Hücre etkinliğinin infüzyon çalışmaları için yeterli sayıda ilgi genlerinin mükemmel bir şekilde ifade edilen hücreleri veren rhesus makak periferik kan mononükleer hücrelerinin transdüksiyonu ve genişlemesi için 9 günlük bir protokol özetliyoruz.
Bulaşıcı hastalıkları ve kanserleri tedavi etmek için ortaya çıkan immünoterapiler genellikle hastalık hedefleyen proteinleri kodlayan genler ile hücresel popülasyonların transdüksiyon içerir. Örneğin, kanserleri ve viral enfeksiyonları tedavi etmek için şimerik antijen reseptörü (CAR)-T hücreleri CAR moleküllerini kodlayan sentetik genler ile T hücrelerinin transdüksiyon içerir. CAR molekülleri T hücreleri özellikle tanımak ve kanser veya viral enfekte hücreleri öldürmek olun. Hücreler de ilgi diğer genler ile birlikte transduced olabilir. Örneğin, hücreler, hücreleri belirli konumlara hedefleyen proteinleri kodlayan genlerle birlikte trans-transdüktör olabilir. Burada, virüse özgü CAR’ı ve B hücre folikülü homing molekülü kemokin reseptör tipi 5 ‘i (CXCR5) kodlayan genlerle birincil periferik kan mononükleer hücrelerini (PBMCs) iletme protokolü salıyoruz. Bu işlem dokuz gün sürer ve merkezi bir bellek fenotip korumak transduced T hücre popülasyonları sonuçları. Merkezi bir bellek veya daha az farklılaştırılmış fenotip bakımı hücrelerin infüzyon sonrası kalıcılığı ile ilişkilendirmek için gösterilmiştir. Ayrıca, bu yöntemle üretilen hücreler yüksek düzeyde canlılık, iki transduced genin yüksek düzeyde birlikte ekspresyonu ve immünterapötik infüzyon için yeterli miktarda hücre göstermektedir. Bu dokuz günlük protokol car-t hücre ve diğer T hücre immünoterapisi yaklaşımları için geniş olarak kullanılabilir. Burada açıklanan yöntemler önceki yayınlarımızda sunulan çalışmalara dayanmaktadır.
Hücresel immünoterapiler kanser ve bulaşıcı hastalıklar da dahil olmak üzere hastalıkların tedavisinde yeni bir araç olarak ortaya çıkmaktadır. Bu immünoterapi yöntemleri genellikle belirli molekülleri ifade etmek için terapötik hücreleri genetik manipüle içerir. Örneğin, şimerik antijen reseptörü (CAR) T hücreleri özellikle hastalıklı hücreler ve hastalıklı hücre öldürmek için bağışıklık hücreleri tetikleyen bir sinyal etki alanı molekülleri bağlayan bir ekstrasellüler etki alanı olan bir CAR molekülü ifade etmek için tasarlanmıştır. CAR T hücreleri kanser immünoterapilerde başarıyla kullanılmaktadır, ve B hücreli lösemi tedavisinde özellikle etkili olmuştur1,2,3. CAR-T hücreleri de HIV gibi viral enfeksiyonları tedavi etmek için geliştirilmiştir. HIV’e özgü CAR’lar, viral enfekte hücrelerin yüzeyindeki zarf proteinlerini hedeflez4. İmmünoterapötik hücreler de belirli doku konumlarına terapötik hücreleri hedef homing molekülleri ifade etmek için tasarlanmış olabilir. Hem virüse özgü CAR hem de lenfoid folikül homing molekülü CXCR55’inakleden vektörler geliştirdik.
İnsan immün yetmezlik virüsü (HIV) ve simian immün yetmezlik virüsü (SIV) dahil olmak üzere bazı virüslerin viral replikasyonu, ikincil lenfoid dokularda B hücre folikülleri içinde yoğunlaşmıştır6. B hücre folikülleri virüse özgü CTL düşük seviyelerde devam eden viral çoğaltmaizinbiraz bağışıklık ayrıcalıklı sitelerdir 7 ,8. Bu nedenlerden dolayı, CXCR5 ekspresyonu ile folikül içine HIV / SIV özgü T hücreleri hedefleme viral enfekte hücrelerin foliküler rezervuar ortadan kaldırılması için bir stratejidir9,10. Özellikle, CXCR5 co-ekspresyonu ile SIV’e özgü CAR T hücrelerini B hücre foliküllerine hedefliyoruz.
Bu protokolde, CAR/CXCR5’i aktarma ve pbmc’leri genişleterek terapötik infüzyon için yeterli miktarda CAR/CXCR5 T hücreleri üretmek için bir yöntem tanımlıyoruz. Bu yöntemlerle aktarılan hücreler merkezi bir bellek fenotipini korurlar. Çalışmalar göstermiştir ki daha az farklılaşmış fenotip olan hücreler, merkezi bellek T hücreleri ve T bellek kök hücreleri gibi daha iyi daha fazla farklılaşmış hücrelere göre devam11,12. Buna ek olarak, benimseyen transfer hücreleri üretmek için tasarlanmış birçok protokoller daha farklılaştırılmış fenotip ve azaltılmış kalıcılık13hücreleri neden nispeten uzun kültür süreleri var. Ayrıca, rhesus makak14,,15hedef lenfoid dokular yerine akciğerler içinde birikmiş uzun kültür süreleri ile benimsenen transfer hücreleri . Burada açıkladığımız ve gösterdiğimiz yöntemlerde, merkezi bir bellek fenotipini koruyan transdükse T hücreleri üretmek için rhesus makak PBMC’leri hızla aktarıyor ve genişletiyoruz.
Hem CD4 hem de CD8 T hücreleri immünoterapi yaklaşımımıza dahildir. Bu karma hücre popülasyonu seçilmiştir, çünkü klinik çalışmalarda CD8+ T hücre ürünündeki CD4+ T hücrelerinin yokluğu, 16’dainfüzyon cd8 T hücrelerinin yetersizliği ile ilişkilendirilmiştir. Burada açıklanan yöntemler anti-CD3 ve anti-CD28 antikorları ile PBMCs aktive ederek başlar hangi güçlü T hücre reseptörü uyarmak ve klonal anerji önlemek için bir co-uyarıcı sinyal sağlamak17,18.
Aktivasyondan sonra hücreler virüse özgü CAR’ı ve lenfoid homing molekülü CXCR5’i kodlayan bir gammaretroviral vektör ile transene bağlanır. Transduced hücreler daha sonra tabanında gaz geçirgen membran var non-yapışık hücre yayılımı için tasarlanmış plakalar kullanılarak genişletilir. Bu membran gelişmiş hücre sağkalım ve besin durumu19yol açan kuyunun dibinde gaz değişimi izin verir. Bu yöntemler kullanılarak in vivo infüzyon çalışmaları için 9 günlük bir zaman diliminde yeterli fonksiyonel hücre üretilebilir. Bu protokol rhesus makak T hücrelerinin transducing ve genişletilmesi için tasarlanmış olsa da, türe özgü aktive antikorlar hafif değişiklik ile, diğer türler hücreleri ile kullanılabilir. Bu yöntemler daha önce yayınlanmış çalışmalarımız9,20dayanmaktadır.
Bu protokol, bir antiviral CAR yanı sıra foliküler homing reseptörü ifade T hücre popülasyonuna yol açan rhesus makak PBMC transduce rhesus makak PBMC bir gamaretroviral vektör kullanan bir T hücre immünoterapi üretim stratejisi özetliyor, CXCR5. Ex vivo kültür süresi toplam 8 gün ile, canlı, fonksiyonel CAR T hücreleri yayınlanan aralığı10içinde bir miktar üretilmektedir10 ,21,22 preklinik etkinlik testi için insan dışı primatlar içine infüzyon için kullanılır.
Transdüksiyon protokolünün başarısı hem sağlıklı, uyarılmış PBMC’lere hem de gammaretrovirus’un kalite hazırlıklarına dayanır. Başarılı stimülasyon ve transdüksiyon elde etmek için, toplama sonrasında PBMC’lerin dondurulması ve taşınmasında uygun özenin sağlanması esastır. İdeal olarak, hücreler saha dışında toplanırsa, sıvı nitrojen içinde sevk edilir ve hızlı bir şekilde uzun süreli sıvı azot depolama yerleştirilir. Bir gammaretrovirüs tarafından başarılı bir şekilde geçirilebilmesi için PBMC’lerin mitotik olarak aktif olması gerekir. Bir anti-CD3/anti-CD28 ile stimülasyon sonra hücrelerin kümelenmesi için görsel olarak izlemek gerekir. Düzgün etkinleştirilmemesi transdüksiyonun düşük verimini sağlayacaktır. Ayrıca uyarılmış hücrelerde canlılığını izlemek için önemlidir. Stimülasyon adımından sonra yetersiz canlılık genellikle daha az başarılı bir transdüksiyona yol açar. Virüs preparatları laboratuvarda üretilse de, dış kaynaklı olsun, virüse zarar verip transdüksiyon verimliliğini bozabilecek donma erime döngülerini önlemek için -80 °C’de tek kullanımlık aliquotlarda saklanmalıdır. Virüs, her deneyde tutarlı miktarda virüs kullanılabilmesi için titreşmelidir. Transdüksiyon için virüs kullanırken, hızlı bir şekilde virüs çözülme ve gerekli kadar buz üzerinde saklayın. Promotör, arttırıcı ve zarf proteinlerin seçimi, hedef hücrelerdeki transdüksiyon verimliliğini ve transgeni etkileyebilir. Bu nedenle, bir MOI ampirik olarak belirlenmelidir. Buna ek olarak, genişleme için gaz geçirgen kuyuları ile T hücreleri ve plakaları desteklemek için tasarlanmış bir ortam kullanımı transduced hücrelerin mükemmel genişlemesine yol açmıştır. Ancak, hücre genişleme hızında hayvandan hayvana değişkenlik vardır. Belirli bir hücre hazırlığının transeve genişletilme yeteneğini belirlemek için bir deneme çalışması öneriyoruz. Genleşme düzeyleri hem küçük hem de büyük ölçekli transdüksiyonlarda tutarlıdır.
Bu protokolün kullanımı ile test hayvanlarına infüzyon için 2,5 x 109 hücre ürettik. Şu anda protokolü ölçeklendirmeyi gereksiz bulsak da, 6 kuyu plakasının kullanımı büyük ölçekli hücre hazırlığıiçin bir sınırlamadır ve protokol daha fazla sayıda hücre üretmek için modifikasyon gerektirir. Potansiyel değişikliklere örnek olarak, transektin kaplı bir kültür çantasında transdüksiyonun transdüktör sayısını artırmak ve genişleme adımı için daha büyük bir gaz geçirgen kültür kabını kullanmak sayılabilir. Henüz bu değişiklikleri yapılmamış olsa da, ticari olarak mevcut ürünleri kullanırlar ve mevcut protokolde uygulanabilir değişikliklerdir.
Bu yöntemi kullanarak, pbmc enfekte olmayan hayvanlardan izole transdüktülür hücreler ürettik, SIV-enfekte hayvanlar ve antiretroviral tedavi ile tedavi SIV enfekte hayvanlardan (ART). Ancak, ART tedavi hücrelerinde transdüksiyon verimliliğinde bir azalmakaydettik 20. Bu azalma muhtemelen ilaçlar tarafından ters transkriptaz ve / veya integrase inhibisyonu kaynaklanmaktadır. ART ile tedavi edilen hayvanlardan hücrelerin transdüksiyonları, PBMC’yi toplamadan önce art’ı birkaç gün durdurarak veya yaygın olarak kullanılan ART ilaçlarından etkilenmeyen alternatif bir vektör kullanarak ART ilaçlarının hücre içi düzeylerini azaltmak gibi bu protokolde değişiklik yapılmasını gerektirecektir.
İmmünoterapi için üretilen hücrelerin minimal diferansiye fenotip olması önemlidir, böylece infüzyon sonrası devam edecektir12. Hücrelerin benimseyen transferi için birçok protokoluzun kültür süreleri gerektirmese de, azaltılmış ex vivo kültür süresi hem farklılaşmada azalma hem de CAR T hücre fonksiyonunda bir iyileşme ile ilişkilendirilmiştir13. Bu transdüksiyon ve genleşme protokolünün nispeten hızlı zaman dilimi hala immünoterapötik potansiyelini test etmek için yeterli hücreleri üretirken istenen merkezi bellek fenotip bakım sağlar20.
Bu T hücre immünoterapi ürün için üretim stratejisinin amacı SIV-enfekte hücreleri tanıyacak T hücreleri üretmektir, B hücre folikülviral çoğaltma sitesine trafik ve uzun vadeli sonuçlanan hayvan devam edecektir anti-retroviral ilaçlara gerek kalmadan fonksiyonel tedavi. Bir insan immünoterapi ürününe çeviri için, bu protokol insana özgü antikorlar ve sitokinler kullanımı ve gmp standartlarının uygulanması yoluyla insan T hücreleri transduce için değiştirilebilir bir fonksiyonel tedavi üreten nihai amacı ile Hıv.
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma NIH hibe 5R01AI0969666-06S1 (PS, EC ve EB), 1UM1AI26617 (PS, EC ve EB), P51OD011106/P51RR000167 (ER), MN REACH hibe 5U01HL127479-03 (PS), 1R01A14 3380-01 (PS ve EB), 1UM14126617 (PS ve EC) yanı sıra INtramural Araştırma NIAID Bölümü ve NIH Intramural AIDS Hedefli Antiviral Programı tarafından sağlanan fonlar. Bu çalışmalarda kullanılan anti-CD3 ve anti-CD28 NIH İnsan Dışı Primat Reaktif Ilüder Kaynağı (R24 OD010976, U24 AI126683) tarafından sağlanmıştır. Bu çalışmalarda kullanılan IL-2 NCI Preklinik Deposu tarafından sağlanmıştır. Bu CD4-MBL CAR/CXCR5 projesinde çalışan larımıza, Arizona Üniversitesi’nden Dr. Elizabeth Connick’e, NIAID, NIH’den Dr. Edward A Berger’e, Wisconsin Ulusal Primat Araştırma Merkezi’nden Dr. Eva G Rakasz’a ve Minnesota Üniversitesi’nden Dr. Geoff Hart ve Bayan Preethi Haran’a, Harvard Tıp Fakültesi’nden Dr. Leslie Kean’a ve Çocuk Araştırma Enstitüsü’nden Dr. Catherine Bollard’a teşekkür ediyoruz. Ayrıca Minnesota Üniversitesi’nden Dr. Scott McIvor’a, Fred Hutchinson Kanser Merkezi’nden Dr. Christopher Peterson’a, NIH’den Dr. Matthew Trivett’e, Seattle Çocuk Hastanesi’nden Dr. Agne Taraseviciute’ye ve Bu protokolü optimize etmede çok yardımcı olan Çocuk Araştırma Enstitüsü’nden Dr. Conrad Russell Cruz’a teşekkür ediyoruz. Biz de minnetle Bayan Chi Phan ve Bayan Jhomary Alegria-Berrocal Minnesota Üniversitesi’nde gammaretroviral üretim için, ve Bayan Kim Weisgrau Wisconsin-Madison Üniversitesi’nde rhesus makak PBMC izolasyon için kabul.
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 |