve Fred Hutch donatılmış sandalye için hücre ve gen tedavisi için.
Stemspam SFEM II ("HSPC") Media | StemCell | 09655 | |
Hank's Balanced Salt Solution | Gibco | 14175095 | |
Phosphate-Buffered Saline | Gibco | 14190-144 | |
Penicillin/Streptomycin | Gibco | 15140-122 | |
Dimethyl Sulfoxide | Sigma Aldrich | D2650-100 | |
100% Ethanol | Decon labs | M18027161M | |
Cyclosporine | Sigma | 30024-25MG | |
500 mM EDTA | Invitrogen | 15575-038 | |
Heat-Inactivated Fetal Bovine Serum | Sigma Aldrich | PS-0500-A | |
CH-296/ RetroNectin (2.5 mL, 1 µg/µL) | TaKaRA | T100B | |
Bovine Serum Albumin | Sigma | A7906-100g | |
HEPES | Sigma | H9897 | |
Rat anti-mouse IgM magnetic beads | Miltenyi Biotec | 130-047-301 | |
Recombinant HumanStem Cell Factor (SCF) | Peprotech | 300-07 | |
Recombinant Human Thrombopoietin (TPO) | Peprotech | 300-18 | |
Recombinant Human FMS-like tyrosine kinase 3 (FLT-3) | Peprotech | 300-19 | |
Protamine sulfate | Sigma | P-4505 | |
14 mL Polypropylene Round-Bottom Tube | Corning | 352059 | |
Colony Gel 1402 | ReachBio | 1402 | |
QuadroMACS Separators | Miltenyi Biotec | 130-090-976 | |
MACS L25 Columns | Miltenyi biotec | 130-042-401 | |
10 mM PGE2 | Cayman Chemical | 14753-5mg | |
TC-treated T-75 flasks | Bioexpress | T-3001-2 | |
Non-TC-treated T-75 flasks | Thermo-Fisher | 13680-57 | |
20 ml syringes | BD Biosciences | 302830 | |
16.5 G needles | BD Precision | 305198 | |
Syringe Tip Cap | BD Biosciences | 305819 | |
QuickExtract DNA Solution | Epicentre | QE09050 | |
8-tube strip cap PCR Tubes | USA scientific | 1402-2708 | |
96-well Thermocycler | Thermo-Fisher | 4375786 | |
Pre-Separation filters | Miltenyi Biotec | 130-041-407 | |
Strainer, Cell; BD Falcon; Sterile; Nylon mesh; Mesh size: 70um; Color: white; 50/CS | fisher scientific | 352350 | |
Ultracomp ebeads | eBioscience | 01-2222-42 | |
MACSmix Tube Rotator | Miltenyi | 130-090-753 | |
3 mL Luer-Lock Syringes | Thermo-Fisher | 14823435 | |
35 mm x 10 mm cell culture dish | Corning | 430165 | |
60 mm x 15 mm cell culture dish | Corning | 430196 | |
150 mm x 25 mm cell culture dish | Corning | 430599 | |
Non TC treated flasks | Falcon | 353133 | |
Qiagen DNA extraction | Qiagen | 51104 | |
PE Anti-Human CD90 (Thy1) Clone:5E10 | Biolegend | 328110 | |
PE-CF594 Mouse Anti-Human CD34 Clone:563 | BD horizon | 562449 | |
APC-H7 Mouse Anti-Human CD45RA Clone: 5H9 | BD Pharmingen | 561212 | |
V450 Mouse Anti-NHP CD45 Clone:d058-1283 | BD Biosciences | 561291 | |
Autologous Serum | Collected from autologous host and cryopreserved prior to mobilization and collection of CD34+ HSPCs | N/A | Beard, B. C. et al. Efficient and stable MGMT-mediated selection of long-term repopulating stem cells in nonhuman primates. Journal of Clinical Investigation. 120 (7), 2345-2354, (2010). |
Virus-Conditioned Media (VCM) | Kiem Lab, FHCRC Co-operative Center for Excellence in Hematology (CCEH) | N/A | Beard, B. C. et al. Efficient and stable MGMT-mediated selection of long-term repopulating stem cells in nonhuman primates. Journal of Clinical Investigation. 120 (7), 2345-2354, (2010). |
Anti-CD34 antibody, Clone 12.8 | Kiem Lab | N/A | Beard, B. C. et al. Efficient and stable MGMT-mediated selection of long-term repopulating stem cells in nonhuman primates. Journal of Clinical Investigation. 120 (7), 2345-2354, (2010). |
Lenti F primer: AGAGATGGGTGCGAGAGCGTCA | Integrated DNA Technologies | N/A | Peterson, C. W. et al. Multilineage polyclonal engraftment of Cal-1 gene-modified cells and in vivo selection after SHIV infection in a nonhuman primate model of AIDS. Mol Ther Methods Clin Dev. 3 16007, (2016). |
Lenti R primer: TGCCTTGGTGGGTGCTACTCCTAA | Integrated DNA Technologies | N/A | Peterson, C. W. et al. Multilineage polyclonal engraftment of Cal-1 gene-modified cells and in vivo selection after SHIV infection in a nonhuman primate model of AIDS. Mol Ther Methods Clin Dev. 3 16007, (2016). |
Actin F primer: TCCTGTGGCACTCACGAAACT | Integrated DNA Technologies | N/A | Peterson, C. W. et al. Multilineage polyclonal engraftment of Cal-1 gene-modified cells and in vivo selection after SHIV infection in a nonhuman primate model of AIDS. Mol Ther Methods Clin Dev. 3 16007, (2016). |
Actin R primer: GAAGCATTTGCGGTGGACGAT | Integrated DNA Technologies | N/A | Peterson, C. W. et al. Multilineage polyclonal engraftment of Cal-1 gene-modified cells and in vivo selection after SHIV infection in a nonhuman primate model of AIDS. Mol Ther Methods Clin Dev. 3 16007, (2016). |