Method Article
אנו מתארים פרוטוקול מהיר וחזק להעשרת תאי T (iNKT) של הרוצח הטבעי invariant מטחול העכבר ולהרחיב אותם במבחנה למספרים מתאימים למחקרי מבחנה ומחקרי ויוו.
תאי T (iNKT) Invariant Natural Killer הם לימפוציטים דמויי T מולדים המבטאים קולטן תאי T חצי-אינבראנטים שמורים (TCR) הספציפי לאנטיגנים שומנים עצמיים או מיקרוביאליים המוצגים על ידי המולקולה הלא פולימורפית מסוג MHC I הקשורה למולקולה CD1d. מחקרים פרה-קליניים וקליניים תומכים בתפקיד לתאי iNKT בסרטן, אוטואימוניות ומחלות זיהומיות. תאי iNKT נשמרים מאוד בכל המינים והחקירה שלהם התאפשרה על ידי מודלים של עכברים, כולל עכברים לקויי CD1D או iNKT לקויים, ואת האפשרות לזהות אותם באופן חד משמעי בעכברים וגברים עם tetramers CD1d או mAbs ספציפי עבור TCR חצי invariant. עם זאת, תאי iNKT הם נדירים ויש להרחיב אותם כדי להגיע למספרים הניתנים לניהול עבור כל מחקר. מכיוון שהדור של קו תאי iNKT הראשי של העכבר במבחנה הוכח כקשה, הקמנו פרוטוקול חזק לטיהור והרחבת תאי iNKT טחול מהעכברים מהונדסים iVα14-Jα18 (iVα14Tg), שבו תאי iNKT שכיחים פי 30. אנו מראים כאן כי תאי iNKT iVα14Tg הטחול העיקריים יכולים להיות מועשרים באמצעות תהליך הפרדה אימונומגנטי, המניב כ 95-98% תאי iNKT טהורים. תאי iNKT המטוהרים מגורים על ידי חרוזי אנטי CD3/CD28 בתוספת IL-2 ו- IL-7, וכתוצאה מכך התרחבות פי 30 ביום +14 של התרבות עם טוהר של 85-99%. תאי iNKT המורחבים ניתנים למניפולציה גנטית בקלות, ומספקים כלי רב ערך לנתח מנגנוני הפעלה ותפקוד במבחנה, וחשוב מכך, גם עם העברה מאמצת ב- vivo.
תאי T קטלניים טבעיים Invariant (תאי iNKT) הם לימפוציטים דמויי T מולדים המבטאים קולטן תאי T חצי אינבריאנט (TCR), שנוצר בעכברים על ידי שרשרת Vα14-Jα18 בשילוב עם קבוצה מוגבלת של שרשראות Vβ מגוונות1, אשר ספציפי עבור אנטיגנים שומנים המוצגים על ידי סוג MHC מולקולה הקשורה I CD1d2. תאי iNKT עוברים תוכנית בחירה אגוניסטית וכתוצאה מכך רכישת פנוטיפ מפעיל מופעל / מולד כבר התימוס, אשר מתרחשת דרך מספר שלביהתבגרות 3,4, הפקת CD4+ ו CD4- קבוצת משנה. באמצעות תוכנית זו, תאי iNKT לרכוש פנוטיפים מחולל T מובחנים (TH),כלומר TH1 (iNKT1), TH2 (iNKT2) ו TH17 (iNKT17), לזיהוי על ידי הביטוי של גורמי שעתוק T-bet, GATA3, PLZF, ו RORγt, בהתאמה5. תאי iNKT מזהים מגוון של שומנים מיקרוביאליים אך הם גם מגיבים בעצמם נגד שומנים אנדוגניים כי הם upregulated בהקשר של מצבים פתולוגיים של מתח התא ונזק לרקמות, כגון סרטן ו autoimunity2. עם ההפעלה, תאי iNKT לווסת את הפונקציות של תאים אחרים מחוללי מערכת החיסון המולדת והסתגלותית באמצעות מגע ישיר וייצור ציטוקינים2.
החקירות של תאי iNKT כבר הקלו על ידי דגמי עכבר, כולל CD1d-לקוי או עכברים Jα18-לקוי, ועל ידי ייצור של tetramers CD1D טעון אנטיגן בתוספת הדור של נוגדנים חד שבטיים (mAbs) ספציפי עבור TCR חצי invariant האנושי. עם זאת, הדור של קו תא iNKT עכבר ראשי הוכיח קשה. כדי לאפיין טוב יותר את פונקציות האנטיטומור של תאי iNKT ולהשתמש בהם לטיפול תאי מאמץ, הקמנו פרוטוקול לטיהור והרחבת תאי iNKT טחול של iVα14-Jα18 עכברים מהונדסים (iVα14Tg)6, שבו תאי iNKT שכיחים פי 30 מאשר בעכברים מסוג בר.
תאי iNKT מורחבים ניתנים לניצול לבדיקות במבחנה, וב-vivo עם המעבר חזרה לעכברים. בהגדרה זו, למשל, הראינו את ההשפעות החזקות שלהם נגד הגידול7. יתר על כן, אין ויטרו מורחב iNKT תאים נוחים לשינוי פונקציונלי באמצעות העברתגניםאו עריכה לפני הזרקתם ב vivo 8 , המאפשר ניתוח פונקציונלי תובנה של מסלולים מולקולריים, כמו גם לסלול את הדרך לטיפולים תאים מתקדמים.
הנהלים המתוארים כאן נבדקו ואושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול בבעלי חיים ושימוש (IACUC) (מס '1048) במכון המדעי סן רפאלה.
הערה: כל ההליכים חייבים להתבצע בתנאים סטריליים. כל הריאגנטים המשמשים מפורטים בטבלת החומרים.
1. עיבוד טחול
2. העשרת תאי T
הערה: עבור שלבי העשרה, לעבוד מהר, לשמור על התאים קרים ולהשתמש פתרונות מקוררים מראש ב 4 °C (4 °F) לילה ולאחר מכן המשיך על קרח
3. העשרת תאי iNKT
4. הפעלה והרחבה של תאים iNKT
הפרוטוקול המתואר בכתב יד זה מאפשר להעשיר תאי iNKT מהטחול של עכברים מהונדסים iVa14-Ja18 באמצעות תהליך הפרדה אימונומגנטי המסוכם באיור 1A. תאי T הטחול הכולל נבחרים לראשונה באופן שלילי על ידי דלדול תאי B ומונוציטים, ואחריו מיון אימונומגנטי חיובי של תאי iNKT עם Tetramers CD1d טעון של אנטיגן אנטיגן PBS-57, המאפשרים להכתים במיוחד רק תאי iNKT. פרוטוקול זה מניב כ 2 x 106 של 95-98% תאי iNKT טהורים מהטחול של עכבר iVa14-Ja18 Tg יחיד. לא ניתן לזהות או מעט מאוד תאי iNKT בשבר השלילי(איור 1B).
לאחר ההעשרה, ניתן להרחיב את תאי iNKT iVa14 עם חרוזי אנטי-CD3/CD28 בתוספת IL-2 ו-IL-7 (איור 2A),וכתוצאה מכך התרחבות של פי 30 בממוצע ביום +14 של התרבות כפי שמוצג באיור 2B.
איור 3A מציג את טוהר תאי iNKT יחד עם ההתפשטות במבחנה ואת הביטוי של מולקולת CD4. ראינו ירידה באחוז TCRβ+ CD1d-tetramer+ תאים חיוביים כפולים: ההפעלה החזקה עם חרוזי אנטי CD3/ CD28 היא גרימת ירידה של ביטוי TCR תא iNKT על פני התא, ואוכלוסייה שלילית כפולה מופיעה. רוב תאי iNKT המורחבים היו CD4-. איור 3B מציג אפיון של הביטוי של גורמי שעתוק ספציפיים לשושלת היוח השנייה PLZF ו- RORγt על תאי iNKT מועשרים ביום 0 ו -14 ימים לאחר ההתרחבות. כתמים אלה מאפשר לזהות את NKT1 (PLZFנמוך RORγt-), NKT2 (PLZFגבוה RORγt-), ו NKT17 (PLZFint RORγt+) פנוטיפים. להיות בעיקר NKT1 ו NKT2, תאי iNKT מועשר להראות פנוטיפ אפקט דמוי TH0. פנוטיפ זה נשמר לאחר 14 ימים של התרחבות כפי שאושר על ידי הפרשת הן IFN-γ והן IL-4 לאחר גירוי PMA / Ionomycin המוצג באיור 3C.
איור 1: העשרת תאי iNKT. א)ייצוג סכמטי של פרוטוקול ההפרדה האימונומגנטית. B) ניתוח ציטומטריה של זרימה של כל שלב העשרה. אחוז תדרי תאי T מוצגים בחלקות העליונות, מגודרים על לימפוציטים קיימא. בעוד אחוז של תדרי תא iNKT לאורך כל שלב מוצגים בחלקות התחתונות, מגודר על CD19 קיימא- TCRβ+ לימפוציטים. כתמים על CD19 קיימא- TCRβ+ לימפוציטים עם טטרמר CD1d לא טעון לאפשר לצייר כראוי את שער התא iNKT. ניסוי ייצוגי אחד מוצג. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: iNKT תא בהרחבה במבחנה. א)תאי iNKT סופרים לאורך הרחבת תאי iNKT. שלושה ניסויים מייצגים ועצמאיים מוצגים. B) לקפל את הגידול במספר התא iNKT ביום 7 ו 14 לאחר טיהור והפעלה. זה אומר ± SD מוצגים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: אפיון תאי iNKT מורחב. A) ניתוח ציטומטריית זרימה של אחוז תא iNKT וביטוי CD4 לאורך תקופת ההרחבה. חלקות עליון מגודרות על לימפוציטים קיימא. חלקות נמוכות יותר מגודרות בתאי iNKT (CD1d-טטרמר קיימא+ TCRβ+ לימפוציטים). B) אפיון פנוטיפי של מועשר (יום 0) ומורחב (יום 14) תאי iNKT. חלקות מגודרות על תאי iNKT (CD1d-טטרמר קיימא+ TCRβ+ לימפוציטים). תאים היו מוכתמים תוך-גרעינית עבור גורמי שעתוק עם ערכת מאגר כתמי גורם שעתוק של Foxp3. NKT1 (PLZFנמוך RORγt-), NKT2 (PLZFגבוה RORγt-), ו NKT17 (PLZFint RORγt+) קבוצות משנה זוהו, תדרים של כל קבוצת משנה מוצגים באחוזים. ג) ייצור ציטוקינים על ידי תאי iNKT מורחבים ביום 14. חלקות מגודרות על תאי iNKT (CD1d-טטרמר קיימא+ TCRβ+ לימפוציטים). תאים היו מגורה במשך 4 שעות עם PMA 25 ng / mL / Ionomycin 1 מיקרוגרם / מ"ל, בנוכחות השעתיים האחרונות של Brefeldin A 10 מיקרוגרם / מ"ל. התאים תוקנו אז עם PFA 2%, חלחל עם Permwash ולאחר מכן מוכתם תאית לייצור ציטוקינים. אסטרטגיית Gating נקבעה על הפקד שאינו מופעל, לוח שמאלי. ניסוי ייצוגי אחד מוצג. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
כאן אנו מראים פרוטוקול לשחזור וישים כדי להשיג מיליוני תאי iNKT מוכנים לשימוש. בשל המחסור של תאים אלה ב vivo, שיטה להרחיב אותם היה נחוץ מאוד. הפרוטוקול שאנו מציעים אינו דורש מכשור מסוים ולא מספר גבוה של עכברים. ניצלנו עכברים מהונדסים iVα14-Jα18 בכוונה כדי להפחית את מספר העכברים הדרושים להליך.
פרוטוקול מוצלח נוסף להרחבת תאי iNKT מ- iVα14-Jα18 עכברים מהונדסים זמין בספרות10. פרוטוקול זה כרוך בדור, 6 ימים לפני טיהור תאי iNKT, של תאים דנדריטיים טריים שמקורם במח העצם, ואז עמוסים α-גלקטוסילכרמיד ומוקרן, בתוספת IL-2 ו- IL-7. אנו רואים בצמצום מספר העכברים המעורבים בהליך יתרון גדול של הפרוטוקול. זה גם חוסך זמן, שכן ההגדרה של תרבות התא נמשך יום אחד במקום שבוע. מגבלה אפשרית של יכולת הרבייה של הפרוטוקול הנוכחי יכולה להיות הזמינות של עכברים מהונדסים iVα14-Jα18, הזמינים עם זאת מסחרית. בהיעדר עכברים אלה, אנו מדמיינים את האפשרות להשתמש במספר רב של עכברי WT, אך יש להגדיר את הפרוטוקול בהתאם בשל המחסור בתאי iNKT בעכברים WT.
במהלך תרבית התא, אנחנו בדרך כלל לבדוק את הטוהר ואת הפנוטיפ של תאי iNKT מורחבים. הירידה באחוז ה- TCRβ+ CD1d-tetramer+ תאים חיוביים כפולים (איור 3A) יכולה להיות מוסברת על ידי ירידה טבעית של TCR תא NKT invariant מפני השטח של התא לאחר ההפעלה. יתר על כן, רוב תאי iNKT המורחבים לא הביעו CD4 (איור 3A): זה עשוי לייצג יתרון בהקשר של טיפול תאי מאמץ, שכן תאי CD4- iNKT נמצאו היעילים ביותר בשליטה על התקדמות הגידול11. יתר על כן, פנוטיפ המחולל דמוי TH0 הנצפה (איור 3C) קוהרנטי לחלוטין עם זה שנצפה בתאי iNKT האנושיים לאחר הרחבת במבחנה ושחזור8,12,13,14,15. התאים המורחבים מגיבים מאוד ב- vivo וב- itro, ובכך שימושיים בהקשרים של אימונותרפיות אימומציות מבוססות תא iNKT. העברה מאמצת של תאי iNKT לא מנוהלים או מורחבים מונעת או לשפר מחלת שתל-נגד-מארח חריפה (aGVHD) ומשאירה ללא ללא טעם את אפקט השתל נגד לוקמיה16,17,18,19. תאי iNKT אנושיים שהועברו באופן אימאמץ מורחבים במבחנה עם αGal-Cer להקל על aGVHD קסנוגני ואפקט זה מתווך על ידי CD4- אך לא CD4+ תאים20. יתר על כן, בהתחשב בכך שתאי iNKT אינם גורמים ל- aGVHD, הם מהווים את התאים האידיאליים לאימונותרפיה CAR ללא צורך במחיקת ה- TCR שלהם והוכיחו שיש להם פעילות אנטיטומור ממושכת ב- vivo8,15. תאי iNKT מנוצלים כיום בניסויים קליניים מתמשכים ומסיימת בניסויים קליניים21,22,23,24.
לסיכום, הפרוטוקול המתואר הוא מהיר, פשוט ומאפשר עלייה של פי 30 במספר תאי iNKT שנמצאו מטחול עכבר (איור 3B). תאים אלה ניתן לנצל בקלות עבור מבישיה זיהוי assays, מערכות תרבית משותפת, או טיפול בתאים מאמצים במחקרים פרה קליניים. תאי iNKT אכן, ממלאים תפקיד קריטי במעקב חיסוני של הגידול, מחלות זיהומיות וחיסון עצמי. בהקשרים אלה, תאי iNKT יכולים לייצג כלי רב עוצמה, להיות חלופה מושכת לתאי T קונבנציונליים נטולי הגבלת MHC. הדור המהיר של כמויות גדולות של תאים אלה ואת האפשרות להמשיך לתמרן אותם במבחנה יכול להוביל לפיתוח של אסטרטגיות טיפוליות חסרות תקדים.
למחברים אין מה לחשוף.
אנו מודים לפאולו דלבונה וג'וליה קאסורטי על התמיכה המדעית והקריאה הביקורתית של כתב היד. אנו מודים גם למתקן הליבה של NIH Tetramer עבור טטרמר CD1d עכבר. המחקר מומן על ידי פונדזיון קריפלו גרנט 2018-0366 (ל- M.F.) והאגודה האיטלקית לחקר הסרטן (AIRC) 2019-22604 (ל- G.D.).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Ammonium-Chloride-Potassium (ACK) solution | in house | 0.15M NH4Cl, 10mM KHCO3, 0.1mM EDTA, pH 7.2-7.4 | |
anti-FITC Microbeads | Miltenyi Biotec | 130-048-701 | |
anti-PE Microbeads | Miltenyi Biotec | 130-048-801 | |
Brefeldin A | Sigma | B6542 | |
CD19 -FITC | Biolegend | 115506 | clone 6D5 |
CD1d-tetramer -PE | NIH tetramer core facility | mouse PBS57-Cd1d-tetramers | |
CD4 -PeCy7 | Biolegend | 100528 | clone RM4-5 |
Fc blocker | BD Bioscience | 553142 | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Euroclone | ECS0186L | heat-inactivated and filtered .22 before use |
FOXP3 Transcription factor staining buffer | eBioscience | 00-5523-00 | |
H2 (IAb) -FITC | Biolegend | 114406 | clone AF6-120.1 |
hrIL-2 | Chiron Corp | ||
Ionomycin | Sigma | I0634 | |
LD Columns | Miltenyi Biotec | 130-042-901 | |
LS Columns | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
MACS buffer (MB) | in house | 0.5% Bovine Serum Albumin (BSA; Sigma-Aldrich) and 2Mm EDTA | |
MS Columns | Miltenyi Biotec | 130-042-201 | |
Non-essential amino acids | Gibco | 11140-035 | |
Penicillin and streptomycin (Pen-Strep) | Lonza | 15140-122 | |
PermWash | BD Bioscience | 51-2091KZ | |
PFA | Sigma | P6148 | |
Phosphate buffered saline (PBS) | EuroClone | ECB4004L | |
PMA | Sigma | P1585 | |
Pre-Separation Filters (30 µm) | Miltenyi Biotec | 130-041-407 | |
Recombinat Mouse IL-7 | R&D System | 407-ML-025 | |
RPMI 1640 with glutamax | Gibco | 61870-010 | |
sodium pyruvate | Gibco | 11360-039 | |
TCRβ -APC | Biolegend | 109212 | clone H57-597 |
αCD3CD28 mouse T activator Dynabeads | Gibco | 11452D | |
β-mercaptoethanol | Gibco | 31350010 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved