Een humane perifere bloed mononucleaire cel (PBMC) Engrafted gehumaniseerd xenograft model voor translationele immuno-oncologie (I-O) onderzoek
Summary
We beschrijven een humaan perifeer bloed mononucleaire cel (PBMC) — op basis van gehumaniseerd xenotransplantaatmodellen is muismodel voor translationeel immuno-oncologisch onderzoek. Dit protocol kan dienen als een algemene richtlijn voor het vaststellen en karakteriseren van vergelijkbare modellen voor I-O-therapie beoordeling.
Abstract
De ontdekking en ontwikkeling van immuno-oncologie (I-O) therapie in de afgelopen jaren vormt een mijlpaal in de behandeling van kanker. Echter, behandeling uitdagingen blijven bestaan. Robuuste en ziektegerelateerde diermodellen zijn essentiële hulpmiddelen voor voortgezet preklinisch onderzoek en ontwikkeling om een reeks extra immuuncontrolepunten aan te pakken. Hier beschrijven we een humaan perifeer bloed mononucleaire cel (PBMC) — gebaseerd gehumaniseerd xenotransplantaatmodellen is model. BGB-A317 (Tislelizumab), een humaan anti-PD-1 antilichaam in de late fase van de klinische ontwikkeling, wordt gebruikt als een voorbeeld om de opstelling van het platform, de model karakterisatie en evaluaties van de geneesmiddelen werkzaamheid te bespreken. Deze gehumaniseerde muizen ondersteunen de groei van de meeste menselijke tumoren getest, waardoor de beoordeling van I-O therapieën in het kader van zowel menselijke immuniteit en menselijke kankers. Na de oprichting is ons model relatief tijd-en kostenbesparend en levert het meestal zeer reproduceerbare resultaten op. Wij stellen voor dat het protocol beschreven in dit artikel kan dienen als een algemene richtlijn voor het tot stand brengen van Muismodellen die zijn gereconstitueerd met menselijke PBMC en tumoren voor I-O onderzoek.
Introduction
Immuno-oncologie (I-O) is een snel groeiend gebied van kankerbehandeling. Onderzoekers zijn onlangs begonnen te waarderen het therapeutische potentieel van het moduleren van functies van het immuunsysteem om tumoren aan te vallen. Immuun Checkpoint blokkades hebben aangetoond bemoedigende activiteiten in een verscheidenheid van kankersoorten, met inbegrip van melanoom, niercelcarcinoom, hoofd en nek, Long, blaas en prostaatkanker1,2. In tegenstelling tot gerichte therapieën die kankercellen direct doden, potentiëren I-O-therapieën het afweersysteem van het lichaam om tumoren3aan te vallen.
Tot op heden zijn tal van relevante I-O-diermodellen vastgesteld. Deze omvatten: 1) muis tumor cellijnen of tumor homo graft in syngene muizen; 2) spontane tumoren afgeleid van genetisch gemanipuleerde muis (GEM) of kankerverwekkend-inductie; 3) chimerische edelstenen met de knock-in van de drug target (s) in een functionele Murine immuunsysteem; en 4) muizen met gereconstitueerde menselijke immuniteit getransplanteerd met menselijke kankercellen of patiënt-afgeleide xenotransplantaten (pdxs). Elk van deze modellen hebben duidelijke voordelen, evenals beperkingen, die zijn beschreven en uitgebreid elders beoordeeld4.
Reconstitutie van de menselijke immuniteit in immunodeficiënte muizen is gegroend gewaardeerd als een klinisch relevante aanpak voor translationeel I-O-onderzoek. Dit wordt meestal bereikt door 1) engraftment van volwassen immuuncellen (bijv. perifere bloed mononucleaire cellen (pmbc))5,6of 2) engraftment van hematopoietische stamcellen (HSC) van, bijvoorbeeld, navelstreng bloed of foetale lever7,8. Deze gehumaniseerde muizen kunnen de groei van menselijke tumoren ondersteunen, waardoor de beoordeling van I-O-therapieën mogelijk is in het kader van zowel menselijke immuniteit als menselijke kankers. Ondanks de voordelen werden toepassingen van gehumaniseerde muizen in I-O-onderzoek meestal gehinderd door verschillende zorgen, zoals lange model ontwikkelingstijd en aanzienlijk hoge kosten.
Hier beschrijven we een menselijk PBMC-gebaseerd model dat op grote schaal kan worden toegepast voor translationele I-O-studies. Dit model is relatief tijd-en kosteneffectief met een hoge reproduceerbaarheid in werkzaamheidsstudies. Het is in eigen huis gebruikt voor de evaluaties van verschillende I-O-therapieën die momenteel onder preklinisch en klinische ontwikkeling vallen. BGB-A317 (Tislelizumab), een experimenteel gehumaniseerd anti-PD-1 antilichaam9 , wordt gebruikt als voorbeeld om de modelontwikkeling, karakterisering en mogelijke toepassingen voor anti-tumor werkzaamheids analyses te bespreken.
Protocol
Representative Results
Discussion
Onze kennis van de ontwikkeling van kanker en progressie is aanzienlijk gevorderd in de afgelopen jaren, met de focus op een uitgebreid begrip van zowel de tumorcellen en de bijbehorende stroma. Het benutten van de immuunmechanismen van de gastheer kan een grotere impact op kankercellen veroorzaken, wat een veelbelovende behandelingsstrategie vertegenwoordigt. Murine modellen met intact muis immuunsysteem, zoals syngene en GEM modellen, zijn op grote schaal gebruikt voor het bestuderen van Checkpoint-gemedieerde immunite…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wij danken de leden van onze laboratoria voor de nuttige besprekingen. Dit werk werd deels gesteund door het biomedische en Life Science Innovation and teelt research programma van de Beijing Municipal Science and Technology Commission in het kader van subsidieovereenkomst nr. Z151100003915070 (project “Preklinische studie over een roman immuun oncologie anti-tumor drug BGB-A317”), en het werd ook gedeeltelijk ondersteund door interne bedrijfsfinanciering voor preklinisch onderzoek.
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 |
Referências
- 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).
