Generazione di cellule CAR T per adottiva terapia nel contesto di Glioblastoma standard di cura
Summary
The lymphodepletive and immunomodulatory effects of chemotherapy and radiation standard of care can be leveraged to enhance the antitumor efficacy of T cell immunotherapy. We outline a method for generating EGFRvIII-specific chimeric antigen receptor (CAR) T cells and administering them in the context of glioblastoma standard of care.
Abstract
Adoptive T cell immunotherapy offers a promising strategy for specifically targeting and eliminating malignant gliomas. T cells can be engineered ex vivo to express chimeric antigen receptors specific for glioma antigens (CAR T cells). The expansion and function of adoptively transferred CAR T cells can be potentiated by the lymphodepletive and tumoricidal effects of standard of care chemotherapy and radiotherapy. We describe a method for generating CAR T cells targeting EGFRvIII, a glioma-specific antigen, and evaluating their efficacy when combined with a murine model of glioblastoma standard of care. T cells are engineered by transduction with a retroviral vector containing the anti-EGFRvIII CAR gene. Tumor-bearing animals are subjected to host conditioning by a course of temozolomide and whole brain irradiation at dose regimens designed to model clinical standard of care. CAR T cells are then delivered intravenously to primed hosts. This method can be used to evaluate the antitumor efficacy of CAR T cells in the context of standard of care.
Introduction
Glioblastoma (GBM) è il tumore maligno al cervello primario più comune ed è invariabilmente fatale. La resezione chirurgica accoppiato con standard di non-specifica delle cure di chemioterapia e radioterapia non riesce ad eliminare completamente le cellule maligne, con conseguente prognosi infausta di meno di 15 mesi in pazienti affetti da questa malattia 1. Al contrario, l'immunoterapia offre un metodo preciso per specifico le cellule tumorali, e quindi ha il potenziale per servire come piattaforma trattamento altamente efficace con un ridotto rischio di tossicità garanzie 2-4. Le cellule T progettati ex vivo per esprimere i recettori chimerici antigene (auto) offrono una strategia versatile per tumore immunoterapia. CAR vengono generati fondendo la regione variabile extracellulare di un anticorpo con la molecola di segnalazione uno o più cellule T intracellulare (s), al posto di un integrale complesso maggiore di istocompatibilità (MHC) -restricted recettore delle cellule T 5. Questo modo di anticorpi come att antigeneon permette cellule T antigene-specifiche reattivi per riconoscere e rispondere ad antigeni tumorali, in assenza di MHC e possono essere adattati per un antigene repertorio virtualmente infinita.
Cellule T ingegnerizzate CAR contro una varietà di antigeni tumorali hanno dimostrato l'efficacia preclinica e promessa eccezionale nella clinica 6-9. In particolare, nel contesto di GBM, un CAR piattaforma di cellule T di targeting di crescita epidermico recettore del fattore di variante III (EGFRvIII), una mutazione specifica per tumore espresso sulla superficie delle cellule del 10, ha dimostrato di prolungare la sopravvivenza in glioma-cuscinetto topi 11. Nonostante la loro versatilità, tuttavia, il beneficio clinico di CAR terapia adottiva non è stato pienamente realizzato, in parte a causa immunosoppressione associata al tumore e l'evasione immune 12-16 e sfide nel creare e mantenere le cellule T antigene-specifiche in vivo. Sfruttando standard di cura (SOC) con immunoterapia può potenzialmente superare molti di questi limitazioni, con conseguente maggiore efficacia sia in ambito preclinico e clinico.
SOC per la post-resezione GBM consiste di temozolomide alte dosi (TMZ), un DNA agente alchilante 17, e tutta l'irradiazione cerebrale (WBI) 1. Questi trattamenti si presume di sinergizzare con i vaccini tumorali attraverso upregulation di tumore MHC espressione 18-20 e lo spargimento di antigeni da parte delle cellule tumorali morte 17,19,21,22. In effetti, l'aggiunta di TMZ 20,23 o 18,24 WBI porta a una maggiore efficacia antitumorale dei trattamenti a base immunitaria nel setting preclinico. Inoltre, come molti chemioterapici citotossici non specifici, TMZ è noto per provocare 25,26 linfopenia sistemica, che può essere sfruttato come mezzo di accoglienza condizionata per le piattaforme di terapia adottivi 27-29. Lymphodepletion TMZ mediata ha dimostrato di aumentare la frequenza e la funzione delle cellule T antigene-specifiche, con conseguente maggiore efficacia di un ADOPPiattaforma terapia tive contro i tumori intracranici 30. Nel contesto della terapia CAR, lymphodepletion serve come mezzo di host-condizionata sia la riduzione del numero di cellule T soppressori endogena 31, e indurre proliferazione omeostatica 32 attraverso concorrenza ridotta per citochine 33, migliorando così l'attività antitumorale 11,34. Dato il rapporto sinergico tra le piattaforme SOC e immunoterapia GBM, valutare nuove terapie adottivi e piattaforme vaccino nel contesto del SOC è fondamentale per trarre conclusioni significative per quanto riguarda l'efficacia.
In questo protocollo, delineiamo un metodo per la generazione e la somministrazione endovenosa di cellule murine CAR T specifiche per EGFRvIII accanto TMZ e WBI in topi portatori di tumori intracranici EGFRvIII-positivi (vedi Figura 1 per il trattamento temporale). Brevemente, le cellule T sono realizzati CAR ex vivo da trasduzione retrovirale. Rene embrionale umano (HEK) 293T cellule sono trasfettate con un complesso DNA / lipide (contenente il vettore CAR e plasmidi PCL-Eco) per produrre virus, che viene poi utilizzato per trasdurre splenociti murini attivate che vengono raccolte e coltivate in parallelo. Durante il corso della generazione CAR, ospita murine recanti tumori intracranici EGFRvIII-positivi vengono somministrati frazionata tutto il cervello a raggi X irradiazione e il trattamento sistemico TMZ a dosi paragonabili a SOC clinica. Cellule T auto sono poi consegnati per via endovenosa a host lymphodepleted.
La seguente procedura è descritta in sette fasi distinte: (1) La somministrazione di Temozolomide per tumore Mice, (2) irradiazione cerebrale totale di topi tumore-cuscinetto, (3) Transfection, (4) La splenectomia e T cellule Preparazione, (5 ) trasduzione, (6) Cultura celle CAR T e Harvest, e (7) la somministrazione di cellule T di topi CAR tumore-cuscinetto. Queste fasi sono costituite da diversi passaggi che si estendono 6-7 giorni e sono state compiute contemporaneamente.
Protocol
Representative Results
Discussion
La timeline trattamento qui descritto è stato progettato per modello standard clinico di cura e di sfruttare i suoi effetti per l'automobile la terapia adottiva. AUTO dosi T cellulari, regimi di TMZ, e l'amministrazione radioterapia possono essere modificati per aumentare in vivo l'attività delle cellule T, lymphodepletion, e tumore uccisione. Regimi TMZ può essere aumentata per produrre mieloablazione host e una maggiore espansione delle cellule adoptively trasferiti 30. Inoltre, gli …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to acknowledge Dr. Laura Johnson and Dr. Richard Morgan for providing the CAR retroviral construct. The authors also thank Giao Ngyuen for her assistance with dosimetry for whole brain irradiation. This work was supported by an NIH NCI grant 1R01CA177476-01.
Materials
| Name of Material | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| pCL-Eco Retrovirus Packaging Vector | Imgenex | 10045P | Helper vector for generating CAR retrovirus |
| Concanavalin A | Sigma Aldrich | C2010 | Non-specific mitogen to induce T cell proliferation and viral transduction |
| Retronectin | ClonTech/Takara | T100B | Facilitates retroviral transduction of T cells |
| Lipofectamine 2000 | Life Technologies | 11668-019 | Transfection reagent |
| DMEM, high glucose, pyruvate | Life technologies | 11995-065 | HEK293 culture media |
| RPMI 1640 | Life Technologies | 11875-093 | T cell culture media |
| Opti-MEM I Reduced Serum Medium | Life technologies | 11058-021 | Transfection media |
| 200 mM L-Glutamine | Life technologies | 25030-081 | T cell culture media supplement |
| 100 mM Sodium Pyruvate | Life technologies | 11360-070 | T cell culture media supplement |
| 100X MEM Non-Essential Amino Acids Solution | Life technologies | 11140-050 | T cell culture media supplement |
| 55 mM 2-Mercaptoethanol | Life technologies | 21985-023 | Reducing agent to remove free radicals |
| Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) | Life technologies | 15140-122 | T cell culture media supplement |
| Gentamicin (50 mg/mL) | Life technologies | 15750-060 | T cell culture media supplement |
| GemCell U.S. Origin Fetal Bovine Serum | Gemini Bio Products | 100-500 | Provides growth factors and nutrients for in vitro cell growth |
| Bovine Serum Albumin (BSA), Fraction V—Standard Grade | Gemini Bio Products | 700-100P | Blocks non-specific binding of retrovirus to retronectin-coated plates |
| Pharm Lyse (10X concentrate) | BD Biosciences | 555899 | Lyses red blood cells during splenocyte processing |
| 70 µm Sterile Cell Strainers | Corning | 352350 | Filters away large tissue particles during splenocyte processing |
| 100 mm BioCoat Culture Dishes with Poly-D-Lysine | Corning | 356469 | Promotes HEK293 cell adhesion to maximize proliferation after transfection |
| Temozolomide | Best Pharmatech | N/A | Lyophilized powder prepared on the day of administration |
| Dimethyl Sulfoxide | Sigma Life Sciences | D2650 | Necessary for complete dissolution of temozolomide |
| Saline | Hospira | IM 0132 (5/04) | Solvent for temozolomide and ketamine/xylazine |
| Ketathesia HCl | Henry Schein Animal Health | 11695-0701-1 | Ketamine solution |
| AnaSed | Lloyd Inc | N/A | Xylazine sterile solution 100 mg/mL |
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