我々は、細胞有効性の注入研究のために十分な数の目的の遺伝子の優れた共発現を有する細胞を得るアカゲザル末梢血単核細胞の導入及び拡張のための9日間のプロトコルを概説する。
感染症や癌を治療するための新たな免疫療法は、しばしば、疾患標的タンパク質をコードする遺伝子を用いた細胞集団の導入を伴う。例えば、がんやウイルス感染を治療するキメラ抗原受容体(CAR)-T細胞は、CAR分子をコードする合成遺伝子を有するT細胞の導入を伴う。CAR分子は、T細胞を特異的に認識させ、癌またはウイルス感染細胞を殺す。細胞はまた、関心のある他の遺伝子と共に導入することができる。例えば、細胞は、細胞を特定の場所に標的とするタンパク質をコードする遺伝子と共にトランスニューシーを行うことができる。ここでは、ウイルス特異的CARおよびB細胞卵胞ホーミング分子ケモカイン受容体5型(CXCR5)をコードする遺伝子を用いて、一次末梢血単核細胞(PBMC)をトランスデューシングするプロトコルを提示する。この手順は9日かかり、その結果、中央記憶表現型を維持するT細胞集団が導入される。中心記憶またはあまり分化された表現型の維持は、細胞の持続性と後注入に関連することが示されている。さらに、この方法で産生された細胞は、高レベルの生存率、2つの導入遺伝子の高レベルの共発現、および免疫療法用注入のための十分な量の細胞を示す。この9日間のプロトコルは、CAR-T細胞および他のT細胞免疫療法アプローチに広く使用することができる。ここで説明する方法は、以前の出版物で提示された研究に基づいています。
がんや感染症などの疾患を治療する新しい手段として、細胞免疫療法が生まれつつあります。これらの免疫療法法は、多くの場合、特定の分子を発現する治療細胞を遺伝的に操作することを含む。例えば、キメラ抗原受容体(CAR)T細胞は、疾患細胞上の分子に特異的に結合する細胞外ドメインを有するCAR分子と、免疫細胞を引き起こすシグナル伝達ドメインを有するCAR分子を発現するように設計されている。CAR T細胞は、がん免疫療法において有効に使用されており、特にB細胞白血病11、2、32,3の治療に有効である。CAR-T細胞はまた、HIVなどのウイルス感染を治療するために開発されています。HIV特異的CARsは、ウイルス感染細胞4の表面上のエンベロープタンパク質を標的とする。免疫療法細胞はまた、特定の組織の位置に治療細胞を標的とするホーミング分子を発現するように設計することができる。我々は、ウイルス特異的CARとリンパ卵胞ホーミング分子CXCR55の両方をトランスデューシングするベクターを開発した。
ヒト免疫不全ウイルス(HIV)およびシミアン免疫不全ウイルス(SIV)を含むいくつかのウイルスのウイルス複製は、二次リンパ組織におけるB細胞包包内に集中する6。B細胞卵胞は、ウイルス特異的CTLの低レベルが継続的なウイルス複製77、8を可能にする幾分免疫の特権部位である。これらの理由から、CXCR5の発現を通じて卵胞にHIV/SIV特異的T細胞を標的化することは、ウイルス感染細胞99,1010の濾胞貯留層の排除のための戦略である。具体的には、CXCR5共発現を介して、SIV特異的CAR T細胞をB細胞卵胞にターゲットにしています。
このプロトコルでは、CAR/CXCR5をトランスデュースし、治療用注入のための十分な量のCAR/CXCR5 T細胞を産生するためにPBMCを拡大する方法を説明する。これらの方法で導入された細胞は、中央記憶表現型を維持する。研究は、中央記憶T細胞およびT記憶幹細胞のような分化表現型が少ない細胞が、より多くの分化細胞11、12,12よりもより良く持続することを示している。さらに、養子に移された細胞を産生するように設計された多くのプロトコルは、より分化された表現型および減少した持続性13を有する細胞をもたらす比較的長い培養時間を有する。さらに、長い培養時間を有する細胞は、アカゲザル14,15,15の標的リンパ組織の代わりに肺内に蓄積された。ここで説明し、実証する方法では、アカゲザルPBMCsを急速にトランスデュースして拡大し、中央記憶表現型を維持するトランスデューセT細胞を生成します。
CD4細胞とCD8T細胞の両方が免疫療法アプローチに含まれています。この混合細胞集団は、臨床試験において、CD8+T細胞産物中のCD4+T細胞の存在が、CD8+T細胞を注入して16個を持続させる不全と相関したために選択された。ここで説明する方法は、T細胞受容体を強力に刺激し、クローン性アナギー17、18,18を回避するための共刺激シグナルを提供する抗CD3および抗CD28抗体を用いてPBMCを活性化することから始まる。
活性化後、細胞は、ウイルス特異的CARおよびリンパ系ホーミング分子CXCR5をコードするガンマレトロウイルスベクターを用いてトランスタイズされる。その後、トランスデューシー細胞は、基部にガス透過膜を有する非接着細胞伝搬用に設計されたプレートを使用して拡張されます。この膜は、細胞の生存率と栄養の可用性を強化する井戸の底部でのガス交換を可能にします19.これらの方法を用いて、十分な機能細胞をインビボ注入研究のための9日間の時間枠で産生することができる。このプロトコルは、アカゲザルT細胞をトランスデューシングおよび拡張するために設計されているが、種特異的活性化抗体のわずかな改変により、他の種の細胞と共に使用することができる。これらの方法は、以前に発表された研究99、2020に基づいています。
このプロトコルは、抗ウイルスCARを発現するT細胞集団につながるアカゲザルPBMCをトランスデュースするためにガンマレトロウイルスベクターを利用するT細胞免疫療法の生産戦略を概説するCXCR5。合計8日間のex vivo培養時間で、生存可能な機能的なCAR T細胞は、前臨床有効性試験のために非ヒト霊長類への注入に使用される10、21、2222の公開範囲内の量で産生される。10,21
トランスダクションプロトコルの成功は、健康で刺激されたPBMCとガンマレトロウイルスの品質製剤の両方に依存しています。刺激・伝達を成功させるためには、収集後のPBMCの凍結・輸送に適切な注意を払う必要があります。理想的には、細胞が離れた場所に回収された場合、それらは液体窒素で出荷され、すぐに長期液体窒素貯蔵に入れられる。PVCは、ガンマレトロウイルスによって正常に導入されるために、有糸分裂活性である必要があります。抗CD3/抗CD28による刺激後の細胞のクラスタリングを視覚的に監視する必要があります。正しく活動化しないと、低効率の伝達が生じてしまいます。また、刺激された細胞の生存率を監視することも重要です。刺激ステップ後の生存率が悪いと、通常、あまり成功しなかった伝達につながります。ウイルス製剤がラボで製造されるか、外注されるかに関わらず、ウイルスに損傷を与え、トランスダクション効率を損なう可能性のある凍結融解サイクルを避けるために、-80°Cで単独使用アリコートに保存する必要があります。ウイルスは、各実験で一貫した量のウイルスを使用できるように、titeredする必要があります。ウイルスをトランスダクションに使用する場合は、ウイルスを素早く解凍し、必要になるまで氷の上に保存します。プロモーター、エンハンサーおよびエンベロープタンパク質の選択は、標的細胞におけるトランスジーンの伝達効率および発現に全て影響を及ぼす可能性がある。したがって、MOIは経験的に決定されなければならない。また、T細胞やプレートをガス透過ウェルで支えるように設計された培地を使用して膨張させ、細胞の増殖に優れています。しかし、動物に対する細胞膨張率の変動性がある。特定の細胞製剤の伝達および拡大の能力を決定するための試験研究を推奨する。拡張レベルは、小規模および大規模な伝達の両方で一貫しています。
このプロトコルを使用して、我々は試験動物への注入のための2.5 x 109細胞まで生産した。現時点ではプロトコルをスケールアップする必要はないことがわかりましたが、6つのウェルプレートの使用は大規模な細胞調製の制限であり、プロトコルは多くの細胞を生成するために変更を必要とします。潜在的な修飾の例としては、フィブロネクチンコーティング培養袋内でのトランスダクションを行って、細胞のトランスデュース数を増加させ、さらに拡大工程に対してより大きなガス透過性培養容器を利用することが挙げられる。我々はまだこれらの変更を行っていないが、彼らは市販の製品を利用し、現在のプロトコルに可能な変更です。
この方法を用いて、未感染動物、SIV感染動物、抗レトロウイルス療法(ART)で治療されたSIV感染動物から単離されたPBMCから細胞を導入した。しかしながら、ART処理細胞20におけるトランスダクション効率の低下を指摘している。この減少は、薬物による逆転写酵素および/またはインテグラーゼの阻害によるものと考えられていう。ART処理動物からの細胞の導入は、PBMCを収集する前に数日間ARTを停止するか、一般的に使用されているART薬の影響を受けない代替ベクターを使用することによって、ART薬物の細胞内レベルを低下させるなど、このプロトコルの変更を必要とする。
免疫療法のために産生される細胞は、輸液後12を持続させるため、最小分化表現型であることが重要である。細胞の養子移動のための多くのプロトコルは長い培養時間を必要とするが、分化の減少およびCAR T細胞機能13の改善との両方のex vivo培養時間の短縮と相関している。この伝達および拡張プロトコルの比較的急速な時間枠は、免疫療法の可能性20の試験に十分な細胞を産生しながら、所望の中央記憶表現型の維持を可能にする。
このT細胞免疫療法製品の生産戦略の目標は、SIV感染細胞を認識し、B細胞卵胞中のウイルス複製部位にトラフィックし、長期的に生じる動物に持続するT細胞を製造することです抗レトロウイルス薬を必要としない機能的な治療。ヒト免疫療法製品への翻訳のために、このプロトコルは、ヒト特異的抗体およびサイトカインの使用とGMP標準の実施を通じてヒトT細胞をトランスデュースするように変更することができ、機能性の治療法を作り出すHiv。
The authors have nothing to disclose.
この研究は、NIH助成金5R01AI096966(PS、EC、およびEB)、1UM1AI26617(PS、 EC および EB、P51OD011106/P51RR00167 (ER) MN リーチ グラント 5U01HL127479-03 (PS) 1R01A1 43380-01(PSおよびEB)、1UM14126617(PSおよびEC)、およびNIAID内壁研究部門およびNIHインタルム内エイズ標的抗ウイルスプログラムによって提供される資金。これらの研究で使用される抗CD3および抗CD28は、NIH非ヒト霊長類試薬リソース(R24 OD010976、U24 AI126683)によって提供された。これらの研究で使用されるIL-2は、NCI前臨床リポジトリによって提供された。このCD4-MBL CAR/CXCR5プロジェクトの協力者、アリゾナ大学のエリザベス・コニック博士、NIAIDのエドワード・A・バーガー博士、NIHのエドワード・ア・バーガー博士、ウィスコンシン国立霊長類研究センターのエヴァ・G・ラカシュ博士、ミネソタ大学のジェフ・ハート博士、ミネソタ大学のプレティ・ハラン博士、ハーバード大学医学部のレスリー・キーン博士、キャサリン・ボルド博士また、ミネソタ大学のスコット・マクアイヴァー博士、フレッド・ハッチンソンがんセンターのクリストファー・ピーターソン博士、NIHのマシュー・トリベット博士、シアトル小児病院のアグネ・タラセビシウト博士、小児病院のコンラッド・ラッセル・クルーズ博士に感謝します。また、ミネソタ大学のチ・ファン氏とジョマリー・アレグリア=ベロカル氏がガンマレトロウイルス産生を認め、ウィスコンシン大学マディソン校のキム・ワイスグラウ氏がアカゲザルPBMCを隔離したことを感謝しています。
Gammaretrovirus preparation | |||
0.025% Trypsin, 0.01% EDTA | Gibco | R-001-100 | |
293T cells | ATCC | CRL-3216 | |
6 well plates, treated | CytoOne | CC7682-7506 | |
DMEM | Gibco | 10569-010 | |
Heat-inactivated FBS | Hyclone | Sh30088.03 | |
Lipofectamine | Invitrogen | 11668019 | transfection reagent |
Opti-Mem | Invitrogen | 31985070 | reduced serum media |
pBS-CMV-gagpol | Addgene | 35614 | A gift from Dr. Patrick Salmon |
pMSGV1 containing CAR P2A CXCR5 | custom order from GenScript | ||
RD114 | A gift from Dr. Ed Berger | ||
T75 flasks | CytoOne | CC7682-4875 | |
VSV-G | pMD.G | A gift from Dr. Scott McIvor | |
T cell stimulation | |||
6 well plates, untreated | CytoOne | CC7672-7506 | |
Anti-CD28 | NHP Reagent Resource | Clone: CD28.2 | |
Anti-macaque CD3 | NHP Reagent Resource | Clone: FN18 | |
Phosphate buffered saline | Gibco | 14190-144 | |
Rhesus macaque PBMC or CD8 T cells | WNPRC | Primary cells | |
For Fibronectin coating | |||
6 well plates, untreated | CytoOne | CC7672-7506 | |
BSA (Fraction V) | HyClone | SH 30574.02 | |
RetroNectin (1 mg/ml) | TaKaRa | T100A | |
For T cell Expansion | |||
G-Rex 6 Well Plate | Wilson Wolf | P/N 80240M | Plates with gas permeable wells |
Media Components | |||
b mercaptoethanol | Gibco | 21985-023 | |
Heat-inactivated FBS | Hyclone | Sh30088.03 | |
IL-2 | NCI Preclinical Repository | ||
Penicillin/Streptomycin/Glutamine | Gibco | 10378-016 | |
X-Vivo-15 medium | Lonza | 04-418Q | |
Variations of Media used | |||
Basic medium: | X-Vivo 15 medium, 10% heat-inactivated FBS, 1 x Penicillin/Streptomycin/L-Glutamine | ||
Expansion medium: | Growth medium + 50 mM b mercaptoethanol | ||
Growth medium: | Basic medium + 50 IU/ml IL-2 | Completion of media by addition of anti-CD28, IL-2 or b-mercaptoethanol should occur on the day of use. | |
Cell counting | |||
Countess cell counting chambers | Invitrogen | AMQAF1000 | |
Countess II FL Automated Cell Counter | Invitrogen | T10282 | |
Trypan blue, 0.4% solution | Invitrogen | T10282 | |
Flow Cytometry | |||
Alexa Fluor 647 Antibody Labeling Kit | Invitrogen | A20186 | for conjugation of MBL antibody |
anti-CD28-BV605 | BD Biosciences | 562976 | |
anti-CD3-AF700 | BD Biosciences | 557917 | |
anti-CD4-FITC | BD Biosciences | 556615 | |
anti-CD8-BV788 | BD Biosciences | 563824 | |
anti-CD95-PerCP Cy5.5 | BD Biosciences | 561655 | |
anti-CXCR5-PE | eBioscience | 12-1985-42 | |
anti-MBL | Invitrogen | MA1-40145-S6 | |
Flow Analysis software | FlowJo, LLC | FlowJo v10 | |
Flow Cytometer | Beckman | CytoFlex | |
Live/Dead Near IR | Invitrogen | L10119 | |
Other equipment | |||
Aerosolve canisters to contain aerosol leakage | Beckman | SX4750 | Safety equipment |
Beckman Allegra Centrifuge | Beckman | Sterilgard e3 | |
Cell culture incubator | Thermo Fisher | Everlast 247 | |
Class II Laminar flow hood | Baker | Heracell Vios 160i | |
Extra-Safe Disposable lab coat | Fisher Scientific | 359232 | Personal protective equipment |
Microplate carriers with biocertified covers | Beckman | SX4750A | Safety equipment |
Rocking platform | Benchmark | C10228 | |
Swinging bucket rotor | Beckman | X13-R | |
X-Gen Nitrile gloves | Genesee | Personal protective equipment |