종양 특이 CD8+ T 세포 반응에서 면역 우세를 연구 하기 위한 생체 내 세포 독성 분석 법

Summary

여기에서는 종양 항 원에 대 한 세포 독성 T 림프 구 (CTL) 반응에서 면역 우세의 검사를 가능 하 게 하는 유 세포 분석 기반의 생체 사 멸 분석 법을 설명 한다. 이 우아한 분석을 기계 론 적 연구와 약물 효능 테스트에 사용 하는 방법의 예를 제공 합니다.

Abstract

Carboxyfluorescein 교제 에스테 르 (CFSE) 기반 생체 내 세포 독성 분석은 종양 및 병원 균 유래 펩타이드에 대 한 나타내어 CD8⁺ 세포 용 분해 T 림프 구 (CTL) 반응의 민감하고 정확한 정량화를 가능 하 게 합니다. 그들은 전통적인 살인 분석에 비해 몇 가지 장점을 제공 합니다. 첫째로, 이들은 구조적으로 손상 되지 않는 이차 림프 기관 내에서, 전형적으로 비장 내에서 CTL-매개 된 세포 독성의 모니터링을 허용 한다. 둘째, CTL 반응의 프라이 밍, 이펙터 및 리콜 단계 중에 기계화 연구를 허용 합니다. 셋째, 진정한 생체 내 설정에서 백신/약물 효능 시험을 위한 유용한 플랫폼을 제공 합니다. 여기서, 우리는 모델 종양의 항 원 (Ag)의 하나 이상의 펩 티 드에 피토 프에 대하여 수반 되는 CTL 반응의 검사를 위한 최적화 된 프로토콜을 제공 하며, 즉, simian 바이러스 40 (SV40)-인코딩된 대형 T Ag (T Ag). 대부분의 다른 임상적으로 관련 된 종양 단백질과 마찬가지로, T Ag는 많은 잠재적 면역 원 성 펩 티 드를 항구. 그러나, 4 개의 이러한 펩타이드만이 C57BL/6 마우스에서 검출 가능한 CTL 반응을 유도 한다. 이러한 반응은이 강력한 시스템에서 T_CD8 “면역 지배”의 기초를 형성 하는 그들의 크기에 기초 하 여 계층적 순서로 일관 되 게 배열 된다. 따라서, T Ag-특이 적 t_CD8 응답의 벌크는 하나의 면역 지배적에 피토 프에 대해 초점을 맞추고 다른 3 개의에 피토 프가 인식 되 고 단지 약하게에 반응 한다. 면역 우세는 항 종양 T_CD8 응답의 넓이를 타협 하 고, 그 처럼, 암을 위한 성공적인 예방 접종에 대 한 장애물로 많은 것으로 고려 됩니다. 따라서 T_CD8 면역 우위를 지시 하거나 형성 하는 세포 및 분자 요인과 메커니즘을 이해 하는 것이 중요 하다. 여기서 설명 하는 프로토콜은 T Ag 면역 모델에서 이러한 현상에 대 한 조사에 맞춤화 되어 있지만 다른 종양 모델에서 유사한 연구로 쉽게 수정 및 확장 될 수 있습니다. 우리는 생체 내 세포 독성 분석 법을 사용 하 여 실험 면역 요법 개입의 영향을 측정할 수 있는 방법의 예를 제공 합니다.

Introduction

종래의 CD8⁺ t 세포 (t_CD8)는 항 암 면역 감시에서 중요 한 부분을 재생 한다. 그들은 주요 조직 적합성 복합체 (MHC) 클래스 I 분자의 폐쇄 갈라진 틈 내에 표시 되는 종양 특이 적 또는 관련 펩타이드 항 원 (Ags)를 인식 하는 세포 용 균 T 림프 구 (CTLs)의 용량에서 주로 작용 한다. 완전히 무장 한 CTLs는 악성 세포를 파괴 하기 위해 세포 독성 무기를 활용 합니다. 항 암 제 T_CD8 는 많은 암 환자 및 종양 방위 동물의 순환 또는 내부에도 1 차 및 전이성 덩어리에서 검출 될 수 있습니다. 그러나, 그들은 수시로 anergic 또는 고갈 되 고 암을 근절 하는 것을 실패 합니다. 따라서, 많은 면역 요법 양식은 항 암 T_CD8 주파수를 증가 하 고 복원 하 고 그들의 기능을 향상 하도록 설계 되었습니다.

종양 단백질 항구 많은 펩 티 드, 그 중 일부는 면역 원 성 및 잠재적으로 면역 보호 될 수 있다. 그러나 측정 가능한 T_CD8 응답은 몇 개의 펩타이드에 대해서만 다양 한 크기가 나타내어 됩니다. 이것은 T_CD8 클론¹사이에서 “면역 체계 계층 구조”를 생성 합니다. 따라서, 면역 지배적 (ID) T_CD8 는 일반적으로 그들의 풍부에 의해 판단 되는 저명한 계층 계급을 점유 한다. 대조적으로 t 세포 수용 체 (TCR)가 하위 지배적 인 (SD)에 피토 프에 특이 적으로_CD8 세포는 낮은 주파수에서 발생 한다. 우리와 다른 사람들은 T_CD8 응답에서 면역 우위를 지시 하거나 형성 하는 몇몇 요인을 확인 했습니다. 여기에는 다른 것 들 사이에 ag 프레젠테이션_CD8 (즉, 직접 발표, 교차 프레젠테이션, 크로스 드레싱)의 형태는 ag 제시 셀 (apcs)의 유형 T_CD8 활성화⁵에 참여 하 여, 단백질 태그의 풍부 함과 안정성은^6,7 및 프로 테오 게놈에의 한 그들의열화의 효율성 및 동역학, 펩 티 드에 대 한 Ag 처리 (TAP)와 관련 된 수송 체의 상대적인 선택도⁹, MHC I 분자^9,10의 존재, 전 구체 주파수 및 TCR 다이버시티에 대 한 해방 된 펩타이드의 친화도 t 세포 풀 들에서의 동족 t_CD8 ,^12,13, apcs¹⁴,¹⁵에 대 한 액세스를 위한 t 세포 들 간의 교차 경쟁 및 t_CD8 의 frt 살 균 용량 클론¹⁶. 또한, T_CD8 면역 우세는 자연적으로 발생 하는 규제 t (nTreg) 세포 (¹⁷)와 같은 여러 억제 세포 유형에 의해 매개 된 면역 조절 메커니즘을 실시 하 여, 세포 표면 공동 억제 성 분자 프로그램 데스-1(PD-1)¹⁶및 본 라파 마이 신 (dioxygenase)의 내 인도 아민과 같은 특정 세포내 효소 들 (이도¹⁸ ) 및 포유류 표적. 그러나 위의 요인이 항상 완전 하 게 면역 우위를 차지 하는 것은 아니라는 점에 유의 해야 합니다.

T_CD8 면역 지배의 기본 생물학 외에,이 흥미로운 현상의 검사는 암 면역학 및 면역 요법에서 중요 한 연루가 있습니다. 첫째로, ID 상태는 종양 개시 또는 진행 성²⁰을 방지 하는 능력을 주어진 T_CD8 클론에 반드시 부여 하지 않는다. ID 및 SD T_CD8 이 항 암 면역에 기여 하는 지 여부 및 방법은 악성 종양 및 실험 시스템의 유형 및 정도에 따라 좌우 될 수 있다. 둘째, ID T_CD8 클론은 면역 시스템에 ‘ 너무 눈에 띄지 ‘ 않을 수 있으며 결과적으로 중앙 및/또는 주변 기기 허용 메커니즘^16,21에 더 취약 하다 고 생각 됩니다. 셋째, heterogeneic 종양은 좁은 스펙트럼의 펩 티 드만을 표시 하 여 대부분의 CTLs에 의해 검출을 피하는 신생 플라스틱 세포를 포함 할 수 있다: MHC 복합체. 이러한 상황에서, 불충분 한 폭의 T_CD8 반응은 그러한 종양 세포가 생존 우위를 가질 가능성이 있으므로, 그들의 성장 (²²)을 증강 시킨다. 상기 이유는 많은 사람들이 암에 대항하 여 성공적인 T_CD8기반의 백신 접종 및 치료법에 대 한 장애물로 서 면역 지배력을 확인 하는 것 이다.

Simian 바이러스 40 (SV40)를 사용한 C57BL/6 마우스의 접종은 큰 종양 Ag (T Ag)를 발현 하는 형질 전환 세포는 T_CD8 면역 우세를 연구 하는 강력한 전 임상 시스템을 제공 한다. 이 모델은 여러 가지 이점을 제공 합니다. 먼저, 임상적으로 관련 된 발암 단백질의 펩타이드에 피토 프는이 마우스 균 주 ( 표 1)에서 잘 특성화 되어 있다. 둘째, 사이트 I, II/III, IV 및 V 라고 불리는 T Ag에 피토 프는 다음과 같은 계층적 순서로 일관 되 게 배열 되는 T_CD8 응답을 트리거합니다. 사이트 iv > > 사이트 i ≥ 사이트 II/III > ≫ 사이트 v. 따라서 사이트 IV 특정 T_CD8 T Ag에 가장 강력한 응답을 탑재 합니다. 대조적으로, 사이트 I 및 II/III는 하위 지배적 이며, 사이트 V-특이 적 T_CD8 는 다른에 피토 프 (²³)에 대 한 반응성이 없는 경우에만 일반적으로 검출 가능 하다. 셋째, 본 원에 기술 된 프로토콜에 활용 되는 T Ag⁺ 종양 세포 주는, 즉 C57SV 섬유 육 종 세포 및 우리의 이전 조사에서 사용 된 것 들¹⁶,¹⁷,^{19 25},²⁶, 부 게놈 SV40 단편²⁵로 형질 전환 된다. 따라서 호스트 APCs를 잠재적으로 감염 시킬 수 있는 SV40 비리 온을 조립 하 고 해제할 수 없습니다. 또한, C57SV 세포는 CD80), CD86 및 CD137 리간드 (41~1BBL)와 같은 고전적 자극 분자 들이 결여 되어 있다. 위의 특성은 교차 프라이 밍을 통해 생체 내 T_CD8 활성화의 검사에 이상적이 라인을 합니다. 교차 프라이 밍은 T_CD8 반응을 유도 하는 주요 통로 이며, 특히 비 조 혈 기원의 종양 세포에 대해 개시 된 것은 직접적으로 순진한 t 세포 (²⁵)를 프라임 하지 못한다.

항 종양 T_CD8 주파수 및/또는 기능은 MHC I 정방 염색에 의해 모니터링 될 수 있고, 이펙터 사이토카인에 대 한 세포내 염색 (예를 들어, 인터페론 [IFN) 또는 용 리 분자 (예: 천공), 효소 결합 면역 스팟 (elispot) 분석 및 ex 생체 내 세포 독성 분석. 1990 년대에 개시 된 이래, carboxyfluorescein 교제 에스테 르 (cfse) 기반 생체 살해 분석 법은 항 바이러스 ctls에 의해 매개 된 세포 독성 반응의 평가를 가능 하 게 하였다^{29,30 , 31}, 항 암 ctls^16,32천연 킬러 (NK) 세포³³, 당 지질 반응성 불변 천연 킬러 t(nkt) 세포³⁴및 기존 및 드 노 보 공여 특이 적 alloantibodies 체²⁶. 따라서, 그들의 애플리케이션은 종양 면역학 및 면역 요법, 항 병원 체 내성, 및 예방 및 치료 백신 설계 분야에서 일 하는 조사자를 포함 하지만이에 국한 되지 않는 넓은 독자에 게 관심을 가질 수 있다.

전형적인 시나리오에서 세포 매개 세포 독성을 평가 하기 위해, 무관 한 Ag 또는 동족 Ag (들)를 표시 하는 순진한 비장 세포의 2 개의 인구는 CFSE의 2 개의 다른 복용량으로, 동등한 숫자로 혼합 되 고 순진한 (통제) 또는 살인자에 주입 됩니다 셀-하 보링 마우스. 각 대상 모집단의 유무는 유 세포 분석기에 의해 검사 됩니다.

우리는 항 바이러스 및 항 종양 T_CD8 반응에서 면역 우세에 대 한 우리의 연구에서 생체 사 멸 분석에 최적화 되 고 사용 되었습니다. 여기에서, 우리는 다른 실험 시스템에서 유사한 조사를 위해 쉽게 채택 될 수 있는 T Ag에 피토 프에 대 한 ID 및 SD T_CD8 응답의 동시 평가를 위한 상세한 프로토콜을 제공 합니다. 또한 nTreg 세포 고갈 및 PD-1 봉쇄는 선택적으로 ID T_CD8-및 SD t_CD8유도 된 세포 독성을 향상 시킬 수 있음을 입증 하는 대표적인 결과를 제공 한다. 결국, 우리는 그들의 본질적인 한계의 일부 뿐만 아니라 생체 살해 분석의 여러 장점을 논의 할 것 이다.

Protocol

여기에 설명 된 실험은 제도적 기관에 의해 승인 된 동물 사용 프로토콜을 따르고 확립 된 국가 지침을 준수 합니다. 1. C57BL의 종양 세포를 발현 하는 생쥐의 접종 SV40 변형 섬유 육 종 세포 주 C57SV (또는 유사한 T Ag+ 부착 세포 주)를 Dulbecco의 변성 독수리 배지 (DMEM)와 4.5 g/l D 포도 당 및 L-글루타민 (1x)으로 보충 하 고 1mm의 나트륨 피 루브 산은 및 10% 열 불 활성화…

Representative Results

그 결과가 도 1 에 묘사 된 실험의 목표는 nTreg 세포의 존재 및 기능이 t Ag 특이 적 tCD8의 면역 우세 계층 구조를 형성 하거나 변화 하는지 여부를 확인 하는 것 이었다. C57BL/6 마우스를 PBS 또는 0.5 mg의 안티 CD25 mAb (클론 PC 61.5.3 [PC61]) 4 일 전에 주사 한 후 그들은 2 x 107 C57SV 종양 세포를 받았다 i.p. 별도의 실험에서, 쥐 IgG1이 소 타입 제어는 PBS 대신에 사용 되었?…

Discussion

CFSE 기반 생체 내 세포 독성 분석은 방사성 크롬 (⁵¹Cr) 방출 및 비 색 젖 산 염 탈 수소 효소 (LDH) 방출 분석 등의 전통적인 살해 분석에 비해 여러 가지 장점을 제공 한다. 첫째, 그들은 구조적으로 손상 되지 않은 보조 림프 기관 내에서 CTL 기능의 모니터링을 허용 한다.

둘째, 생체 내 세포 독성 분석에서 표적 세포의 특이 적 살해는 Ag 특이 적 T_CD8의 절대적인 수…

Materials

0.25% Trypsin-EDTA (1X)	Thermo Fisher Scientific	25200-056
ACK Lysing Buffer	Thermo Fisher Scientific	A1049201
Anti-mouse CD25 (clone PC-61.5.3)	Bio X Cell	BE0012
Anti-mouse PD-1 (clone RMP1-14)	Bio X Cell	BE0146
CFSE	Thermo Fisher Scientific	C34554
DMEM (1X)	Thermo Fisher Scientific	11965-092
Fetal bovine serum (FBS)	Wisent Bioproducts	080-150	Heat-inactivate prior to use
GlutaMAX (100X)	Thermo Fisher Scientific	35050-061
HEPES (1M)	Thermo Fisher Scientific	15630080	10 mM final concentration
MEM Non-Essential Amino Acids Solution (100X)	Thermo Fisher Scientific	11140-050
Penicillin/Streptomycin	Sigma-Aldrich	P0781	Stock is 100X
Rat IgG1 (clone KLH/G1-2-2)	SouthernBiotech	0116-01	Isotype control
Rat IgG1 (clone HRPN)	Bio X Cell	BE0088	Isotype control
Rat IgG1 (clone TNP6A7)	Bio X Cell	BP0290	Isotype control
Rat IgG2a (clone 2A3)	Bio X Cell	BP0089	Isotype control
RPMI 1640 (1X)	Thermo Fisher Scientific	11875-093
Sodium Pyruvate (100 mM)	Thermo Fisher Scientific	11360-070	1 mM final concentration