Method Article
Цель этого исследования заключалась в разработке технологий, которые позволяют для успешного гена трансдукции в первичной естественной убийца (НК) клетки. Декстран опосредованной лентивирусные трансдукции человека или мыши первичной NK клеток приводит к более высокую эффективность выражения гена. Этот метод гена трансдукции значительно улучшит NK клеток генетические манипуляции.
Эффективное трансдукции специфических генов в естественных убийца (НК) клетки был серьезной проблемой. Успешное transductions имеют решающее значение для определения роли гена интереса в разработке, дифференциация и функции НК-клеток. Последние достижения, связанные с химерных антигена рецепторов (машин) в Рак иммунотерапия подчеркнет необходимость эффективным способом доставить экзогенных генов эффекторные лимфоциты. Эффективность лентивирусные опосредованной гена transductions в первичной человека или мыши НК-клетки остаются значительно низкими, который является основным сдерживающим фактором. Последние достижения, с использованием катионных полимеров, таких как Полибрен, показывают эффективность трансдукции улучшение ген в Т-клеток. Однако эти продукты не удалось улучшить эффективность трансдукции НК-клеток. Это работа показывает, что декстрана, разветвленные глюкан полисахарид, значительно повышает эффективность трансдукции человека и первичных НК-клеток мыши. Эта методология высокую воспроизводимость трансдукции предоставляет компетентным инструмент для преобразования человека первичной НК-клеток, которые можно значительно улучшить клинические гена доставки приложений и, таким образом, NK на основе ячеек Рак иммунотерапия.
Природные убийца (НК) клетки являются основными лимфоцитарный населения врожденной иммунной системы1. НК-клетки функционируют как защитники первой линии иммунного ответа против опухоли и инфекции2,3,4. НК-клетки также играть центральную роль в развитии терпимости через секрецию цитокинов мощным и chemokines5. Благодаря мощным способности и ликвидации опухолевых клеток в настоящее время проводятся многочисленные клинические испытания для оценки доноров производные человеческих клеток NK как адоптивной иммунотерапии рака6,7. В отличие от Т-клеток биология развития НК-клеток имеет пока быть хорошо изученных8. Этот недостаток знаний является частично из-за отсутствия эффективных методов, которые обеспечивают генов интерес к мыши или первичной NK клеток человека. По этим причинам большинство НК клеток исследования были проведены в клеточных линий, а не в Главные ячейки. Таким образом необходимость надежного и эффективного протокола передавать первичной НК-клеток с генами интерес имеет решающее значение.
Общая цель этого исследования заключалась в разработке последовательного и надежный метод, по которому первичного человека или мышиных НК-клеток может преобразованы с lenti - или ретровирусы.
Были выполнены более ранних исследований, которые пытались решить эту проблему, главным образом с помощью переходных преобразования первичного НК-клеток. Это включает плазмида трансфекции9,10, вирус Эпштейна - Барр (EBV) / ретровирусной гибрид вектор11, коровью векторные12,13и Ad5/F35 химерных векторов аденовирусных14. Несмотря на скромные эффективность этих методов преходящий характер трансдукции делает их непригодными для долгосрочного использования генетически модифицированных НК-клеток. Несколько недавних исследований использовали ретровиральных векторов передавать НК-клеток, требуется проведение нескольких циклов инфекции для достижения приемлемого уровня ген выражение11,15. В отличие от ретровиральных векторов лентивирусные векторы можно использовать клетки хозяина ядерного импорта техники для перемещать вирусный комплекс предварительных интеграции в ядре. Это является основным сдерживающим фактором в репликации вируса в-деления клеток, которые включают основной НК-клеток.
Взаимодействие между различными клетк поверхности рецепторы и вирусных частиц позволяют вирусный поглощения в клетку. Первоначальные обязательства между вирусной конверт белков и их рецепторов родственных узлов может быть ограничена из-за потенциальными отрицательными зарядами, существующие между этими двумя. Многие методы трансдукции объясняется что добавление катионных полимеров, таких как Полибрен (Pb), протамина сульфат (PS) или декстрана, могут дать положительный заряд с рецепторами клеточной поверхности и тем самым увеличить привязки вирусных конверт белки. Это увеличит эффективность слияние и поглощение вирусных частиц на клетки16. Хотя сообщалось, что Pb или PS может улучшить передачу генов в клетки T17, их применение не никакого эффекта в электромеханической эффективности первичного НК-клеток. Кроме того сравнительный анализ этих реагентов с использованием первичных НК-клетки не была выполнена. В этом исследовании сравнивали электромеханической эффективности трех катионных полимеров. Результаты показывают, что среди этих трех катионных полимеров, только декстрана значительно повышает эффективные вирусный трансдукции как мышь, так и первичной NK клеток человека.
Все животные протоколы следовать гуманным и этического лечения животных и были одобрены институциональный уход животных и использование Комитет (IACUC) в пределах центра биомедицинских исследований (BRC) из медицинского колледжа штата Висконсин (ЗМК), Милуоки, WI. Использования в мононуклеарных клеток периферической крови человека (получения) был одобрен институционального обзора (КИБ) крови научно-исследовательского института из крови центр штата Висконсин, Милуоки, Висконсин.
1. мышей, клеточных линий и векторы
2. Подготовка и титрование лентивирусные векторы
3. Очистка и расширение мышиных первичных НК-клеток
4. Очистка и расширение первичного NK клеток человека
5. трансдукции мышиных и человека первичной НК-клеток с человека
Декстран индуцирует эффективного гена передачи лентивирусные вектора в первичных человеческих и мышиных НК-клеток
NK клеток человека были изолированы и очищенной от КСДОР (с чистотой более 85%) и инкубированы всю ночь с Рус-2 300 ед/мл. Эти первичной клетки были затем преобразованы с GFP человека на разнообразный кратности инфекции (MOI; 3, 10 и 20 МЕ в ячейке) в 24-ну пластины при наличии 8 мкг/мл Pb, PS или декстрана. Клетки были центрифугируется на 1000 g × 60 мин и культивировали (при наличии вирус) на ночь при 37 ° C в инкубатор CO2 . Клетки были промывают и высокомобильна в свежих RPMI1640 полного среднего с Рус-2 300 ед/мл для семи дней. Трансдукция эффективность оценивалась подачей cytometry для экспрессия гена GFP через семь дней после трансдукции. Результаты показывают, что декстран повышает эффективность лентивирусные трансдукции NK клеток человека и увеличивает титр вирусных, который может также улучшить процент transduced НК-клеток (рис. 1).
Мышиных НК-клетки были изолированы и культивировали как описано в предыдущем разделе. Вышеупомянутый Протокол был использован для анализа и сравнения эффективности трансдукции Pb, Ps и декстрана. Результаты на рисунке 2 показывают, что декстран может увеличить эффективность лентивирусные векторы, по сравнению с Pb или PS.
Трансдукция НК-клеток с декстрана не влияет на их способность быть посредником эффекторных функций
Цитотоксические потенциала transduced человека и мышиных НК-клеток было рассмотрено 51Cr релиз анализов против K562 и МЦ-1 как клетки-мишени. Представленные в рисунке 3a и b результаты показывают, что трансдукции НК-клеток, декстран отрицательно не изменяет потенциал убийство преобразованные НК-клеток, по сравнению с не преобразованы НК-клеток. Кроме того была проанализирована цитокиновой продукции от transduced первичной НК-клеток. ИФН γ поколения была измерена с помощью ELISA. Transduced первичного NK клеток человека были совместно культивируемых с K562 за 24 ч, и supernatants были собраны в меру ИФН γ. Представленные в рисунке 4a результаты показывают, что декстран не оказывает влияния на способность производить цитокинов transduced НК-клеток. Как независимая проверка transduced НК-клетки были активированы с титруемая концентрации пластины прыгните анти NKG2D (A10) МАБ supernatants культуры 18 ч. были собраны, и ИФН γ поколения был измерен ELISA. Результаты, показанные на рисунке 4В показывают, что трансдукции мышиных НК-клеток с декстрана не влияет на их способность производить цитокинов.
Трансдукция НК-клеток с декстрана не влияет на их жизнеспособность клеток
Влияние Pb, PS или декстрана на жизнеспособность transduced НК-клеток было оцениваются с помощью пробирного пропидий йодидом (PI) и анализа последующих потоков. Результаты в Рисунок 5a и b продемонстрировать, что, хотя преобразователя первичного человека и НК-клеток мыши с вирусами может вызвать некроз в около 20% НК-клеток, добавлением декстрана сделал не дополнить этот некроза, по сравнению с Pb или PS.
Статистические анализы с двух неспаренных Стьюдента t теста. P -значения ≤ 0,05 были сочтены важными.
Рисунок 1: Декстрана имеет более высокую эффективность трансдукции человека первичной НК-клеток.
Первичного человека НК-клетки были преобразованы с MOI 3, 10 или 20 МЕ/ячейки и были культивированный на семь дней при наличии Pb (8 мкг/мл), PS (8 мкг/мл), или декстрана (8 мкг/мл). Процентные показатели NK GFP-положительных клеток были определены проточной цитометрии день семь после трансдукции. Показана одна из трех независимых экспериментов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2: Декстрана имеет более высокую эффективность трансдукции в мышиных НК-клеток.
Первичный мышиных НК-клетки были преобразованы с мои 30 МЕ/ячейки и были культивированный на семь дней при наличии Pb (8 мкг/мл), PS (8 мкг/мл), или декстрана (8 мкг/мл). Проценты GFP-выражая клеток были определены проточной цитометрии в семи дней после трансдукции. Показана одна из трех независимых экспериментов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3: Декстрана не изменяет клеточный цитотоксическую активность NK трансформированных клеток.
Основная НК-клетки были преобразованы с мои 10 МЕ/ячейки и были культивировали в течение семи дней. МЦ-1 и K562 были использованы как клетки-мишени для определения цитотоксических потенциалов мышиных (а) и человека (b) НК-клеток, соответственно. Данные являются представителями двух независимых экспериментов. Данные являются средние с SEM. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4: Декстрана не меняет ИФН γ производства первичных НК-клеток.
) мышиных НК-клетки были преобразованы с мои 30 МЕ/ячейки и культивировали в течение семи дней. НК-клетки были стимулировали с 2,5 мкг/мл пластины прыгните анти NKG2D антитела для 18 h, и ИФН γ был количественно в supernatants культуры с помощью ELISA. b) transduced NK клеток человека были культивируемых с клетках K562 за 24 ч, и ИФН γ производства была измерена в supernatants культуры. Представленные данные являются представитель трех независимых экспериментов. Данные являются средние с SEM. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 5: Трансдукции НК-клеток с декстрана не меняет их жизнеспособность клеток.
Жизнеспособность преобразованные человека (а) и (b) НК-клеток мыши был количественно после окрашивания Annexin V (PE) / 7-AAD позитивных клеток. Данные являются средние с SEM. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Это исследование показывает что использование декстрана как агент Катионный полимер повышает эффективность лентивирусные трансдукции мышиных и человека первичной НК-клеток. Кроме того другие катионные агентов, таких как Pb или PS, имеют не дает ощутимого эффекта на поставку вирусных векторов в первичных NK клеток человека. Ранее было продемонстрировано, что Pb может увеличить трансдукции генов в клетки человека Т17. Эти результаты, однако, показывают, что Pb ни PS имеют аналогичные КПД на человека первичной НК-клеток. В этом исследовании, Pb улучшить эффективность трансдукции только скромно в мышиных НК-клеток. Было показано, что ингибирования внутриклеточных противовирусное защитных механизмов, с помощью BX795, ингибитор TBK1/IKKɛ и PS как усилитель может увеличить эффективность лентивирусные трансдукции25. Тем не менее результаты показали, что это ингибитор не влияет на эффективность трансдукции в мышиных или человека первичной НК-клеток (данные не показаны).
Результаты показывают, что декстран может индуцировать эффективного трансдукции первичного человека и НК-клеток мыши, в то время как PS и Pb имеют никакого эффекта. Результаты также показывают, что декстран не меняет эффекторные функции НК-клеток, таких как противоопухолевую цитотоксичность и производство провоспалительных цитокинов. Таким образом эти результаты доказывают, что жизнеспособность этих первичных НК-клеток не было изменено с помощью декстрана.
Многочисленные исследования проанализировали и сравнили эффективность трансдукции ретровиральных векторов с использованием различных катионных полимеров, с разнообразными результатов26,27,28. Один из ранее исследовании сравнивали эффективность трансдукции этих полимеров, используя лентивирусные векторы; Однако, это был испытан в CD4 клеток+ T16. В одном из этих исследований было показано, что Pb емкостью лучше трансдукции трансформированных лимфоцитов и дендритные клетки, по сравнению с26декстрана. В другом исследовании было показано, что декстран способствует более высокой эффективности трансдукции чем другие усилители в клетках человека B и T клетки16. Настоящее исследование является первым в своем роде, насколько нам известно, что проанализировали и сравнили трансдукции потенциала различных полимеров в человека и мышиных первичной НК-клеток.
Transductions на основе декстрана ген может потребовать минимум двух раундов transductions. Эти результаты показывают, что один раунд трансдукции достаточно, чтобы достигать 40% положительно transduced клеток, который увеличивается до 100% следующих двух раундов трансдукции (данные не показаны). Одна из основных задач в преобразователя NK клеток является способность этих клеток сохранить выражение гена transduced. Текущие результаты показывают, что трансдукции первичных НК-клеток с декстрана является стабильным и что НК-клеток, которые выращиваются в присутствии IL-2 может удерживать вектора и поддерживать трансген выражение для четырех недель (данные не показаны). Необходимы дополнительные эксперименты для анализа эффективности трансдукция и изучить параллельные выражение нескольких трансгенов.
Клиническая эффективность терапии иммунных на основе клеток рака проверяется несколько учреждений. АВТОМОБИЛЬ преобразованы Т-клетки обеспечивают возобновление обещание для болезни и рецидивов бесплатно восстановления по сравнению с обычными лечения больных раком. В рамках innate иммунных реакций НК-клетки не требуют предварительного информирования посредничать их эффекторных функций, в том числе противоопухолевую цитотоксичность. Вследствие их быстрого реагирования НК-клетки являются идеальным эффекторных лимфоцитов подмножество посредником эффективно на основе ячеек Рак иммунотерапия. Несмотря на их позитивные атрибуты в опухоли признания и ликвидации технические препятствия, касающиеся генетической манипуляции, чтобы доставить трансгенов ограничить максимально клинического использования НК-клеток.
Электропорация мРНК для экспрессии экзогенных генов очень эффективна и имеет лучшие результаты. Однако утилита мРНК ограничена, поскольку они позволяют только переходные экспрессии генов интерес и тем самым не подходят для клинического применения. Антиретровирусные трансдукции NK клеток является менее эффективным, как это требует несколько раундов трансдукции; Кроме того ретровиральных векторов не передают в-деления клетки. Единственный перспективный подход для стабильной трансген доставки является использование лентивирусные векторы.
Вообще это исследование обеспечивает эффективный метод для доставки трансгенов в первичных НК-клеток, без ущерба для их эффекторных функций. Этот протокол делает NK на основе ячеек Рак иммунотерапия высокоэффективной и применимо для новых клинических испытаний. Будущие эксперименты необходимо проверить эффективность данного метода в НК immunotherapies на основе клеток рака.
Авторы утверждают не финансовый конфликт интересов.
Мы благодарим Lucia Саммарко и ее Лулу лимонада стенд для вдохновения, мотивации и поддержки. Эта работа частично поддержали NIH R01 AI102893 и CA179363 по с.м R01 NCI (.); NHLBI-HL087951 (С.Р.); НИЗ CA151893-K08 (M.J.R.); NCI 1R01CA164225 (L.W); Алекса Лимонад Стенд Фонд (с.м.); HRHM программа Фонда Макк (с.м.; С.Р.; M.S.T); Фонд семьи Николая (с.м.); Семья Gardetto (с.м.); Ученые Hyundai программа (САС); Надежда Hyundai на колесах (с.р.); МАКК фонд (САС и с.м.); Детская научно-исследовательский институт, MCW (с.р.); и Кэти Фогерти Даффи премии (M.J.R.).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Dextran | Sigma-Aldrich | 90-64-91-9 | |
polybrene (Pb) | Sigma-Aldrich | TR-1003 | |
protamine sulfate (PS) | Sigma-Aldrich | p3369 | |
Trypsin | Corning | 25-052-CI | |
RPMI1640 | Corning | 10-040-CV | |
Fetal Bovine Serum | ATALANTA | S11150 | |
Penicillin | Corning | 30-001-CI | |
B-mercaptoethanol | SIGMA | M3148 | |
sodium pyruvate | Corning | MT25000CI | |
Interferon gamma (IFN-γ ) | eBioscience | 14-7311-85 | |
Propidium lodding staining solution | BD | 51-66211E | |
Lipofectamine 3000 | Thermo Fisher | L3000015 | |
Isoflurane | PHOENIX | NDC 57319-559-05 | |
NK cell negative selection kit | Stem Cell | 19855 | |
Yac-1 | ATCC | TIB-160 | |
K562 | ATCC | CCL-243 | |
Mice | Jakson | 664 | |
293T cells | ATCC | CRL-3216 | |
T75 flasks | Cornnig | 430641U | |
antibody-based negative selection kits | Stem Cell | 19055 | |
51Chromium (Cr)-release assays | perkin elmer's | NEZ030 | |
ELISA kits | Ebioscience | 00-4201-56 | |
Sodium Butyrate | Sigma | 5887-5G | |
Linear polyethylenimine | polysciences | 23966-2 | |
Ficoll | GE Life Science | 17-1440-03 | |
HBSS | Corning | 21-022-CV |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены