Method Article
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
Burada, bir ADCC biyo-tahlil kiti kullanarak antikora bağımlı, hücre aracılı sitotoksisite (ADCC) testi için bir protokol sunuyoruz. Bu yöntem, ADCC mekanizmasını aydınlatmak ve kanser immünoterapisinde antikorların terapötik potansiyelini değerlendirmek için değerli bir araç sunmaktadır.
Antikora bağımlı, hücre aracılı sitotoksisite (ADCC) yöntemi, kanser immünoterapisinde terapötik antikorların etkinliğini değerlendirmek için önemli bir araçtır. Kanser hücrelerinde ADCC aktivitesinin değerlendirilmesi, antikor bazlı tedavilerin geliştirilmesi ve optimizasyonu için gereklidir. Burada, efektör hücreler olarak tiroid kanseri hücrelerini kullanarak ADCC reaksiyonunun kantitatif değerlendirmesi için bir ADCC biyo-tahlil kitinin kullanılması için metodolojik bir yaklaşım öneriyoruz. Protokol, terapötik bir antikor varlığında efektör hücrelerin hedef kanser hücreleri ile farklı oranlarda ko-kültürünü içerir. Bu deneyde kullanılan ADCC biyotahlil kiti, Aktive Edilmiş T hücresi (NFAT) yanıt elemanlarının Nükleer Faktörünün kontrolü altında bir lusiferaz raportör genini eksprese eden genetik olarak tasarlanmış efektör hücreleri içerir. Yüzey antijeninin hedef hücreler üzerindeki antikorlar ve efektör hücreler ile bağlanması üzerine, efektör hücreler lusiferaz salgılar ve lüminesans sinyalinin ölçümü yoluyla sitotoksisitenin ölçülmesini sağlar. Konvansiyonel ADCC testlerinin aksine, bu yöntem hedef antijenin antikorlar ve efektör hücrelerle bağlandığını kanıtladı ve bu da kısa sürede güvenilir sonuçlar üretebildi.
Antikora bağımlı, hücre aracılı sitotoksisite (ADCC), antikorların bağışıklık aracılı hücre öldürme etkileri gösterdiği önemli bir mekanizmadır 1,2,3. Bağışıklık hücreleri, hedef hücrelerin yüzey antijenleri ile etkileşime girerek granzimleri, perforini serbest bırakan ve hedef hücre ölümüne yol açan terapötik antikora bağlanarak aktive edilir. Bu bağışıklık hücreleri, doğal öldürücü (NK) hücreleri ve nötrofilleri 2,3,4,5,6,7 içerir. ADCC testi, terapötik antikorun 8,9 etkinliğini değerlendirmek için önemli bir araç haline gelmiştir.
Konvansiyonel ADCC tahlilinde, periferik kan mononükleer hücreleri (PBMC'ler) veya doğal öldürücü hücreler, hedefin hücre ölüm oranını ölçerek terapötik bir antikorun etkinliğini izlemek için efektör hücreler olarak kullanılır. Yöntemimiz, Aktive Edilmiş T hücresi (NFAT) yanıt elemanlarının Nükleer Faktörünün kontrolü altında bir lusiferaz raportör geni eksprese eden genetik olarak tasarlanmış efektör hücreleri içeren bir ADCC biyo-tahlil kiti kullanır. Daha sonra yüzey antijeninin hedef hücreler üzerindeki bağlanmasını antikor ve efektör hücrelerle ölçeriz. Bu yöntem, insan PBMC hücrelerine ihtiyaç duymadan kısa bir süre içinde meydana gelen ADCC reaksiyonuna dayanmaktadır. Deneysel adımlar, terapötik antikorların varlığında efektör hücrelerin hedef hücrelerle ko-kültürünü içerir.
İnkübasyon sırasında, terapötik antikor, hedef hücrelerin yüzeyindeki hedef antijene bağlanır, bu da efektör hücrelerin ve bir antikorun Fc fragmanının bağlanmasına yol açar. Bu, NFAT yanıt elemanını aktive eder ve ADCC reaksiyonunun kantitatif değerlendirmesi için lüminesans sinyallerini serbest bırakır.
Deneyi gerçekleştirmeden önce, hedef hücrelerdeki hedef antijenin ekspresyonu, akış sitometrisi veya western blotlama ile doğrulanmalıdır. Hedef hücreler kültürlenir ve deneyden önce 24 saat boyunca 96 oyuklu plakalara geçirilir. Terapötik bir antikorun farklı konsantrasyonları, hesaplanan efektör-hedef hücre oranını elde etmek için efektör hücrelerin farklı hücre sayıları ile birlikte eklenir.
Bu yöntemdeki anahtar adımlar arasında (1) hedef hücrelerin ve efektör hücrelerin hazırlanması, (2) efektör-hedef hücre oranları, (3) farklı antikor konsantrasyonlarının hazırlanması ve (4) değişen inkübasyon süresi yer alır. İnkübasyondan sonra, lüminesans sinyalleri bir luminometre kullanılarak ölçülür ve ADCC aktivitesinin kantitatif bir okumasını sağlar. ADCC'yi ölçmek için diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında, bu yöntemin çalıştırılması nispeten basittir ve sonuçlar doğrudur.
ADCC raportör biyo-tahlili, ADCC yolu aktivasyonunda hedef antijenin, terapötik antikorun ve bağışıklık hücrelerinin bağlanmasını gösterir. Bu bağlanma, V158 (yüksek afiniteli) varyantı olan FcyRIIIa reseptörü ile stabil bir şekilde eksprese eden FcγRIIIa hücreleri ile efektör hücreler tarafından tasarlanmış Jurkat hücrelerindeki NFAT yolu yoluyla gen transkripsiyonunu aktive eder. NFAT yanıt elemanı, efektör hücrelerde(10,11) lusiferaz ekspresyonuna aracılık eder. ADCC'nin Etki Mekanizmasındaki (MOA) antikorun biyolojik aktivitesi, NFAT yolundan üretilen lusiferaz sinyali ile ölçülür. Efektör hücrelerdeki lusiferaz sinyali - FcγRIIIa reseptörü eksprese eden Jurket hücreleri - bir lüminesans okuyucusu kullanılarak ölçülür (Şekil 1). Testin sinyal-gürültü oranı yüksektir.
1. Hedef hücrelerde EGFR ve VEGFR ekspresyonunun tespiti
NOT: Hedef hücrelerde hedef antijenin ekspresyonunu tespit etmek için western blotlama kullanın.
2. Hedef hücrelerin hazırlanması
3. Terapötik antikorun değişen konsantrasyonlarının hazırlanması
4. Efektör hücrelerin hazırlanması
5. Efektör hücrelerin antikor ve hedef hücrelerle inkübasyonu
6. ADCC aktivitesinin kantitatif okuması
Hedef BHT-101 ve SW-1736 hücrelerinde EGFR ve VEGFR ekspresyonu western blot kullanılarak tespit edildi. EGFR ekspresyonu hem BHT-101 hem de SW-1736 hücrelerinde tespit edildi, ancak VEGFR ekspresyonu tespit edilmedi (Şekil 3).
ADCC biyotahlil kitini kullanarak, hedef hücreler olarak EGFR pozitif hücre hatları, BHT-101 ve SW-1736 kullanarak anti-EGFR antikoru setuksimabın ADCC reaksiyonunu tespit ettik. Bir VEGF inaktivatörü olan bevacizumab, negatif kontrol antikoru olarak kullanıldı. Farklı konsantrasyonlarda antikorlar ve efektör hücreler hedef hücrelerle inkübe edildi. Lüminesans sinyali bir plaka okuyucu kullanılarak tespit edildi (Şekil 2). Cetuximab (anti-EGFR antikor) gruplarında daha yüksek bir ADCC aktivite indüksiyonu foldu bulundu, ancak her iki hücre hattı için Bevacizumab'da (VEGF antagonisti) ADCC aktivitesi görülmedi. Bu, her iki hücre hattı için EGFR hücre dışı membran antijenlerini hedef alan ADCC etkisini gösterdi. Bu yöntem kullanılarak, ADCC reaksiyonu, iki anaplastik tiroid kanseri hücre hattında (BHT101 ve SW1736) Cetuximab varlığında doğrulanmıştır (Şekil 4).
Şekil 1: ADCC biyo-tahlil kiti ile ADCC reaksiyonunu gösteren şematik bir diyagram. Terapötik antikordaki antijen bağlanma bölgeleri, hedef hücrelerdeki yüzey antijenlerine bağlanır. Bu bağlanma, antikorun Fc kısmının, NFAT-RE luc ile genetik olarak tasarlanmış ve efektör hücrelerde bir lüminesans sinyali üreten efektör hücrelerin FcƳRIIIa reseptörlerine bağlanmasına yol açar. Bu şekil, ADCC Reporter Bioassay Core kit kılavuzundan12 izni ile değiştirilmiştir. Kısaltmalar: ADCC = Antikora bağımlı hücre aracılı sitotoksisite; Fc = Parça kristalleşebilir bölge; NFAT = Aktive Edilmiş T Hücresinin Nükleer Faktörü; RE = Yanıt öğesi; luc = lusiferaz. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: ADCC ko-kültür sisteminin 96 oyuklu plaka tasarımının lüminesans okuması ve deneysel diyagramı. Lüminesans sinyalleri bir lüminesans okuyucu tarafından okunur. Sıra A: 1st-9 inci kuyular ADCC Biyotahlil Tamponu içerir. Sıra B: 3rd-8. kuyular BHT101'in ADCC reaksiyon sistemini (hedef hücreler + antikor + efektör hücreler) içerir. 2. kuyu antikorsuzdur. 9. kuyu sadece ADCC Bioassay tamponu içerir. Satır C: 3rd-8. kuyular SW-1736'nın ADCC reaksiyon sistemini (hedef hücre + antikor + efektör hücreler) içerir. 2. kuyu antikorsuzdur. 9. kuyu sadece ADCC Bioassay tamponu içerir. Sıra D: 1st-9 uncu kuyularda Tahlil Tamponu bulunmaktadır. Kısaltmalar: ADCC = Antikora bağımlı hücre aracılı sitotoksisite; AB = ADCC Biyotahlil tamponu; VEGFR = vasküler epitelyal büyüme faktörü reseptörü; EGFR = Epidermal Büyüme Faktörü Reseptörü; mAb = monoklonal antikor. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: BHT-101 ve SW-1736 tiroid karsinomunda western blot kullanılarak EGFR ve VEGFR ekspresyonunun saptanması. EGFR ekspresyonu, ancak VEGFR değil, her iki hücre hattında da tespit edildi. Yükleme kontrolü olarak B-aktin kullanıldı. Kısaltmalar: EGFR = epidermal büyüme faktörü reseptörü; VEGFR = vasküler epidermal büyüme faktörü. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: ADCC aktivitesinin katlanma indüksiyonu. (A) Tiroid kanseri hücre hattı BHT-101, anti-EGFR antikoru Cetuximab'ın varlığında bir ADCC etkisi gösterir. (B) Tiroid kanseri hücre hattı SW-1736, anti-EGFR antikoru Cetuximab'ın varlığında bir ADCC etkisi sergiler. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Burada, terapötik bir antikorun ADCC reaksiyonunu değerlendirmek için ADCC Biyoassay yöntemini sunduk. Yöntem basittir ve ölçüm için basit bir "ekle-karıştır-oku" formatı kullanır.
Deneyi yapmadan önce, hedef hücrelerdeki hedef antijenin ekspresyonu, akış sitometrisi veya western blotlama ile doğrulanmalıdır. Akış sitometrisi, yüzey antijenini tespit etmek için daha iyi bir araç olacaktır. Bununla birlikte, akış sitometrisinin kullanılması hücreleri strese sokabilir, apoptoza neden olabilir ve hücrenin canlılığını ve dolayısıyla genel analizi etkileyebilir. Ayrıca, batı lekelemeden daha pahalıya mal olur. Bu deneyde, hedeflenen antijenler bilinen hücre yüzeyi antijenleri olduğu için daha hızlı ve daha uygun maliyetli bir yöntem olarak western blotlama kullandık.
Efektör hücreler olarak, FcγRIIIa reseptörünü, V158 (yüksek afinite) varyantını ve ateşböceği lusiferazın ekspresyonunu yönlendiren bir NFAT yanıt elemanını kararlı bir şekilde eksprese eden tasarlanmış Jurkat hücreleri kullanıldı. NFAT yolunun aktivasyonu, lusiferaz üretimi ile sonuçlanır ve aktivitesi, lüminesans okuması şeklinde ölçülür. Sinyal aynı zamanda ADCC'nin aktivitesini de temsil eder.
İlk olarak, hedef hücreler (T), nemlendirilmiş bir CO2 inkübatörde 37 ° C'de 6 saat boyunca 96 oyuklu plakalarda değişen miktarlarda antikor varlığında efektör hücreler (E) ile inkübe edilir. Sinyali optimize etmek için 5:1'lik efektör: hedef oranı kullanılır. Örneğin, 15.000 hedef hücreye 75.000 efektör hücre eklendi. İnkübasyonun sonunda, her bir oyuğa Bio-Glo lusiferaz tahlil reaktifi eklenir, 30 dakika inkübe edilir ve lüminesans (RLU, bağıl lusiferaz birimleri) bir lüminesans plakası okuyucusu kullanılarak ölçülür.
Bu protokoldeki temel kritik adımlar şunlardır: (1) Efektör hücrelerin işlenmesi. Hücre şişesi, çözdürme işlemi sırasında ters çevrilmemeli, hafifçe sallanmalı ve istenmeyen hücre ölümünü önlemek veya biyolojik algılama performansını etkilemek için çözüldükten hemen sonra kullanılmalıdır. (2). Lüminesans ölçümleri için şeffaf, düz tabanlı beyaz polistiren 96 oyuklu mikroplakaların kullanılması önemlidir, çünkü lüminesans okuyucunun altından yakalanır.
Bu çalışmada, anti-EGFR antikoru olan setuksimabın hedef hücre miktarına ve antikor konsantrasyonuna bağlı olarak daha güçlü ve daha zayıf ADCC reaksiyonlarını gözlemledik. Zayıf ADCC reaksiyonlarının kalibrasyonunu ele almanın bazı nedenleri: (1) ADCC raportör biyo-tahlilinin okumaları, bu çalışmanın ADCC reaksiyon sisteminde kuyu başına sabit sayıda 75.000 hücre bulunan efektör hücrelerden (E) gelir. Bu nedenle, hedef hücrelerin (T) kalitesini optimize etmek, geliştirilebilecek bir husustur. Bu çalışmadaki E:T oranı 5:1 idi ve bu oran 20:1'e kadar ayarlanabiliyordu. (2) Antikor konsantrasyonu da ADCC reaksiyonunu etkileyen önemli faktörlerden biridir. Optimal konsantrasyon aralığını keşfetmek için antikorların seri seyreltilmesi yoluyla ayarlamalar yapılabilir, böylece ADCC raporunda maksimum yanıt elde edilir. (3) Antikorların, hedef hücrelerin ve efektör hücrelerin kuluçka süresi de deneysel sonuçlar için çok önemlidir. Bu çalışmada, optimal ADCC reaksiyonunu elde etmek için 24 saate kadar uzatılabilen 6 saat inkübe ettik. (4) Ek olarak, ADCC testi için tampon çözeltisinin (düşük IgG) konsantrasyonunun da araştırılması gerekir. ADCC yanıtı için optimal serum konsantrasyonu %1 ila %10 aralığında elde edilebilir.
Bu deneysel yöntem hızlı ve anlaşılırdır ve basit bir "ekle-karıştır-oku" protokolü aracılığıyla bir gün içinde tamamlanmasına izin verir. Sonuçlar stabildir ve toplu teste uygundur. Bununla birlikte, bu biyo-tahlil kiti, efektör hücreler olarak PBMC veya NK hücrelerini kullanan geleneksel ADCC yöntemleri gibi hücre ölümünü tespit etmez12,13. Bunun yerine, efektör hücreler olarak Jurkat hücrelerini eksprese eden FcγRIIIa reseptörü kullanır, bu da hücreler genetik olarak değiştirildiği için daha pahalıya mal olur. Geleneksel ADCC deneylerine13,14 kıyasla, sağlıklı bireylerden kan bağışı gereksinimini ortadan kaldırır ve bağışıklık hücrelerinin çıkarılmasının karmaşık sürecini önler, böylece sonuçları etkileyebilecek bireysel varyasyonları azaltır. Tespit edilen lüminesans sinyalleri, hedef hücrelerin gerçek ölümünden değil, efektör hücrelerin hedef hücrelere bağlanmasından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, standart ADCC tespit yöntemlerine kıyasla tutarsızlıklar olabilir. Ayrıca, tripsinden daha pahalı olan hücre ayrışma tamponu, zar bütünlüğünü korumak için yapışık hücreleri ayırmak için kullanılır.
ADCC raportör gen analizi, terapötik antikor ilaçlarının kitle tespiti için bir etkinlik analizi yöntemi olarak hizmet eden mükemmel doğruluk ve stabilite gösterir. Aynı zamanda terapötik moleküllerin karakterizasyonu ve süreç geliştirme için kritik bir analiz yöntemi olarak da işlev görebilir15.
Özetle, ADCC önemli bir immün mekanizmadır ve ADCC'nin kantitatif tespiti immünoterapi alanında büyük önem taşımaktadır. Bu deneysel yöntem, ADCC15'in kantitatif ölçümü için etkili bir araç sunar.
Tüm yazarlar herhangi bir çıkar çatışması beyan etmez.
Bu çalışmayı desteklediği için Prof. Zeng'e (IMCB, A*STAR) minnettarız. Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (NSFC) Gençlik Vakfı (82202231) ve Çin'in Zhejiang Eyaleti Tıp ve Sağlık Bilimi ve Teknolojisi Projesi (2021KY110,2024KY824) tarafından desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.5% Trypsin-EDTA | Gibco | 15400-054 | Dilute 10x in PBS to make 0.05% Trypsin |
1x Tris Buffer Saline (TBS) | 1st BASE | BUF-3030-1X1L | For membrane washing in western blotting |
1.5 M Tris Buffer, pH 8.8 | 1st BASE | BUF-1419-1L-pH8.8 | For SDS gel preparation |
2-Mercaptoethanol | Sigma Aldrich | M7522-100ML | For sample preparation of western blotting |
30% Acrylamide/Bis solution | Bio-Rad | #1610158 | For SDS gel preparation |
4x Laemmli Buffer | Bio-Rad | #1610747 | For sample preparation of western blotting |
96-well white polystyrene microplate with clear flat bottom | Corning Incorporated | 3610 | For ADCC assay |
ADCC Bioassay Effector cells (0.65 mL) | Promega | G7011 | Includes in ADCC reporter bioassay core kit (Promega G7010), 1 x 1 vial |
ADCC reporter bioassay core kit | Promega | G7010 | Mentioned as ADCC bioassay kit for ADCC assay in this experiment |
Ammonium Persulfate | Sigma Aldrich | A3678-25G | For SDS gel preparation |
Bevacizumab (Humanized Anti VEGF-antibody) | MVASI | - | Use as negative control antibody in ADCC asssay |
BHT-101 | Leibniz Institute DSMZ | ACC279 | Human anaplastic papillary thyroid cancer cell line |
Bio-Glo Luciferase Assay Buffer | Promega | G7941 | Includes in ADCC reporter bioassay core kit (Promega G7010), 1 x 10 mL |
Bio-Glo Luciferase Assay Substrate (Lyophilized) | Promega | G7941 | Includes in ADCC reporter bioassay core kit (Promega G7010), 1 x 1 vial |
Cell scraper | GenFollower | GD00235 | To remove cell from culture flask |
Cetuximab (Chimeric anti-EGFR antibody) | ERBITUX | - | Use as therapeutic antibody in ADCC assay |
Chemiluminescent HRP substrate | Merck Millipore | WBKLS0500 | For protein detection in western blotting |
Distilled water | Gibco | 15230-162 | For SDS gel preparation |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Gibco | 10270-106 | Culture media supplement |
iBright CL1500 imaging system | Thermo Scientific | 2462621100038 | For protein detection in western blotting |
L-glutamine, 200 mM | Gibco | 25030-081 | Culture media supplement |
Low IgG Serum | Promega | G7110 | Includes in ADCC reporter bioassay core kit (Promega G7010), 1 x 4 mL |
Megafuge 8R | Thermo Scientific | 42876589 | Centrifuge |
Mouse anti-EGFR monoclonal antibodies | BD Biosciences | 610016 | Primary antibody in western blotting |
Mouse anti-VEGFR monoclonal antibodies | BD Biosciences | 571194 | Primary antibody in western blotting |
non-enzymatic cell dissociation buffer | Sigma Aldrich | C5789-100ML | For cell harvesting from T75 flask |
Penicillin-Streptomycin | PAN Biotech | P06-07100 | Antibacterial for culture media |
Phosphate Buffered Saline (PBS), pH 7.2, Sterile filtered | 1st BASE | CUS-2048-1x1L | Use as washing solution for cells |
Pierce BCA assay kit | Thermo Scientific | 23225 | To measure protein concentration |
Protease and phosphatase inhibitor | Thermo Scientific | A32959 | For protein digestion in sample preparation for western blotting |
PVDF membrane (Immobilin-P) | Merck Millipore | IPVH00010 | For protein transfer in western blotting |
Rabbit anti-mouse IgG, Fcγ HRP-conjugated secondary antibody | Jackson ImmunoResearch | 315-035-046 | Secondary antibody in western blotting |
Roswell Park Memorial Institute (RPMI) medium | Capricorn Scientific | RPMI-XA | Cell culture media |
RPMI-1640 | Promega | G7080 | Includes in ADCC reporter bioassay core kit (Promega G7010), 1 x 36 mL |
Skim milk powder | Merck Millipore | 70166-500G | For membrane blocking in western blotting |
Sodium Dodecyl Sulfate | 1st BASE | BIO-2050-500g | For SDS gel preparation |
SW-1736 | Cytion | 300453 | Human thyroid squamous cell cancer cell line |
T75 culture flasks | SPL Lifesciences | 70075 | Cell culture flask |
Tecan Multimode Reader model Spark 10M | Tecan | 1607000294 | for luminicence quantification |
TEMED | Bio-Rad | #1610801 | For SDS gel preparation |
Tween-20 | Promega | H5151 | For membrane washing in western blotting |
Vi-cell XR cell viability analyzer | Beckman Coulter | AL15072 | Cell counter |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır