Het volgen van bispecifieke antilichaam-geïnduceerde T-celhandel met behulp van luciferase-getransduceerde menselijke T-cellen
Summary
Hier beschrijven we een methode voor het transduceren van menselijke T-cellen met luciferase om in vivo tracking van bispecifieke antilichaam-geïnduceerde T-celhandel naar tumoren in studies te vergemakkelijken om de anti-tumor werkzaamheid en het mechanisme van T-cel-engaging bispecifieke antilichamen te evalueren.
Abstract
T-cel-engaging bispecifieke antilichamen (T-BsAbs) bevinden zich in verschillende stadia van preklinische ontwikkeling en klinische testen voor solide tumoren. Factoren zoals valentie, ruimtelijke ordening, interdomeinafstand en Fc-mutaties beïnvloeden de anti-tumor werkzaamheid van deze therapieën, meestal door de homing van T-cellen naar tumoren te beïnvloeden, wat een grote uitdaging blijft. Hier beschrijven we een methode om geactiveerde menselijke T-cellen te transduceren met luciferase, waardoor in vivo tracking van T-cellen tijdens T-BsAb-therapiestudies mogelijk is. Het vermogen van T-BsAbs om T-cellen om te leiden naar tumoren kan kwantitatief worden geëvalueerd op meerdere tijdstippen tijdens de behandeling, waardoor onderzoekers de anti-tumor werkzaamheid van T-BsAbs en andere interventies kunnen correleren met de persistentie van T-cellen in tumoren. Deze methode verlicht de noodzaak om dieren tijdens de behandeling op te offeren om T-celinfiltratie histologisch te beoordelen en kan op meerdere tijdstippen worden herhaald om de kinetiek van T-celhandel tijdens en na de behandeling te bepalen.
Introduction
T-cel-engaging bispecifieke antilichamen (T-BsAbs) zijn gemanipuleerde antilichamen die worden gebruikt om kunstmatige specificiteit te bieden aan polyklonale T-cellen door T-cellen aan te spreken via de ene bindingsarm en een tumorantigeen via een andere bindingsarm. Deze technologie is met succes toegepast op hematologische kankers (CD19-targeting blinatumomab1), en talrijke T-BsAbs zijn in preklinische en klinische ontwikkeling voor een verscheidenheid aan solide tumoren en2. T-BsAbs betrekken polyklonale T-cellen op een belangrijke histocompatibiliteitscomplex (MHC) -onafhankelijke manier, en daarom zijn zelfs tumoren die menselijke leukocytenantigenen (HLA’s) downreguleren vatbaar voor dit type therapie 3,4. T-BsAbs zijn ontwikkeld in tientallen verschillende formaten, met verschillen in de valentie en ruimtelijke rangschikking van de T-cel en tumorbindende armen, interdomeinafstanden en de opname van een Fc-domein, dat de halfwaardetijd beïnvloedt en effectorfuncties kan induceren indien aanwezig5. Eerder werk in ons laboratorium heeft aangetoond dat deze factoren de anti-tumor werkzaamheid van T-BsAbs aanzienlijk beïnvloeden, met tot 1.000-voudige verschillen in potentie6. Door dit werk hebben we het IgG-[L]-scFv-formaat geïdentificeerd als het ideale platform voor T-BsAbs (zie de sectie Representatieve resultaten voor meer informatie over T-BsAb-formaten) en hebben we dit platform toegepast op doelen zoals GD2 (neuroblastoom), HER2 (borstkanker en osteosarcoom), GPA33 (colorectale kanker), STEAP1 (Ewing-sarcoom), CD19 (B-cel maligniteiten) en CD33 (B-cel maligniteiten)7, 8,9,10,11,12,13.
Een van de grootste uitdagingen voor het succesvol implementeren van T-BsAb-therapie in solide tumoren is het overwinnen van een immunosuppressieve tumormicro-omgeving (TME) om T-celhandel naar tumoren te drijven14. De hierboven beschreven factoren die de werkzaamheid van T-BsAb beïnvloeden, hebben een significante invloed op het vermogen van T-BsAbs om effectief T-cel homing aan tumoren te induceren, maar dit effect is moeilijk te evalueren in een in vivo systeem in realtime. Dit manuscript geeft een gedetailleerde beschrijving van het gebruik van luciferase-getransduceerde T-cellen in preklinische studies van T-BsAbs om T-celhandel naar verschillende weefsels in experimentele immuungecompromitteerde muismodellen tijdens de behandeling te evalueren. Het algemene doel van deze methode is om een middel te bieden om T-celinfiltratie in tumoren en andere weefsels te evalueren, evenals real-time inzicht in T-cel homing kinetiek en persistentie, zonder de noodzaak om dieren op te offeren tijdens de behandeling. Voor het toenemende aantal onderzoekers dat zich richt op cellulaire immunotherapieën, is het vermogen om T-cellen in vivo te volgen in preklinische diermodellen cruciaal. We streven ernaar een grondige, gedetailleerde beschrijving te geven van de methode die we hebben gebruikt voor het volgen van luciferase-getransduceerde T-cellen om andere onderzoekers in staat te stellen deze techniek gemakkelijk te repliceren.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hoewel de T-BsAb blinatumomab is goedgekeurd voor CD19-positieve hematologische maligniteiten, is de succesvolle implementatie van T-BsAbs in solide tumoren veel moeilijker gebleken. Catumaxomab, een T-BsAb gericht tegen epitheliale celadhesiemolecuul (EPCAM), werd goedgekeurd voor de behandeling van kwaadaardige ascites bij patiënten met eierstokkanker, maar de productie van het geneesmiddel werd vervolgens om commerciële redenen stopgezet19. Er zijn geen andere T-BsAbs goedgekeurd voor solide …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs willen Dr. Vladimir Ponomarev bedanken voor het delen van de luciferase-constructies die worden gebruikt in de experimenten die worden beschreven in de sectie representatieve resultaten van dit artikel.
Materials
| 293T cells | ATCC | CRL-11268 | |
| BSA | Sigma Aldrich | A7030-10G | |
| CD3/CD28 beads | Gibco (ThermoFisher) | 11161D | |
| D-Luciferin, Potassium Salt | Goldbio | LUCK-1G | |
| DMEM | Gibco (ThermoFisher) | 11965092 | |
| DNA in vitro transfection reagent (polyjet) | SignaGen Laboratories | SL100688 | |
| EDTA | Sigma Aldrich | E9884-100G | |
| FBS | Gibco (ThermoFisher) | 10437028 | |
| Gag/pol plasmid | Addgene | 14887 | |
| GFP plasmid | Addgene | 11150-DNA.cg | |
| Penicilin-Streptomycin | Gibco (ThermoFisher) | 15140122 | |
| Recombinant human IL-2 | R&D Systems | 202-IL-010/CF | |
| Retronectin | Takara | T100B | |
| Trypsin | Gibco (ThermoFisher) | 25-300-120 | |
| VSV-G plasmid | Addgene | 8454 |
Referências
- Gökbuget, N., et al. Blinatumomab for minimal residual disease in adults with B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia. Blood. 131 (14), 1522-1531 (2018).
- Runcie, K., Budman, D. R., John, V., Seetharamu, N. Bi-specific and tri-specific antibodies- the next big thing in solid tumor therapeutics. Molecular Medicine. 24 (1), 50 (2018).
- Dreier, T., et al. T Cell costimulus-independent and very efficacious inhibition of tumor growth in mice bearing subcutaneous or leukemic human B cell lymphoma xenografts by a CD19-/CD3- Bispecific single-chain antibody construct. The Journal of Immunology. 170 (8), 4397-4402 (2003).
- Offner, S., Hofmeister, R., Romaniuk, A., Kufer, P., Baeuerle, P. A. Induction of regular cytolytic T cell synapses by bispecific single-chain antibody constructs on MHC class I-negative tumor cells. Molecular Immunology. 43 (6), 763-771 (2006).
- Santich, B. H., Cheung, N. V., Klein, C. Editorial: Bispecific antibodies for T-cell based immunotherapy. Frontiers in Oncology. 10, 628005 (2020).
- Santich, B. H., et al. Interdomain spacing and spatial configuration drive the potency of IgG-[L]-scFv T cell bispecific antibodies. Science Translational Medicine. 12 (534), eaax1315 (2020).
- Wang, L., Hoseini, S. S., Xu, H., Ponomarev, V., Cheung, N. K. Silencing Fc domains in T cell-engaging bispecific antibodies improves T-cell trafficking and antitumor potency. Cancer Immunology Research. 7 (12), 2013-2024 (2019).
- Park, J. A., Cheung, N. V. GD2 or HER2 targeting T cell engaging bispecific antibodies to treat osteosarcoma. Journal of Hematology & Oncology. 13 (1), 172 (2020).
- Wu, Z., Guo, H. F., Xu, H., Cheung, N. V. Development of a tetravalent anti-GPA33/anti-CD3 bispecific antibody for colorectal cancers. Molecular Cancer Therapeutics. 17 (10), 2164-2175 (2018).
- Lin, T. Y., Park, J. A., Long, A., Guo, H. F., Cheung, N. V. Novel potent anti-STEAP1 bispecific antibody to redirect T cells for cancer immunotherapy. Journal for Immunotherapy of Cancer. 9 (9), e003114 (2021).
- Hoseini, S. S., Espinosa-Cotton, M., Guo, H. F., Cheung, N. V. Overcoming leukemia heterogeneity by combining T cell engaging bispecific antibodies. Journal for Immunotherapy of Cancer. 8 (2), e001626 (2020).
- Hoseini, S. S., Guo, H., Wu, Z., Hatano, M. N., Cheung, N. V. A potent tetravalent T-cell-engaging bispecific antibody against CD33 in acute myeloid leukemia. Blood Advances. 2 (11), 1250-1258 (2018).
- Hoseini, S. S., et al. T cell engaging bispecific antibodies targeting CD33 IgV and IgC domains for the treatment of acute myeloid leukemia. Journal for Immunotherapy of Cancer. 9 (5), e002509 (2021).
- Li, H., Er Saw, P., Song, E. Challenges and strategies for next-generation bispecific antibody-based antitumor therapeutics. Cellular and Molecular Immunology. 17 (5), 451-461 (2020).
- Rajabzadeh, A., Hamidieh, A. A., Rahbarizadeh, F. Spinoculation and retronectin highly enhance the gene transduction efficiency of Mucin-1-specific chimeric antigen receptor (CAR) in human primary T cells. BMC Molecular and Cell Biology. 22 (1), 57 (2021).
- Kleeman, B., et al. A guide to choosing fluorescent protein combinations for flow cytometric analysis based on spectral overlap. Cytometry Part A. 93 (5), 556-562 (2018).
- Park, J. A., Santich, B. H., Xu, H., Lum, L. G., Cheung, N. V. Potent ex vivo armed T cells using recombinant bispecific antibodies for adoptive immunotherapy with reduced cytokine release. Journal for Immunotherapy of Cancer. 9 (5), e002222 (2021).
- Park, J. A., Wang, L., Cheung, N. V. Modulating tumor infiltrating myeloid cells to enhance bispecific antibody-driven T cell infiltration and anti-tumor response. Journal of Hematology & Oncology. 14 (1), 142 (2021).
- Ströhlein, M. A., Heiss, M. M. The trifunctional antibody catumaxomab in treatment of malignant ascites and peritoneal carcinomatosis. Future Oncology. 6 (9), 1387-1394 (2010).
- Rabinovich, B. A., et al. Visualizing fewer than 10 mouse T cells with an enhanced firefly luciferase in immunocompetent mouse models of cancer. Proceedings of the National Academy of Sciences. 105 (38), 14342-14346 (2008).
- Skovgard, M. S., et al. Imaging CAR T-cell kinetics in solid tumors: Translational implications. Molecular Therapy Oncolytics. 22, 355-367 (2021).
