Et humant perifert blod mononukleære celle (PBMC) Enpodet humaniseret xenograft model for translational immuno-onkologi (I-O) forskning
Summary
Vi beskriver et humant perifert blod mononukleære celle (PBMC)-baseret humaniseret xenograft musemodel for Translationel immuno-onkologiske forskning. Denne protokol kan tjene som en generel retningslinje for fastlæggelse og karakterisering af lignende modeller for I-O-terapi vurdering.
Abstract
Opdagelsen og udviklingen af immuno-onkologi (i-O) terapi i de seneste år udgør en milepæl i behandlingen af kræft. Men, behandling udfordringer fortsætter. Robuste og sygdoms relevante dyremodeller er vitale ressourcer til fortsat præklinisk forskning og udvikling med henblik på at imødegå en række yderligere immun kontrolpunkter. Her beskriver vi et humant perifert blod mononukleære celle (PBMC)-baseret humaniseret xenograft model. BGB-A317 (Tislelizumab), et forsøgs humant anti-PD-1-antistof i den sene kliniske udvikling, bruges som et eksempel til at diskutere platforms opsætning, model karakterisering og vurderinger af lægemiddel effektivitet. Disse humaniserede mus støtter væksten af de fleste humane tumorer testet, hvilket gør det muligt at vurdere i-O-terapier i forbindelse med både menneskelig immunitet og menneskelige kræftformer. Når etableret, vores model er forholdsvis tid-og omkostningseffektiv, og normalt give meget reproducerbare resultater. Vi foreslår, at den protokol, der er skitseret i denne artikel kunne tjene som en generel retningslinje for etablering af musemodeller rekonstitueret med human PBMC og tumorer for I-O forskning.
Introduction
Immuno-onkologi (I-O) er et hastigt ekspanderende felt af kræftbehandling. Forskere har for nylig begyndt at sætte pris på det terapeutiske potentiale af moduerende funktioner i immunsystemet til at angribe tumorer. Blokader af immun kontrolpunkt har vist opmuntrende aktiviteter i en række forskellige kræfttyper, herunder melanom, renal celle karcinom, hoved og hals, lunge, blære og prostatakræft1,2. I modsætning til målrettede terapier, der direkte dræber kræftceller, potenerer I-O-terapier kroppens immunsystem til at angribe tumorer3.
Til dato er der etableret talrige relevante I-O-dyremodeller. Disse omfatter: 1) muse tumorcellelinjer eller tumor Homograft i syngeneiske mus; 2) spontane tumorer afledt af genetisk manipuleret mus (perle) eller carcinogen-induktion; 3) chimeriske perler med Knock-in af human Drug Target (s) i en funktionel murine immunsystem; og 4) mus med rekonstitueret menneskelig immunitet transplanteret med humane kræftceller eller patient afledte xenografter (pdxs). Hver af disse modeller har indlysende fordele samt begrænsninger, som er blevet beskrevet og revideret udførligt andetsteds4.
Rekonstitution af menneskelig immunitet i immundefekt mus er blevet så meget mere værdsat som en klinisk relevant tilgang til translationel I-O-forskning. Dette opnås normalt gennem enten 1) engraftment af voksne immunceller (f. eks. perifert blod mononukleære celler (pmbc))5,6eller 2) engraftment af hæmatopoietiske stamceller (HSC) fra, for eksempel, navlestrengen blod eller føtal lever7,8. Disse humaniserede mus kunne støtte væksten af humane tumorer, hvilket gør det muligt at vurdere i-O-terapier i forbindelse med både menneskelig immunitet og menneskelige kræftformer. På trods af fordelene, blev anvendelser af humaniserede mus i i-O forskning normalt hæmmet af flere bekymringer, såsom lang modeludvikling tid og betydeligt høje omkostninger.
Her beskriver vi en human PBMC-baseret model, der kunne anvendes bredt til translationelle I-O-studier. Denne model er forholdsvis tids-og omkostningseffektiv med høj reproducerbarhed i effektundersøgelser. Det har været brugt in-House til evalueringer af flere I-O Therapeutics i øjeblikket under prækliniske og kliniske udvikling. BGB-A317 (Tislelizumab), et testpræparat humaniseret anti-PD-1 antistof9 , bruges som eksempel til at diskutere modeludvikling, karakterisering, og mulige anvendelser for anti-tumor effektanalyser.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vores viden om kræft udvikling og progression har udviklet sig markant i de seneste år, med fokus på en omfattende forståelse af både tumorcellerne og dets associerede stroma. Udnyttelse af vært immun mekanismer kan fremkalde en større virkning mod kræftceller, der repræsenterer en lovende behandlingsstrategi. Murine modeller med intakt mus immun systemer, såsom og og Gem modeller, har været almindeligt anvendt til at studere check point-medieret immunitet. Virkningsvurderinger ved hjælp af disse modeller afh…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi takker medlemmerne af vores laboratorier for nyttige diskussioner. Dette arbejde blev delvist støttet af biomedicin og Life Science innovation og dyrkning forsknings program af Beijing Municipal Science and Technology Commission under tilskudsaftale nr. Z151100003915070 (projekt “præklinisk undersøgelse af et nyt immun onkologiske anti-tumor-lægemiddel BGB-A317”), og det blev også delvist understøttet af intern virksomhedsfinansiering til præklinisk forskning.
Materials
| PBMC separation /cell culture | |||
| Histopaque-1077 | Sigma | 10771 | Cell isolation |
| DMEM | Corning | 10-013-CVR | Cell culture |
| DPBS | Corning | 21-031-CVR | Cell culture |
| FBS | Corning | 35-076-CV | Cell culture |
| Penicillin-Streptomycin, Liquid | Gibco | 15140-163 | Cell culture |
| Trypsin-EDTA (0.25%), phenol red | Gibco | 25200-114 | Cell culture |
| Matrigel | Corning | 356237 | CDX inoculation |
| FACS analysis | |||
| Deoxyribonuclease I from bovine pancreas | Sigma | DN25 | Sample preparation |
| Collagenase Type I | Sigma | C0130 | Sample preparation |
| Anti-mouse/human CD11b (M1/70) antibody | BioLegend | 101206 | FACS |
| Anti-mouse Ly-6C (HK1.4) antibody | BioLegend | 128008 | FACS |
| Anti-mouse Ly-6G (1A8) antibody | BioLegend | 127614 | FACS |
| Anti-human CD8 (OKT8) antibody | Sungene Biotech | H10082-11H | FACS |
| Anti-human CD279 (MIH4) antibody | eBioscience | 12-9969-42 | FACS |
| Anti-human CD3 (HIT3a) antibody | 4A Biotech | — | FACS |
| Guava easyCyte 8HT Benchtop Flow Cytometer | Millipore | 0500-4008 | FACS |
| Tumor/PDX implantation /dosing / measurement | |||
| Cyclophosphamide | J&K | Cat#419656, CAS#6055-19-2 | In vivo efficacy |
| Disulfiram | J&K | Cat#591123, CAS#97-77-8 | In vivo efficacy |
| Syringe | BD | 300841 | CDX inoculation |
| Hypodermic needles (14G) | Shanghai SA Mediciall & Plastic Instruments Co., Ltd. | 0.7*32 TW SB | PDX inoculation |
| Vernier Caliper (MarCal) | Mahr | 16ER | Tumor measurement |
| IVC individual ventilated cages | Lingyunboji Ltd. | IVC-128 | Animal facility |
| IHC | |||
| Leica ASP200 Vacuum tissue processor | Leica | ASP200 | IHC |
| Leica RM2235 Manual Rotary Microtome for Routine Sectioning | Leica | RM2235 | IHC |
| Leica EG1150 H Heated Paraffin Embedding Module | Leica | EG1150 H | IHC |
| Ariol-Clinical IHC and FISH Scanner | Leica | Ariol | IHC |
| Anti-human CD8 (EP334) antibody | ZSGB-Bio | ZA-0508 | IHC |
| Anti-human PD1 [NAT105] antibody | Abcam | ab52587 | IHC |
| Anti-human PD-L1 (E1L3N) antibody | Cell Signaling Technology | 13684S | IHC |
| Polink-2 plus Polymer HRP Detection System | ZSGB-Bio | PV-9001/9002 | IHC |
References
- Pardoll, D. M. The blockade of immune checkpoints in cancer immunotherapy. Nature Reviews Cancer. 12 (4), 252-264 (2012).
- Postow, M. A., Callahan, M. K., Wolchok, J. D. Immune Checkpoint Blockade in Cancer Therapy. Journal of Clinical Oncology. 33 (17), 1974-1982 (2015).
- Li, Z., Kang, Y. Emerging therapeutic targets in metastatic progression: A focus on breast cancer. Pharmacology & Therapeutics. 161, 79-96 (2016).
- Li, Q. X., Feuer, G., Ouyang, X., An, X. Experimental animal modeling for immuno-oncology. Pharmacology & Therapeutics. 173, 34-46 (2017).
- Fisher, T. S., et al. Targeting of 4-1BB by monoclonal antibody PF-05082566 enhances T-cell function and promotes anti-tumor activity. Cancer Immunology, Immunotherapy. 61 (10), 1721-1733 (2012).
- McCormack, E., et al. Bi-specific TCR-anti CD3 redirected T-cell targeting of NY-ESO-1- and LAGE-1-positive tumors. Cancer Immunology, Immunotherapy. 62 (4), 773-785 (2013).
- Rongvaux, A., et al. Human hemato-lymphoid system mice: current use and future potential for medicine. Annual Review of Immunology. 31, 635-674 (2013).
- Matsumura, T., et al. Functional CD5+ B cells develop predominantly in the spleen of NOD/SCID/gammac(null) (NOG) mice transplanted either with human umbilical cord blood, bone marrow, or mobilized peripheral blood CD34+ cells. Experimental Hematology. 31 (9), 789-797 (2003).
- Zhang, T., et al. The binding of an anti-PD-1 antibody to FcgammaRIota has a profound impact on its biological functions. Cancer Immunology, Immunotherapy. 67 (7), 1079-1090 (2018).
- Gamelli, R. L., Ershler, W. B., Hacker, M. P., Foster, R. S. The effect of disulfiram on cyclophosphamide-mediated myeloid toxicity. Cancer Chemotherapy and Pharmacology. 16 (2), 153-155 (1986).
- Dunay, I. R., Fuchs, A., Sibley, L. D. Inflammatory monocytes but not neutrophils are necessary to control infection with Toxoplasma gondii in mice. Infection and Immunity. 78 (4), 1564-1570 (2010).
- Ghasemlou, N., Chiu, I. M., Julien, J. P., Woolf, C. J. CD11b+Ly6G- myeloid cells mediate mechanical inflammatory pain hypersensitivity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (49), 6808-6817 (2015).
- Takao, K., Miyakawa, T. Genomic responses in mouse models greatly mimic human inflammatory diseases. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (4), 1167-1172 (2015).
- Payne, K. J., Crooks, G. M. Immune-cell lineage commitment: translation from mice to humans. Immunity. 26 (6), 674-677 (2007).
- Mestas, J., Hughes, C. C. Of mice and not men: differences between mouse and human immunology. Journal of Immunology. 172 (5), 2731-2738 (2004).
- von Herrath, M. G., Nepom, G. T. Lost in translation: barriers to implementing clinical immunotherapeutics for autoimmunity. Journal of Experimental Medicine. 202 (9), 1159-1162 (2005).
- Mahdi, B. M. A glow of HLA typing in organ transplantation. Clinical and Translational Medicine. 2 (1), 6 (2013).
- Shultz, L. D., Brehm, M. A., Garcia-Martinez, J. V., Greiner, D. L. Humanized mice for immune system investigation: progress, promise and challenges. Nature Reviews Immunolog. 12 (11), 786-798 (2012).
- Brehm, M. A., Shultz, L. D., Luban, J., Greiner, D. L. Overcoming current limitations in humanized mouse research. Journal of Infectious Diseases. 208, 125-130 (2013).
- Walsh, N. C., et al. Humanized Mouse Models of Clinical Disease. Annual Review of Pathology. 12, 187-215 (2017).
- Shultz, L. D., Ishikawa, F., Greiner, D. L. Humanized mice in translational biomedical research. Nature Reviews Immunolog. 7 (2), 118-130 (2007).
- Brehm, M. A., et al. NOD-scid IL2rgnull (NSG) mice deficient in murine MHC Class I and Class II expression support engraftment of functional human T cells in the absence of acute xenogeneic GVHD following injection of PBMC. The Journal of Immunology. 200, 57 (2018).
- King, M., et al. A new Hu-PBL model for the study of human islet alloreactivity based on NOD-scid mice bearing a targeted mutation in the IL-2 receptor gamma chain gene. Clinical Immunology. 126 (3), 303-314 (2008).
- Ito, M., et al. NOD/SCID/gamma(c)(null) mouse: an excellent recipient mouse model for engraftment of human cells. Blood. 100 (9), 3175-3182 (2002).
- Shultz, L. D., et al. Human lymphoid and myeloid cell development in NOD/LtSz-scid IL2R gamma null mice engrafted with mobilized human hemopoietic stem cells. Journal of Immunology. 174 (10), 6477-6489 (2005).
- Sasaki, E., et al. Development of a preclinical humanized mouse model to evaluate acute toxicity of an influenza vaccine. Oncotarget. 9 (40), 25751-25763 (2018).
- Tobin, L. M., Healy, M. E., English, K., Mahon, B. P. Human mesenchymal stem cells suppress donor CD4(+) T cell proliferation and reduce pathology in a humanized mouse model of acute graft-versus-host disease. Clinical and Experimental Immunology. 172 (2), 333-348 (2013).
