En human perifert blod mononukleär cell (PBMC) inympad humaniserad xenograft modell för translationell Immuno-onkologi (I-O) forskning
Summary
Vi beskriver en human perifert blod mononukleär cell (PBMC)-baserad humaniserad xenograft musmodell för translationell Immuno-onkologi forskning. Detta protokoll kan fungera som en allmän riktlinje för att fastställa och karakterisera liknande modeller för I-O-behandlingsbedömning.
Abstract
Upptäckten och utvecklingen av Immuno-onkologi (I-O) terapi under de senaste åren är en milstolpe i behandlingen av cancer. Behandlings utmaningarna kvarstår dock. Robusta och sjukdomsrelevanta djurmodeller är livsviktiga resurser för fortsatt preklinisk forskning och utveckling för att ta itu med en rad ytterligare immun kontroller. Här beskriver vi ett humant perifert blod mononukleära celler (PBMC)-baserade humaniserad xenograft modell. BGB-A317 (Tislelizumab), ett prövande humaniserat anti-PD-1 antikropp i sena stadiet klinisk utveckling, används som ett exempel för att diskutera plattform set-up, modell karakterisering och läkemedels effekt utvärderingar. Dessa humaniserade möss stödja tillväxten av de flesta mänskliga tumörer testas, vilket möjliggör bedömning av i-O terapier i samband med både mänsklig immunitet och mänskliga cancerformer. När etablerad, vår modell är jämförelsevis tid-och kostnadseffektiva, och vanligtvis ger mycket reproducerbara resultat. Vi föreslår att det protokoll som beskrivs i denna artikel kan fungera som en allmän riktlinje för upprättande av musmodeller som rekonstitueras med mänskliga PBMC och tumörer för I-O-forskning.
Introduction
Immuno-onkologi (I-O) är ett snabbt växande område för cancerbehandling. Forskare har nyligen börjat uppskatta den terapeutiska potentialen av modulerande funktioner i immunförsvaret att attackera tumörer. Immun kontrollpunkt blockader har visat uppmuntrande aktiviteter i en mängd olika cancertyper, inklusive melanom, njurcellscancer, huvud och nacke, lungor, urinblåsa och prostatacancer1,2. I motsats till riktade terapier som direkt dödar cancerceller, I-O terapier potentiera kroppens immunförsvar att attackera tumörer3.
Hittills har många relevanta I-O djurmodeller fastställts. Dessa inkluderar: 1) mus tumör cellinjer eller tumör homograft i uterustransplantat möss; 2) spontana tumörer som härrör från genetiskt modifierade mus (GEM) eller carcinogen-induktion; 3) chimär pärlor med Knock-in av humanläkemedel mål (s) i en funktionell murin immunförsvar; och 4) möss med rekonstituerad mänsklig immunitet som transplanterats med humana cancerceller eller xenograft (pdxs). Var och en av dessa modeller har uppenbara fördelar samt begränsningar, som har beskrivits och granskats utförligt någon annanstans4.
Rekonstituering av mänsklig immunitet hos möss med nedsatt immunförsvar har blivit mycket uppskattad som en kliniskt relevant metod för translationell I-O-forskning. Detta uppnås vanligen genom antingen 1) engrafering av vuxna immunceller (t. ex. perifera mononukleära blodceller (pmbc))5,6, eller 2) engrafering av hematopoietiska stamceller (HSC) från, till exempel, navelsträngsblod eller foster lever7,8. Dessa humaniserade möss kan stödja tillväxten av mänskliga tumörer, vilket möjliggör bedömning av i-O terapier i samband med både mänsklig immunitet och mänskliga cancerformer. Trots fördelarna, tillämpningar av humaniserade möss i i-O forskning var oftast hindras av flera farhågor, såsom lång modell utvecklingstid och betydligt höga kostnader.
Här beskriver vi en human PBMC-baserad modell som kan tillämpas I stor utsträckning för translationella I-O-studier. Denna modell är jämförelsevis tid-och kostnadseffektiv med hög reproducerbarhet i effektstudier. Det har använts i egen verksamhet för utvärderingar av flera I-O-Therapeutics för närvarande under preklinisk och klinisk utveckling. BGB-A317 (Tislelizumab), ett prövande humaniserat anti-PD-1 antikropp9 , används som exempel för att diskutera modellutveckling, karakterisering, och möjliga tillämpningar för anti-tumör effektanalyser.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vår kunskap om cancerutveckling och progression har framskridit betydligt under de senaste åren, med fokus på en omfattande förståelse av både tumörcellerna och dess associerade stroma. Utnyttja värd immunförsvaret mekanismer kan framkalla en större inverkan mot cancerceller, som representerar en lovande behandlingsstrategi. Murina modeller med intakt mus immunsystem, såsom uterustransplantat och gem modeller, har använts i stor utsträckning för att studera Checkpoint-medierad immunitet. Effektivitets bedö…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi tackar medlemmar i våra laboratorier för hjälpsamma diskussioner. Detta arbete stöddes delvis av biomedicinska och Life science innovation och odling forsknings program av Peking kommunala vetenskaps-och teknik kommissionen under Grant Agreement No. Z151100003915070 (projekt “preklinisk studie om en roman immun onkologi anti-tumör läkemedel BGB-A317”), och det var också delvis stöds av interna företagsfinansiering för preklinisk 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).
