Method Article
Здесь мы показываем терапевтический потенциал антиангиогенных опухолевых нейтрофилов после их передачи в опухолевых мышей. Этот протокол может быть использован для манипулирования активностью нейтрофилов ex vivo и для последующей оценки их функциональности in vivo при разработке опухолей. Это подходящая модель для изучения потенциальных иммунотерапии на основе нейтрофилов.
Вклад нейтрофилов в регуляцию опухолевого генеза становится все более внимания. Эти клетки неоднородны, и в зависимости от среды опухоли может обладать про- или противоопухолевой способности. Одним из важных цитокинов, регулирующих функции нейтрофилов в опухолевом контексте, являются интерфероны i типа. При наличии интерферонов нейтрофилы приобретают противоопухолевые свойства, в том числе цитотоксичность или стимуляцию иммунной системы. И наоборот, отсутствие интерферона сигнализации приводит к заметной проопухолевой активности, характеризующейся сильной стимуляцией опухолевого ангиогенеза. Недавно мы могли бы продемонстрировать, что проангиогенные свойства нейтрофилов зависят от активации никотинамидаф фосфорибозилтрансферазы (NAMPT) сигнальный путь в этих клетках. Ингибирование этого пути у опухолевых нейтрофилов приводит к их мощному антиангиогенного фенотипу. Здесь мы демонстрируем нашу недавно созданную модель, позволяющую in vivo оценивать опухолевый потенциал манипулируемых опухолевых нейтрофилов (TANs). Вскоре, про-ангиогенных опухолевых опухолей связанных нейтрофилов могут быть изолированы от опухолевых интерферон-дефицит мышей и повторно поляризованы в анти-ангиогенный фенотип путем блокирования NAMPT сигнализации. Ангиогенная активность этих клеток может быть впоследствии оценена с помощью аортического кольца. Антиангиогенные TANs могут быть переданы в опухолевых диких получателей типа и рост опухоли должны контролироваться в течение 14 дней. На день 14 мышей приносятся в жертву, опухоли удаляются и разрезаются с их васкуляризацией. В целом, наш протокол предоставляет новый инструмент для in vivo оценки ангиогенной способности первичных клеток, таких как опухолевые нейтрофилы, без необходимости использования искусственных моделей линии нейтрофилов. Vc
Интерфероны типа I (IFNs) играют важную роль в стимуляции реакции хозяев на неоплазию, так какотсутствие сигнализации типа I IFN приводит к значительно повышенному росту опухоли 1. Одним из механизмов, участвующих в этом процессе является регуляция опухолевой активности опухолевых нейтрофилов, которая контролируется колони-стимулирующим фактором 3-го рецептора (CSF3R) вниз по течению сигнализации2. Колония-стимулирующий фактор 3 (CSF3), или гранулоцит колонии стимулирующий фактор, было показано, чтобы активировать сигнализации с участием никотинамида фосфорибозилтрансферазы (NAMPT)3,4. NAMPT является ограничение скорости ферментдля никотинамидад аденин динуклеотид синтез, который повышает гликолиза и регулирует ремонт ДНК, экспрессия генов, и стресс ответ содействия выживанию раковых клеток и пролиферации5. NAMPT является overexpressed в нескольких типах рака, в том числе колоректального, яичников, молочной железы, желудка, рака предстательной железы и глиомы6. NAMPT имеет важное значение не только для опухолевых клеток, но и для широкого спектра других типов клеток, которые присутствуют в опухолях, таких как миелоидные клетки - это диски их дифференциации4, ингибирует апоптоз и стимулирует выражение нескольких цитокинов или матричных деградирующих ферментов у макрофагов7.
Связанные с опухолями нейтрофилы представляют собой важные модуляторы роста опухоли. Функции TAN сильно зависят от типа I IFN доступности, так как эти цитокины премьер противоопухолевой активности нейтрофилов. Напротив, отсутствие IFNs поддерживает опухолевую активацию этих клеток, особенно их проангиогенные свойства. В согласии с этим, мыши, дефицит которых в IFNs развиваются значительно больше и лучше васкуляризированных опухолей, которые сильно проникли с про-опухолевых / про-ангиогенных нейтрофилов1,2,8, 9,10. Важно отметить, что такие проангиогенные TANs показывают повышенную активность NAMPT, предлагая свою существенную роль в про-опухолевой поляризации нейтрофилов.
Истощение нейтрофилов с использованием антител Ly6G или ингибирование их миграции (CXCR2 антитела) приводит к снижению ангиогенеза опухоли, роста и метастазов1,8. Тем не менее, генерируемые моноклональные антитела иммуногенны, а их введение связано с целым рядом опасных для жизни побочных эффектов11. Лечение с помощью небольших молекул, таких как ингибитор NAMPT FK866, который модулирует нейтрофил опухолевого генетики, может помочь избежать таких осложнений. К сожалению, фармакологическое системное ингибирование NAMPT, рядом с его терапевтическим воздействием на рост опухоли, приводит к тяжелым побочным эффектам, включая желудочно-кишечную токсичность и тромбоцитопению. Таким образом, системное применение ингибиторов NAMPT не представляется возможным12,13,14.
По этой причине мы предлагаем здесь протокол, в котором деятельность NAMPT блокируется непосредственно в изолированных TANs. Такие противоопухолевые нейтрофилы затем приемные передаются в опухолевый хозяин. Этот протокол поможет избежать системных токсических побочных эффектов соединений, в то время как его влияние на клетки-мишени будет устойчивым.
Все процедуры, в том числе и животные, были одобрены регулирующими органами: LANUV (Landesamt f'r Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW) и Regierungspr'sidium Тюбинген, Германия. Все манипуляции следует проводить в стерильных условиях (под ламинарным капотом) с использованием стерильных реагентов и инструментов (шприцы, ножницы, щипцы, одноразовые скальпели, блюда Петри).
ПРИМЕЧАНИЕ: Общая схема протокола отображается на рисунке 1.
1. Подготовка линии клеток меланомы B16F10
2. Аллогенная модель опухоли у мышей
3. Изоляция TAN
4. Ингибирование NAMPT в TANs in vitro
5. Оценка ангиогенных свойств TANs с использованием аортического кольца
6. Приемная передача обработанных нейтрофилов в аллогенной модели опухоли
7. Измерение роста опухоли, гистологическое обследование
Используя описанную здесь процедуру, Ifnar1-/- нейтрофилы были выделены из опухолей и обработаны ингибитором NAMPT FK866 за 2 ч. Необработанные Ifnar1-/- нейтрофилы были использованы в качестве контроля. Эффектность лечения оценивалась с помощью аортического кольца, который отражает ключевые шаги, связанные с ангиогенезом (деградация матрицы, миграция, распространение, реорганизация). Мы могли бы продемонстрировать, что FK866-обработанных нейтрофилов имеют значительно сниженную способность стимулировать формирование аорты ветви, по сравнению с необработанными клетками(рисунок 3A, 3B). FK866-обработанные анти-ангиогенные нейтрофилы были введены subcutaneously в опухолевых мышей (в день 0 фланга и день 2 i.v.). Мы могли бы наблюдать значительно нарушенный рост опухоли, по сравнению с мышами, вводимыми необработанным Ifnar1-/- нейтрофилы(рисунок 4A,4B). Гистологическое исследование извлеченных опухолей доказало значительное подавление ангиогенеза у опухолей, изолированных от мышей, обработанных TANs, по сравнению с теми, которые вводят необработанным Ifnar1-/- нейтрофилов ( Рисунок 5A ,B).
Рисунок 1. Схема протокола. Шаг 1. Приготовление линии клеток меланомы B16F10; 2. Аллогенная модель опухоли у мышей; 3. Изоляция Танов от опухолей; 4. Ингибирование NAMPT в TANs in vitro; 5. Оценка ангиогенных свойств ТаНо в аортном кольце; 6. Приемная передача обработанных нейтрофилов в аллогенной опухолевой модели; 7. Мониторинг роста опухоли, гистологическое обследование. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 2. Стратегия Gating для сортировки TANs. CD11bи Ly6Gпривет живые нейтрофилы сортируются из опухолей с чистотой 95%. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 3. Подавление ангиогенных свойств TANs после лечения FK866. Ангиогенные свойства отсортированных Ifnar1-/-TANs, обработанных FK866 или со средой, оценивались с помощью аорты- асссея. Формирование филиала контролировалось в течение 14 дней, репрезентативные результаты на день 14 представлены(A). Лечение FK866 значительно уменьшило количество эндотелиальных ветвей (B). Данные отображаются в виде медианного, межквартильного диапазона и мин-макса, зпл/0.05. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 4. Отсталость роста опухоли после приемной передачи FK866-обработанных нейтрофилов. Оценивалось влияние TANs на рост опухоли. TANs были изолированы, обработаны с FK866 и введены в опухолевых мышей, как описано выше. На днях 14 мышей были принесены в жертву, опухоли удалены и проанализированы. Ifnar1-/- Сравнивались TANs, обработанные FK866 и контрольом. (A) Рост опухоли был измерен, (B) масса опухоли и (C) размер были оценены. Данные отображаются в виде медианного, межквартильного диапазона и мин-макса, зпл/0.05. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 5. Подавленная тумороистская васкуляризация после приемной передачи ФК866-леченных нейтрофилов. Опухоли были выделены, как описано выше (рис 4). Созревание судов оценивалось с использованием антисма антител (зрелых сосудов) и антигамма-ламинина (эндотелиальных клеток). (A) Представитель окрашивания опухолей показаны: SMA (зеленый), ламинин (красный). Шкала баров: 50 мкм. (B) Количественная сосудистая опухоль после принятия передачи TANs культивируется с FK866 (зеленый) или средний (красный) Данные показаны как средний, межквартильный диапазон и мин-макс, ЗРП;0.05. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Несмотря на прогресс в хирургическом и фармакологическом лечении рака, успешная терапия остается проблемой. Поскольку иммунные клетки, как известно, играют важную роль в регуляции роста опухоли, новые методы, ингибирующие опухолевость таких клеток должны быть установлены. Здесь мы демонстрируем новый подход к подавлению роста опухоли с помощью приемной передачи антиангиогенных опухолевых нейтрофилов. Селективная таргетинг проангиогенной сигнализации NAMPT в TANs, используя ингибитор FK866, предотвращает побочные эффекты, которые наблюдаются при системном лечении FK866.
Наиболее важной частью протокола является необходимость использования свежеизолированных первичных нейтрофилов. Нейтрофилы являются короткоживущими клетками, переживающими апоптоз или активированными во время процедуры изоляции. Murine нейтрофилы должны храниться в 4-C средств массовой информации во всех этапах изоляции, в том числе сортировки клеток. Изоляция нейтрофилов должна быть выполнена как можно скорее, и эксперимент не следует приостанавливать. Использование Fc-block позволяет уменьшить неспецифическое окрашивание клеток с высоким выражением fc-receptor, как клетки NK. Мы также рекомендуем свести к минимуму количество флуоресцентных конъюгированных антител, чтобы упростить стратегию gating и избежать активации нейтрофилов из-за связывания антител.
Ограничивающим шагом протокола является изоляция живых нейтрофилов от опухолей из-за относительно низкого количества этих клеток в опухолях (не более 1% одиночных живых клеток в меланоме). Это может быть возможно только с помощью сортировки на основе цитометрии потока. В то же время, использование нейтрофилов крови для этого протокола следует избегать из-за лишь незначительной регуляции экспрессии NAMPT и их низкой функциональности, которая изменяется при прибытии опухолевых тканей16. Возможно, для того, чтобы использовать нейтрофилы крови, они должны быть ранее активированы с помощью опухолевых факторов роста.
Чтобы избежать нейтрофила апоптоза, рекомендуется кратковременное лечение FK866 (2-4 ч), так как оно не оказывает влияния на жизнеспособность TANs, в то время как длительное лечение вызывает нейтрофил апоптоз16. В целом, протокол демонстрирует потенциал ex vitro манипулируемых антиангиогенных нейтрофилов для функционального подавления роста опухоли в модели опухоли меланомы мыши.
Авторам нечего раскрывать.
Наша работа была поддержана грантами от Deutsche Krebshilfe, Грант номер: 111647, и Немецкий научно-исследовательский совет (DFG), Номер гранта: JA 2461»2-1.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
15 ml tubes | Sarstedt AG & Co., Nümbrecht, Germany | 62,554,502 | |
50 ml tubes | Cellstar, Greiner Bio One International GmbH, Frickenhausen, Germany | 227261 | |
5ml / 10ml / 25ml sterile tipps for the automatic pipette | Cellstar, Greiner Bio One International GmbH, Frickenhausen, Germany | 6006180 / 607180 / 760180 | |
6 well flat-bottom cell culture plates | Sarstedt AG & Co., Nümbrecht, Germany | 833,920 | |
96 well flat-bottom cell culture plates | Cellstar, Greiner Bio One International GmbH, Frickenhausen, Germany | 655180 | |
96 well U-bottom cell culture plates | Cellstar, Greiner Bio One International GmbH, Frickenhausen, Germany | 65018 | |
AMG EVOS fl digital inverted microscope | AMG, Bothel, U.S. | ||
anti-mouse CD11b | BD Pharmigen, Becton Dickinson, Franklin Lakes, U.S. | 553312 | clone M1/70, APC-conjugated, 0.2mg/mL |
anti-mouse Ly6G | BioLegend, California, U.S. | 127608 | clone 1A8, PE-conjugated, 0.2mg/mL |
BD FACS AriaII | BD Biosciences, Becton Dickinson, Franklin Lakes, U.S. | cell sorter | |
Caliper | Vogel Germany, Kevelaer, Germany | ||
Casy cell counter | Innovatis, Roche Innovatis AG, Bielefeld, Germany | ||
Cell Trics 50µm / 100 µm sterile filters | Sysmex Partec GmbH, Goerlitz, Germany | 04-004-2327 / 04-004-2328 | |
Centrifuge Rotina 420 R | Andreas Hettich, Tuttlingen, Germany | 4706 | |
Collagenase D | Sigma-Aldrich/Merck, Darmstadt, Germany | 11088858001 | |
DAPI (4',6-Diamidino-2-Phenylindole, Dilactate) | BioLegend, California, U.S. | 422801 | Stock: 5mg/ml |
Dispase I | Sigma-Aldrich/Merck, Darmstadt, Germany | D4818-2MG | |
DMEM | Gibco, Life Technologies/Thermo Fisher Scientific, Massachusetts, U.S. | 41966-029 | DMEM complete: DMEM + 10% FBS + 1% penicillin-streptomycin |
DMSO (Dimethylsufoxide) | WAK-Chemie Medical GmbH, Steinbach, Germany | WAK-DMSO-10 | CryoSure-DMSO |
DNase I | Sigma-Aldrich/Merck, Darmstadt, Germany | DN25-100MG | |
DPBS | Gibco, Life Technologies/Thermo Fisher Scientific, Massachusetts, U.S. | 14190-094 | |
Endothelial cell growth medium | PromoCell, Heidelberg, Germany | c-22010 | |
FBS (Fetal Bovine Serum) | Biochrom, Berlin, Germany | S0115 | |
Fc-block (Anti-mouse CD16/32) | BD Pharmingen, Becton Dickinson,Becton Dickinson, Franklin Lakes, U.S. | 553142 | clone 2.4G2, Stock: 0.5mg/mL |
FK 866 hydrochloride | Axon Medchem, Groningen, Netherlands | Axon 1546 | Stock: 100 mM |
Goat Anti-Rabbit IgG H&L | Abcam, Cambridge, U.K. | ab97075 | Cy3-conjugated, Stock: 0.5 mg/mL |
Heracell 240i CO2 Incubator | Thermo Fisher Scientific, Waltham, U.S. | 51026334 | |
IMDM | Gibco, Life Technologies/Thermo Fisher Scientific, Massachusetts, U.S. | 12440-053 | IMDM complete: IMDM + 10% FBS + 1% penicillin-streptomycin |
Isis GT420 shaver | B. Braun Asculap, Suhl, Germany | 90200714 | |
Matrigel Matrix basement membrane | Corning Life Sciences, Amsterdam, Netherlands | 7205011 | |
Microtome Cryostat Microm HM 505 N | Microm International GmbH, Walldorf, Germany | ||
Monoclonal Anti-Actin, α-Smooth Muscle | Sigma-Aldrich/Merck, Darmstadt, Germany | F3777 | FITC-conjugated, no information about stock concentration |
Needles 0.4 mm x 16 mm | BD Microlance, Becton Dicson, Becton Dickinson, Franklin Lakes, U.S. | 302200 | |
Neomount | Merck, Darmstadt, Germany | HX67590916 | |
Normal goat serum | Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, U.S. | 005-000-121 | |
Penicillin Streptomycin | Gibco, Life Technologies/Thermo Fisher Scientific, Massachusetts, U.S. | 15140-122 | |
Pipetus automatic pipette | Hirschmann Laborgeräte, Eberstadt, Germany | 9907200 | |
ProLong Gold Antifade Mountant with DAPI | Invitrogen, Thermo Fisher Scientific, Massachusetts, U.S. | P36935 | |
rabbit anti mouse Laminin gamma 1 chain | Immundiagnostik, Bensheim, Germany | AP1001.1 | No information about stock concentration |
StemPro Accutase | Gibco, Life Technologies/Thermo Fisher Scientific, Massachusetts, U.S. | A1105-01 | |
Sterile disposal scalpel (no. 15) | MedWare, Naples, U.S. | 120920 | |
Syringes 1 ml | BD Plastipak, Becton Dickinson, Franklin Lakes, U.S. | 303172 | |
Syringes 10 ml | BD Discardit II, Becton Dickinson, Franklin Lakes, U.S. | 309110 | |
T75 sterile cell culture flasks | Sarstedt AG & Co., Nümbrecht, Germany | 833,911,302 | |
Tissue-Tek O.C.T. Compound | Sakura Finetek, Torrance, U.S. | 4583 | |
Zeiss AxioObserver.Z1 Inverted Microscope with ApoTome Optical Sectioning | Carl Zeiss, Oberkochen, Germany |
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