Summary

ルシフェラーゼ形質導入ヒトT細胞を用いた二重特異性抗体誘導性T細胞輸送の追跡(英語)

Published: May 12, 2023
doi:

Summary

ここでは、抗腫瘍効果とT細胞関与二重特異性抗体のメカニズムを評価する研究において、腫瘍への二重特異性抗体誘導性T細胞輸送の in vivo 追跡を容易にするために、ルシフェラーゼでヒトT細胞を形質導入する方法について説明します。

Abstract

T細胞関与型二重特異性抗体(T-BsAbs)は、固形腫瘍の前臨床開発および臨床試験のさまざまな段階にあります。原子価、空間的配置、ドメイン間距離、およびFc変異などの要因は、一般に腫瘍へのT細胞のホーミングに影響を与えることによって、これらの治療法の抗腫瘍効果に影響を及ぼしますが、これは依然として大きな課題です。ここでは、活性化ヒトT細胞をルシフェラーゼで形質導入し、T-BsAb療法研究中のT細胞の in vivo 追跡を可能にする方法について説明します。T-BsAbsがT細胞を腫瘍にリダイレクトする能力は、治療中の複数の時点で定量的に評価できるため、研究者はT-BsAbsの抗腫瘍効果やその他の介入を腫瘍におけるT細胞の持続性と相関させることができます。この方法は、T細胞浸潤を組織学的に評価するために治療中に動物を犠牲にする必要性を軽減し、治療中および治療後のT細胞輸送の動態を決定するために複数の時点で繰り返すことができます。

Introduction

T細胞関与二重特異性抗体(T-BsAbs)は、1つの結合アームを介してT細胞を関与させ、別の結合アームを介して腫瘍抗原を関与させることにより、ポリクローナルT細胞に人工的な特異性を提供するために使用される操作された抗体です。この技術は血液がん(CD19を標的とするブリナツモマブ1)への適用に成功しており、さまざまな固形腫瘍に対しても多数のT-BsAbが前臨床および臨床開発中です2。T-BsAbsは、主要組織適合遺伝子複合体(MHC)非依存的にポリクローナルT細胞に作用するため、ヒト白血球抗原(HLA)を下方制御する腫瘍でさえ、このタイプの治療を受けやすいのです3,4。T-BsAbsは数十の異なるフォーマットで開発されており、T細胞と腫瘍結合アームの原子価と空間配置、ドメイン間距離、および半減期に影響を与え、存在する場合はエフェクター機能を誘導できるFcドメインの包含に違いがあります5。私たちの研究室での以前の研究では、これらの要因がT-BsAbsの抗腫瘍効果に大きく影響し、効力に最大1,000倍の違いがあることが示されています6。この研究を通じて、IgG-[L]-scFvフォーマットがT-BsAbの理想的なプラットフォームであることを特定し(T-BsAbフォーマットの詳細については代表的な結果のセクションを参照)、GD2(神経芽細胞腫)、HER2(乳がんおよび骨肉腫)、GPA33(結腸直腸がん)、STEAP1(ユーイング肉腫)、CD19(B細胞悪性腫瘍)、CD33(B細胞悪性腫瘍)などの標的に適用しました7 8,9,10,11,12,13。

固形腫瘍にT-BsAb療法を成功裏に実施するための主要な課題の1つは、免疫抑制性腫瘍微小環境(TME)を克服して腫瘍へのT細胞輸送を促進することです14。上記のT-BsAbの有効性に影響を与える因子は、T-BsAbsが腫瘍へのT細胞ホーミングを効果的に誘導する能力に大きな影響を与えますが、この効果を in vivo システムでリアルタイムで評価することは困難です。この原稿は、治療中の実験的免疫不全マウスモデルにおける様々な組織へのT細胞輸送を評価するためのT-BsAbsの前臨床試験におけるルシフェラーゼ形質導入T細胞の使用の詳細な説明を提供する。この方法の全体的な目標は、治療中に動物を犠牲にすることなく、腫瘍および他の組織におけるT細胞浸潤を評価する手段、ならびにT細胞ホーミング動態および持続性に関するリアルタイムの洞察を提供することである。細胞免疫療法に焦点を当てる研究者の数が増えているため、前臨床動物モデルで in vivo でT細胞を追跡する能力は非常に重要です。私たちは、ルシフェラーゼ形質導入T細胞を追跡するために採用した方法の徹底的で詳細な説明を提供し、他の研究者がこの技術を簡単に複製できるようにすることを目指しています。

Protocol

以下の手順は、メモリアルスローンケタリングの施設動物管理および使用委員会によって評価および承認されています。 1. 293T細胞へのルシフェラーゼのトランスフェクションとウイルス上清の回収 293T細胞の培養それぞれ1リットルのDMEMに以下を加えて培地を調製します:110 mLの熱不活化ウシ胎児血清(FBS)、11 mLのペニシリン-ストレプトマイシン?…

Representative Results

ステップ4.3で説明したように、マウスは、異なる組織におけるT細胞の存在を評価するために、画像化中に異なる位置に配向され得る。仰臥位は、注射後の早い時点で一般的である肺のT細胞の評価を可能にする。皮下異種移植片を上に向けた横方向の位置配置は、腫瘍へのT細胞輸送を最もよく評価するために使用されます。雌の C.Cg-Rag2 tm1Fwa Il2rgtm1Sug/JicTacマウスを、こ…

Discussion

T-BsAbブリナツモマブはCD19陽性血液悪性腫瘍に対して承認されていますが、固形腫瘍へのT-BsAbsの実装の成功ははるかに困難であることが証明されています。上皮細胞接着分子(EPCAM)に対するT-BsAbであるカツマキソマブは、卵巣がん患者の悪性腹水の治療薬として承認されましたが、その後、商業上の理由で薬の生産が中止されました19。固形腫瘍に対して承認された他のT-BsAbs?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

著者らは、この記事の代表的な結果のセクションで説明されている実験で使用されたルシフェラーゼ構築物を共有してくれたウラジミール・ポノマレフ博士に感謝したいと思います。

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

  1. Gökbuget, N., et al. Blinatumomab for minimal residual disease in adults with B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia. Blood. 131 (14), 1522-1531 (2018).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. Santich, B. H., Cheung, N. V., Klein, C. Editorial: Bispecific antibodies for T-cell based immunotherapy. Frontiers in Oncology. 10, 628005 (2020).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. Skovgard, M. S., et al. Imaging CAR T-cell kinetics in solid tumors: Translational implications. Molecular Therapy Oncolytics. 22, 355-367 (2021).

Play Video

Citar este artigo
Espinosa-Cotton, M., Guo, H., Cheung, N. V. Tracking Bispecific Antibody-Induced T Cell Trafficking Using Luciferase-Transduced Human T Cells. J. Vis. Exp. (195), e64390, doi:10.3791/64390 (2023).

View Video