Et humant perifert blod mononukleære Cell (PBMC) Engrafted Humanisert Xenograft modell for translational Immuno-onkologi (I-O) forskning
Summary
Vi beskriver en menneskelig perifere blod mononukleære celle (PBMC)-basert humanisert xenograft mus modell for translational Immuno-onkologi forskning. Denne protokollen kan tjene som en generell retningslinje for etablering og karakteriserer av lignende modeller for I-O terapi vurdering.
Abstract
Oppdagelsen og utviklingen av Immuno-onkologi (i-O) terapi de siste årene representerer en milepæl i behandling av kreft. Imidlertid vedvarer behandling utfordringer. Robuste og sykdoms relevante dyremodeller er viktige ressurser for fortsatt prekliniske forskning og utvikling for å møte en rekke andre immun kontrollpunkter. Her beskriver vi et humant perifert blod mononukleære celle (PBMC)-basert humanisert xenograft modell. BGB-A317 (Tislelizumab), en Investigational humanisert anti-PD-1 antistoff i sen-stadium klinisk utvikling, er brukt som et eksempel for å diskutere plattform oppsett, modell karakterisering og narkotika effekt evalueringer. Disse humanisert mus støtter veksten av de fleste menneskelige svulster testet, og dermed tillater vurdering av i-O terapier i sammenheng med både menneskelig immunitet og menneskelig kreft. Når etablert, er vår modell forholdsvis tid-og kostnadseffektiv, og vanligvis gir svært reproduserbar resultater. Vi foreslår at protokollen skissert i denne artikkelen kan tjene som en generell retningslinje for å etablere musemodeller tilberedt med menneskelige PBMC og svulster for I-O forskning.
Introduction
Immuno-onkologi (I-O) er et raskt voksende felt av kreft behandling. Forskere har nylig begynt å sette pris på det terapeutiske potensialet av modulerende funksjoner i immunsystemet til å angripe svulster. Immune Checkpoint blokader har vist oppmuntrende aktiviteter i en rekke krefttyper, inkludert melanom, renal celle kreft, hode og nakke, lunge, blære og prostata kreft1,2. I motsetning til målrettede terapier som direkte drepe kreftceller, I-O terapier forsterke kroppens immunsystem til å angripe svulster3.
Hittil har mange relevante I-O dyremodeller er etablert. Disse inkluderer: 1) mus tumor cellelinjer eller tumor homograft i syngeneic mus; 2) spontane svulster avledet fra genetisk konstruert mus (GEM) eller kreftfremkallende-induksjon; 3) chimeric edelstener med knock-in av menneskelige narkotika mål (r) i et funksjonelt murine immunsystem; og 4) mus med rekonstituert humant immunitet transplantert med humane kreftceller eller pasient-avledet xenotransplantater (PDXs). Hver av disse modellene har åpenbare fordeler så vel som begrensninger, som har blitt beskrevet og gjennomgått mye annetsteds4.
Rekonstituering av menneskelig immunitet hos immunodeficient mus har blitt growingly verdsatt som en klinisk relevant tilnærming for translational I-O forskning. Dette oppnås vanligvis gjennom enten 1) engraftment av voksne immunceller (f. eks perifere blod mononukleære celler (PMBC))5,6, eller 2) engraftment av blodkreft stamceller (HSC) fra, for eksempel navlestreng blod eller fosterets leveren7,8. Disse humanisert mus kunne støtte veksten av menneskelige svulster, og dermed tillater vurdering av i-O terapier i sammenheng med både menneskelig immunitet og menneskelig kreft. Til tross for fordelene, var anvendelser av humanisert mus i i-O-forskning vanligvis hindret av flere bekymringer, slik som lang modell utvikling tid og betydelig høye kostnader.
Her beskriver vi en menneskelig PBMC-basert modell som kan bli mye brukt for translational I-O studier. Denne modellen er forholdsvis tids-og kostnadseffektiv med høy reproduserbarhet i effekt studier. Det har vært brukt i huset for evalueringer av flere I-O legemiddel selskap for tiden under prekliniske og klinisk utvikling. BGB-A317 (Tislelizumab), en Investigational humanisert anti-PD-1 antistoff9 , er brukt som eksempel for å diskutere modell utvikling, karakterisering, og mulige anvendelser for anti-tumor effekt analyser.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vår kunnskap om kreftutvikling og progresjon har avansert betydelig de siste årene, med fokus på en helhetlig forståelse av både tumorceller og tilhørende stroma. Utnytte verten immun mekanismer kan indusere en større innvirkning mot kreftceller, som representerer en lovende behandling strategi. Murine modeller med intakt mus uimottakelig systemer, for eksempel syngeneic og GEM-modeller, har vært mye brukt til å studere Checkpoint-mediert immunitet. Effekt vurderinger ved hjelp av disse modellene avhenger i stor…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi takker medlemmer av våre laboratorier for nyttige diskusjoner. Dette arbeidet ble delvis støttet av biomedisinsk og Life Science innovasjon og dyrking Research program i Beijing Municipal Science and Technology Commission under Grant Agreement no. Z151100003915070 (prosjekt “prekliniske studie på en roman immune onkologi anti-tumor stoffet BGB-A317”), og det ble også delvis støttet av interne selskapet finansiering for prekliniske 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 |
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).
