Summary

Isolamento, ativação e expansão de células T baseadas em flotação de amostras de células mononucleares do sangue periférico humano usando microbolhas

Published: December 23, 2022
doi:

Summary

O objetivo deste estudo é demonstrar a viabilidade da separação baseada em flotação para isolar, ativar e expandir células T humanas primárias.

Abstract

O processo de isolamento de células T de células mononucleares do sangue periférico (PBMCs) para estabelecer culturas ex vivo é crucial para pesquisa, testes clínicos e terapias baseadas em células. Neste estudo, um protocolo simples e novo para isolar, ativar e expandir células T de PBMCs ex vivo é apresentado. Este estudo utiliza a tecnologia funcionalizada de classificação celular ativada por flutuabilidade (BACS) para isolar e ativar células T. Resumidamente, o protocolo envolve a seleção positiva de células CD3+ de PBMCs derivados de leucopacos, seguida por uma co-estimulação de 48 horas com microbolhas de estreptavidina pré-conjugadas anti-CD28 (SAMBs) antes da transdução em placas de 24 poços. As microbolhas funcionalizadas oferecem uma oportunidade única de ativar células de forma flutuante, levando a fenótipos proliferativos que permitem a expansão com o mínimo de exaustão. Esta técnica oferece exaustão reduzida, pois as microbolhas co-estimulatórias permanecem flutuantes e retornam ao topo do meio de cultura, reduzindo assim a quantidade de tempo que as células em expansão estão em contato com os fatores co-estimulatórios. Os resultados indicam que as células T isoladas e cultivadas recebem estimulação suficiente para ativar e proliferar, mas não a um ponto que leva à superativação, o que leva à exaustão, como demonstrado pela presença de PD-1 excessiva.

Introduction

Mais de 500 ensaios clínicos de terapia celular T com receptor de antígeno quimérico (CAR)-T estão sendo conduzidos em todo o mundo, e quatro produtos de terapia celular CAR-T estão disponíveis no mercado1. No entanto, ainda existem inúmeras necessidades de pesquisa e fabricação de células CAR-T que devem ser abordadas para melhorar a eficácia, a escalabilidade e o sucesso a longo prazo dessas terapias potencialmente curativas 2,3,4,5. A pesquisa e fabricação clínica adotiva de células CAR-T começa com o isolamento de células T de uma amostra de sangue periférico e a subsequente estimulação, transdução e expansão das células isoladas. Parâmetros como recuperação de células T, pureza e sinais de ativação/exaustão requerem consideração cuidadosa ao escolher as técnicas de isolamento e estimulação celular para pesquisa e fabricação de células CAR-T 3,4,6. É importante ressaltar que a melhora na persistência terapêutica das terapias com células CAR-T, minimizando os impedimentos biológicos decorrentes dos atuais processos de fabricação, como a exaustão das células T, é necessária para aumentar a eficácia terapêutica 6,7.

Como alternativa aos métodos tradicionais de isolamento celular, como a classificação de células ativadas por fluorescência (FACS) e a classificação de células ativadas por magnetismo (MACS), aqui é demonstrada a classificação de células ativadas por flutuabilidade (BACS) com microbolhas para isolamento de células T. A separação de microbolhas utiliza microesferas flutuantes e ocas (microbolhas) para ligar os alvos e flutuá-los na superfície de amostras de fluidos 8,9. Ao funcionalizar microbolhas com anticorpos (ou seja, anti-CD3), as populações de células T desejadas podem ser selecionadas positivamente a partir de amostras de sangue periférico. Posteriormente, o uso de uma população diferente de microbolhas funcionalizadas por anticorpos (ou seja, anti-CD28) para co-estimular e ativar células T positivamente selecionadas em suspensão é demonstrado neste trabalho. As microbolhas oferecem um fluxo de trabalho de isolamento e ativação simples e altamente ajustável que gera células T prontas para cultura de células suspensas e aplicações a jusante, como modificação genética e expansão. Criticamente, a ativação celular flutuante com microbolhas promove estimulação celular contida para evitar a exaustão excessiva das células T7.

Para este estudo, a citometria de fluxo foi a principal ferramenta utilizada para analisar o sucesso de isolamento, ativação e transdução das microbolhas funcionalizadas, bem como para fornecer informações detalhadas sobre as subpopulações específicas presentes durante as fases de crescimento e expansão pós-transdução. Além da citometria de fluxo, a microscopia de campo brilhante e fluorescência foi usada para confirmar a saúde celular, morfologia e sucesso da transdução. Com base nesses resultados, a tecnologia e o protocolo de microbolhas fornecem uma alternativa mais ajustável e mais suave aos métodos tradicionais de isolamento e ativação atualmente em uso atualmente; em particular, as células ativadas por microbolhas apresentam uma expressão notavelmente menor de marcadores de exaustão de células T do que a normalmente observada com ferramentas e kits padrão da indústria.

Protocol

1. Isolamento de células T com microbolhas usando seleção positiva NOTA: Este protocolo detalha uma abordagem de seleção positiva CD3+ em pequena escala usando SAMBs. Incubar 3 x 108 PBMCs obtidos comercialmente em 2,5 mL de tampão de separação com anticorpo anti-CD3 biotinilado (OKT3) a uma concentração de 25 ng de anticorpo por 1 milhão de células (25 ng/M). Misture suavemente pipetando para cima e para baixo e incube à temperatur…

Representative Results

As células T foram isoladas de PBMCs compradas e plaqueadas para ativação, conforme descrito no protocolo. As amostras de controle negativo (PBMCs comprados) não foram ativadas. Essas amostras de controle foram incluídas para demonstrar o efeito que o processo de ativação de microbolhas teve sobre as amostras experimentais em comparação com os controles de células T intocadas e não estimuladas, garantindo que os marcadores de ativação observados fossem o resultado dos fatores de ativação adicionados e não…

Discussion

O protocolo descrito permite o isolamento de células T de amostras de PBMC e a ativação de células T suspensas em meios de cultura com microbolhas. Este método baseia-se em microbolhas funcionalizadas cuja flutuabilidade inerente oferece uma oportunidade única de introduzir sinais co-estimulatórios nas células e ativá-los enquanto estão suspensos em um meio de cultura, reduzindo assim a exposição das células em expansão à estimulação prolongada; essa superestimulação pode resultar no aumento da express…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Nenhum.

Materials

2-Mercaptoethanol Gibco 21985-023 CAS: 60-24-2
Biologix Multi-Well Culture Plates 24-well plates VWR  76081-560
Biotin anti-human CD28 (28.2) Antibody Biolegend 302904
Biotin anti-human CD3 (OKT3) Antibody Biolegend 317320
DPBS, no calcium, no magnesium Gibco 14190-136
GlutaMAX Supplement Thermofisher 35050061
Human Recombinant IL2  BioVision (vwr) 10006-122
Lentiviral Particle rLV.EF1.zsGreen1-9 Takara Bio 0038VCT
Leukopak BioIVT HUMANLMX100-0001129
Normal Human PBMCs BioIVT HUMANHLPB-0002562
Penicillin/Streptomycin 100X for tissue culture VWR 97063-708 CAS: 8025-06-7
Polybrene Infection/Transfection Reagent Millipore Sigma TR-1003-G CAS:28728-55-4
Pooled Human AB Serum Plasma Derived Heat Inactivated Innovative Research ISERABHI100mL
RPMI 1640 Medium, GlutaMAX Supplement, HEPES Gibco 72400047
Streptavidin Microbubble Kit (includes Akadeum's separation buffer) Akadeum 11110-000

References

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Cite This Article
Snow, T., Roussey, J., Wegner, C., McNaughton, B. Flotation-Based T Cell Isolation, Activation, and Expansion from Human Peripheral Blood Mononuclear Cell Samples Using Microbubbles. J. Vis. Exp. (190), e64573, doi:10.3791/64573 (2022).

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