Een nieuwe Feeder-vrij systeem voor massaproductie van lymfkliertest Natural Killer cellen In Vitro
Summary
Hier presenteren we een protocol om de massa van gen-zwijgen lymfkliertest NK cellen met behulp van een systeem van differentiatie feeder-gratis voor mechanistisch onderzoek in vitro en in vivo.
Abstract
Natural killer (NK) cellen behoren tot het aangeboren immuunsysteem en een eerstelijns anti-kanker immuunsysteem verdediging; echter, zij worden onderdrukt in de communicatie van de tumor en het onderliggende mechanisme is nog grotendeels onbekend. De voortgang van het onderzoek van NK-cel-immuniteit wordt beperkt door het ontbreken van een consistente en betrouwbare bron van NK-cellen. Wij rapporteren hier een in vitro -systeem dat hoge kwaliteit en kwantiteit van beenmerg-afgeleide lymfkliertest NK cellen onder een feeder-free-conditie bieden kan. Wat nog belangrijker is, wij ook laten zien dat met succes de rijping van de cel E4bp4-afhankelijke NK siRNA-gemedieerde gene silencing remt met behulp van dit systeem. Deze roman in vitro NK cel differentiatie systeem is dus een biomaterial oplossing voor onderzoek van de immuniteit.
Introduction
Progressie van kanker is grotendeels afhankelijk van de tumor communicatie1,2, met inbegrip van gastheer afkomstige immunocytes, bijvoorbeeld, NK-cellen. Verschillende studies aangetoond dat intratumoral NK-cellen zijn negatief gecorreleerd met tumor progressie3,4. Bovendien, klinische studies is gebleken dat adoptief celtherapie NK een mogelijke strategie voor kanker5,6,7,8,9. NK cel-gebaseerde kanker immunotherapie onlangs voorgesteld als een therapeutische optie voor solide tumoren, maar uitdagingen bestaan als gevolg van de afscheiding van immunosuppressieve cytokinen en Downregulatie van liganden in de communicatie van stevige tumors activeren 10,11. Transformeren groeifactor-β (TGF-β) is gesuggereerd een onderdrukkende rol te spelen in carcinogenese, maar paradoxaal genoeg kankercellen produceren ook TGF-β1 ter ondersteuning van de tumor ontwikkeling12,13,14 , 15. de cytolytische activiteit van NK cellen via de down-regulering interferon responsiviteit en CD16-gemedieerde interferon-gamma (IFN-γ) productie in vitro16,17, TGF-β signalering kunt onderdrukken 18.
Hoewel verstoring van TGF-β signalering in de communicatie van de tumor kan een mogelijke manier voor het elimineren van kankers, volledig blokkeren TGF-β signalering zal leiden tot auto-immune ziekten als gevolg van zijn anti-inflammatoire functie, zoals blijkt uit de ontwikkeling van negatieve bijwerkingen, met inbegrip van systemische ontstekingen, modellen cardiovasculaire afwijkingen en autoimmuniteit in muis19. Dus, inzicht in het werkingsmechanisme bij immuunsuppressie TGF-β-gemedieerde zal leiden tot de identificatie van een toegankelijk therapeutisch doel voor de behandeling van kanker.
Om het ophelderen van de moleculaire gebeurtenissen die nodig zijn voor cel ontwikkeling van NK, gevestigde Williams et al. een in vitro -systeem voor20differentiëren lymfkliertest beenmerg hematopoietische stamcellen in NK cellen. Dit systeem vergemakkelijkt grotendeels het mechanistisch onderzoek naar NK-cel ontwikkeling, met inbegrip van de identificatie van nieuwe progenitorcellen van NK cellen21. Echter het beenmerg progenitoren moeten worden gekweekt in het systeem met ondersteunende OP9 stromale cellen als een feeder laag20,21, en deze heterogene celpopulatie grotendeels beperkt de verdere toepassing van gene disrupting tools (bijvoorbeeld, siRNA-gemedieerde gene silencing) specifiek toegepast op de onderscheidende NK-cellen.
Hier beschrijven we een feeder-vrij systeem dat is ontwikkeld door verdere aanpassing van de in vitro -systeem van Williams et al.20. In ons systeem, de OP9 feeder stromale cellen zijn niet vereist, en in plaats daarvan OP9 voorwaardelijke voedingsbodem wordt gebruikt zonder de differentiatie van NK cellen in vitroen dit onlangs leiden ons om te ontdekken welk TGF-β vermag bevordering van progressie van kanker via E4bp4-afhankelijke NK cel ontwikkeling in de tumor communicatie22te onderdrukken. Dit nieuwe systeem biedt met succes een achtergrond-gratis methode voor het ophelderen van het moleculaire mechanisme van NK-cel ontwikkeling onder bepaalde voorwaarden (bijvoorbeeldhoge TGF-β1, siRNA-gemedieerde gene silencing, enz.) in vitro.
Protocol
Representative Results
Discussion
In het huidige werk, hebben we een nieuwe methode voor de productie van beenmerg-afgeleide lymfkliertest NK cellen in vitrobeschreven. De cel feeder in de oorspronkelijke systeem21,22 is met succes vervangen door de voorwaardelijke medium OP9 cellen, die grotendeels de stabiliteit van het systeem van differentiatie vergroot. Bovendien, het systeem kan produceren hoge hoeveelheid en zuiverheid van volwassen NK cellen voor in vitro als in vivo…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Deze studie werd ondersteund door de Research Grants Raad van Hong Kong (GRF 468513, CUHK3/CRF/12R) en de innovatie en technologie Fonds van Hong Kong (ITS/227/15, ITS InP/164/16, ITS-InP/242/16), directe subsidie voor onderzoek-CUHK (2016.035) en Hong Kong geleerde Programma.
H.-Y.L. ontworpen en begeleid alle experimenten en bijgedragen tot de voorbereiding van de manuscript. P.M.-R.C. experimenten uitgevoerd, geanalyseerd gegevens en bijgedragen tot de voorbereiding van de manuscript. P.C.-T. T., J.Y.-FC, J.S.-C., H., Q.-M.W., en G.-Y.L. verzamelde dierlijke monsters en deelgenomen aan dierproeven. J.S., X.-R.H., en K.-F.T. bijgedragen tot de voorbereiding van de manuscript.
Materials
| OP9 cell line | ATCC | ATCC® CRL-2749™ | |
| MEM α, no nucleosides | Gibco | 22561021 | |
| Fetal Bovine Serum | Gibco | 10500064 | |
| PBS, pH 7.4 | Gibco | 10010049 | |
| Recombinant Murine IL-7 | PEPROTECH | 217-17 | |
| Recombinant Murine SCF | PEPROTECH | 250-03 | |
| Recombinant Murine Flt3-Ligand | PEPROTECH | 250-31L | |
| Recombinant Murine IL-2 | PEPROTECH | 212-12 | |
| Lipofectamin RNAiMAX Transfection Reagent | Invitrogen | 1377815 | |
| IC Fixation Buffer | eBioscience | 00-8222-49 | |
| Flow Cytometry Staining Buffer | eBioscience | 00-4222-26 | |
| PE-conjugated anti-mouse CD244 | eBioscience | 12-2441-83 | |
| Cy3-conjugated anti-mouse NKp46 | Bioss | bs-2417R-cy3 | |
| Nonsense control (NC) | Ribobio | siN05815122147 | |
| siRNA against mouse E4BP4 mRNA | Ribobio | N/A | 5′-GAUGAGGGUGUA GUGGGCAAGUCUU-3′ |
References
- Schreiber, R. D., Old, L. J., Smyth, M. J. Cancer immunoediting: integrating immunity’s roles in cancer suppression and promotion. Science. 331 (6024), 1565-1570 (2011).
- Junttila, M. R., de Sauvage, F. J. Influence of tumour micro-environment heterogeneity on therapeutic response. Nature. 501 (7467), 346-354 (2013).
- Rusakiewicz, S., et al. Immune infiltrates are prognostic factors in localized gastrointestinal stromal tumors. Cancer Res. 73 (12), 3499-3510 (2013).
- Mamessier, E., et al. Human breast cancer cells enhance self tolerance by promoting evasion from NK cell antitumor immunity. J Clin Invest. 121 (9), 3609-3622 (2011).
- Stern, M., et al. Pre-emptive immunotherapy with purified natural killer cells after haploidentical SCT: a prospective phase II study in two centers. Bone Marrow Transplant. 48 (3), 433-438 (2013).
- Miller, J. S., et al. Successful adoptive transfer and in vivo expansion of human haploidentical NK cells in patients with cancer. Blood. 105 (8), 3051-3057 (2005).
- Rubnitz, J. E., et al. NKAML: a pilot study to determine the safety and feasibility of haploidentical natural killer cell transplantation in childhood acute myeloid leukemia. J Clin Oncol. 28 (6), 955-959 (2010).
- Curti, A., et al. Successful transfer of alloreactive haploidentical KIR ligand-mismatched natural killer cells after infusion in elderly high risk acute myeloid leukemia patients. Blood. 118 (12), 3273-3279 (2011).
- Bachanova, V., et al. Clearance of acute myeloid leukemia by haploidentical natural killer cells is improved using IL-2 diphtheria toxin fusion protein. Blood. 123 (25), 3855-3863 (2014).
- Stringaris, K., et al. Leukemia-induced phenotypic and functional defects in natural killer cells predict failure to achieve remission in acute myeloid leukemia. Haematologica. 99 (5), 836-847 (2014).
- Rouce, R. H., et al. The TGF-β/SMAD pathway is an important mechanism for NK cell immune evasion in childhood B-acute lymphoblastic leukemia. Leukemia. 30 (4), 800-811 (2016).
- Derynck, R., Akhurst, R. J., Balmain, A. TGF-β signaling in tumor suppression and cancer progression. Nature Genet. 29 (2), 117-129 (2001).
- Massague, J. TGFbeta in cancer. Cell. 134 (2), 215-230 (2008).
- Ikushima, H., Miyazono, K. TGFbeta signalling: a complex web in cancer progression. Nat Rev Cancer. 10 (6), 415-424 (2010).
- Pickup, M., Novitskiy, S., Moses, H. L. The roles of TGFβ in the tumour microenvironment. Nat Rev Cancer. 13 (11), 788-799 (2013).
- Rook, A. H., et al. Effects of transforming growth factor beta on the functions of natural killer cells: depressed cytolytic activity and blunting of interferon responsiveness. J Immunol. 136 (10), 3916-3920 (1986).
- Bellone, G., Aste-Amezaga, M., Trinchieri, G., Rodeck, U. Regulation of NK cell functions by TGF-beta 1. J Immunol. 155 (3), 1066-1073 (1995).
- Trotta, R., et al. TGF-β utilizes SMAD3 to inhibit CD16-mediated IFN-γ production and antibody-dependent cellular cytotoxicity in human NK cells. J Immunol. 181 (6), 3784-3792 (2008).
- Shull, M. M., et al. Targeted disruption of the mouse transforming growth factor-β1 gene results in multifocal inflammatory disease. Nature. 359 (6397), 693-699 (1992).
- Chen, T. J., Kotecha, N. Cytobank: providing an analytics platform for community cytometry data analysis and collaboration. Curr Top Microbiol Immunol. 377, 127-157 (2014).
- Williams, N. S., et al. Differentiation of NK1.1+, Ly49+ NK cells from flt3+ multipotent marrow progenitor cells. J Immunol. 163 (5), 2648-2656 (1999).
- Fathman, J. W., et al. Identification of the earliest natural killer cell-committed progenitor in murine bone marrow. Blood. 118 (20), 5439-5447 (2011).
- Tang, P. M., et al. Smad3 promotes cancer progression by inhibiting E4BP4-mediated NK cell development. Nat Commun. 6 (8), 14677 (2017).
