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Method Article
* Ces auteurs ont contribué à parts égales
Ce protocole décrit une méthode d’analyse complète de cytométrie de masse (cytométrie par temps de vol [CyTOF]) pour évaluer les réponses immunitaires systémiques et locales dans le carcinome hépatocellulaire (CHC). L’approche vise à fournir des informations sur le paysage immunitaire du CHC, offrant une compréhension plus profonde du microenvironnement tumoral et des mécanismes immunitaires associés.
Le carcinome hépatocellulaire (CHC) est l’une des formes les plus courantes et les plus mortelles de cancer du foie dans le monde. Malgré les progrès du traitement, le pronostic des patients atteints de CHC reste sombre en raison de l’interaction complexe des facteurs génétiques, environnementaux et immunologiques à l’origine de sa progression. La compréhension du paysage immunitaire du CHC est cruciale pour développer des thérapies efficaces, en particulier dans le domaine de l’immunothérapie, qui est très prometteuse pour l’amélioration des résultats pour les patients. Cette étude utilise la technologie de cytométrie de masse (cytométrie par temps de vol [CyTOF]) pour étudier les réponses immunitaires systémiques et locales chez les patients atteints de CHC. En analysant des échantillons de sang périphérique et de tumeurs, la recherche vise à identifier des populations uniques de cellules immunitaires et leurs états fonctionnels associés à la progression du CHC. Les résultats fournissent un aperçu complet du paysage immunitaire dans le CHC, mettant en évidence des biomarqueurs et des cibles thérapeutiques potentiels. Cette approche offre des informations précieuses sur les mécanismes immunitaires sous-jacents au CHC et ouvre la voie au développement d’immunothérapies plus efficaces pour cette tumeur maligne.
Le carcinome hépatocellulaire (CHC) est le cancer primitif du foie le plus fréquent et un problème de santé mondial important en raison de son incidence élevée et de ses taux de mortalité1. Selon l’Organisation mondiale de la santé, le CHC se classe au cinquième rang des cancers les plus fréquents et au deuxième rang des causes de décès liés au cancer dans le monde2. Elle est particulièrement répandue dans les régions où les taux d’infections chroniques aux hépatites B et C sont élevés, comme l’Asie de l’Est et l’Afrique subsaharienne3. Les principaux facteurs de risque sont l’hépatite virale, la cirrhose et le syndrome métabolique4. Le CHC nécessite un traitement à long terme, imposant des charges physiques et financières considérables, soulignant la nécessité d’une prévention efficace, d’une détection précoce et de stratégies de traitement innovantes5.
Le système immunitaire joue un rôle crucial dans le développement du CHC. Le foie est un organe immunologiquement actif avec une abondance de cellules immunitaires, y compris des macrophages résidents du foie, des cellules tueuses naturelles (NK) et des cellules T, qui sont essentielles à la surveillance et à l’élimination des cellules anormales6. Cependant, le CHC peut échapper à la surveillance immunitaire en exprimant des molécules immunosuppressives, en recrutant des cellules immunosuppressives et en modifiant le microenvironnement tumoral 7,8. Cet échappement immunitaire favorise non seulement la croissance tumorale et les métastases, mais affecte également la réponse à l’immunothérapie 9,10.
Les réponses immunitaires systémiques et locales dans le microenvironnement tumoral sont des facteurs clés influençant la progression du cancer et les résultats thérapeutiques. Les réponses immunitaires systémiques impliquent des cellules immunitaires circulantes qui peuvent reconnaître et attaquer les cellules tumorales distantes, telles que les cellules T périphériques, les cellules NK et les monocytes qui peuvent cibler les cellules tumorales dans tout le corps. Les réponses immunitaires locales se concentrent sur l’activité des cellules immunitaires dans le microenvironnement tumoral, y compris les lymphocytes infiltrant la tumeur (TIL), les macrophages associés à la tumeur (TAMs) et les lymphocytes T régulateurs (Tregs). Alors que les TIL exercent souvent des effets cytotoxiques contre les cellules tumorales, les TAM et les Tregs contribuent généralement à un environnement immunosuppresseur qui favorise la croissance tumorale11,12. Les cellules tumorales et les cellules stromales peuvent remodeler le microenvironnement tumoral pour favoriser l’immunosuppression et échapper à la surveillance immunitaire. L’interaction entre les réponses immunitaires systémiques et locales détermine l’efficacité globale de l’immunité antitumorale11. Comprendre cette interaction peut aider à développer des stratégies d’immunothérapie plus efficaces.
La cytométrie en flux et l’immunohistochimie traditionnelles, bien que largement utilisées dans les études immunologiques, présentent des limites importantes lorsqu’il s’agit d’analyser des paysages immunitaires complexes en raison de leur incapacité à effectuer une analyse complète et de grande dimension. La cytométrie en flux est très efficace pour détecter les marqueurs de surface et fonctionnels au niveau de la cellule unique. Cependant, sa capacité d’analyse simultanée de plusieurs marqueurs est limitée, souvent limitée par le chevauchement spectral et les contraintes pratiques sur le nombre de balises fluorescentes pouvant être utilisées13,14. L’immunohistochimie, quant à elle, fournit des informations précieuses sur le contexte tissulaire de marqueurs spécifiques, mais elle est également entravée par le nombre limité de marqueurs analysables et les difficultés inhérentes à la réalisation d’évaluations robustes, quantitatives et de grande dimension15.
Pour caractériser efficacement des environnements immunitaires complexes, des techniques de haute dimension comme la cytométrie de masse (cytométrie par temps de vol [CyTOF]) sont essentielles. La cytométrie de masse est une technologie de pointe qui utilise la spectrométrie de masse pour analyser plusieurs marqueurs protéiques dans des cellules uniques. Il permet une analyse multiparamétrique de cellules individuelles sans les problèmes de chevauchement spectral observés dans la cytométrie en flux traditionnelle16. En utilisant des anticorps marqués au métal, il peut mesurer des dizaines de marqueurs simultanément, offrant une vue complète et impartiale des phénotypes et des fonctions cellulaires17. Par exemple, Gadalla et al. ont développé un panel CyTOF avec plus de 40 paramètres pour l’analyse des cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC) et du tissu tumoral, démontrant ainsi son avantage dans l’immunophénotypage de haute dimension18. La cytométrie en flux traditionnelle, avec son nombre limité de paramètres détectables, n’a pas permis d’identifier ces populations cellulaires rares présentant des phénotypes uniques. En revanche, la cytométrie de masse a permis une évaluation complète des états fonctionnels de ces cellules, fournissant une caractérisation plus détaillée et plus robuste. Behbehani et al. ont utilisé la cytométrie de masse pour analyser des échantillons de moelle osseuse de patients atteints de syndromes myélodysplasiques (SMD), ce qui a permis d’identifier et de caractériser avec succès des cellules progénitrices hématopoïétiques aberrantes rares18. La capacité de la cytométrie de masse à détecter simultanément plus de 40 marqueurs de surface et intracellulaires a considérablement amélioré la détection de ces sous-ensembles de cellules à basse fréquence19. Ces capacités surmontent les limites traditionnelles et fournissent des informations plus approfondies sur les paysages immunitaires, ce qui favorise les progrès en immunologie et le développement thérapeutique. La capacité de profiler de manière exhaustive les phénotypes et les fonctions cellulaires au niveau de la cellule unique fait progresser considérablement la compréhension des processus immunologiques et contribue au développement de thérapies ciblées.
La cytométrie de masse fournit des informations complètes sur les populations de cellules immunitaires systémiques et locales dans le CHC en détectant simultanément plusieurs marqueurs protéiques. Cette technologie permet de distinguer différents types de lymphocytes T au sein du microenvironnement tumoral, tels que les lymphocytes T effecteurs, les lymphocytes T régulateurs (Tregs) et les lymphocytes T épuisés, élucidant ainsi leurs rôles spécifiques dans la progression tumorale. En utilisant la cytométrie de masse, les chercheurs peuvent identifier des marqueurs immunitaires associés au pronostic20 du CHC. Par exemple, les sous-ensembles de lymphocytes T avec une expression élevée de la protéine de mort cellulaire programmée 1 (-1) peuvent servir de prédicteurs de la réponse d’un patient aux inhibiteurs de point de contrôle immunitaire21. De plus, il facilite la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques en identifiant des molécules immunosuppressives spécifiques, fournissant ainsi une base pour des stratégies de traitement personnalisées. La capacité de la technologie à détecter plusieurs marqueurs et sa résolution unicellulaire la rendent particulièrement avantageuse pour découvrir de nouvelles cibles thérapeutiques et concevoir des immunothérapies combinées. Cette approche avancée présente un potentiel important pour améliorer les résultats du traitement chez les patients atteints de CHC en offrant une compréhension détaillée du paysage immunitaire et en permettant le développement d’interventions thérapeutiques sur mesure.
Cette étude vise à utiliser la cytométrie de masse pour analyser les profils cellulaires immunitaires systémiques et locaux des patients atteints de CHC. Les objectifs sont de caractériser les populations de cellules immunitaires, de corréler ces caractéristiques avec les résultats cliniques et les réponses thérapeutiques, et d’identifier des marqueurs immunitaires spécifiques et des sous-ensembles cellulaires associés au pronostic du CHC. En élucidant les rôles de diverses cellules immunitaires dans les réponses au traitement, cette étude cherche à fournir une base pour des stratégies de traitement personnalisées. Les résultats devraient optimiser les immunothérapies existantes et offrir des informations précieuses pour le développement de nouveaux traitements, dans le but ultime d’améliorer la survie globale et la qualité de vie des patients atteints de CHC.
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Les étapes de prélèvement d’échantillons de sang et de CHC, d’isolement des cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC), de dissociation des cellules uniques et de coloration sont décrites dans le plan suivant. Les réactifs et les matériaux expérimentaux sont tous répertoriés dans la table des matériaux. Toutes les expériences ont été réalisées avec l’approbation du comité d’éthique du premier hôpital affilié de la faculté de médecine de l’Université du Zhejiang, en veillant à ce que la collecte d’échantillons tumoraux n’interfère pas avec le diagnostic pathologique. Un consentement éclairé écrit a été obtenu de tous les sujets humains.
1. Isolement des PBMC
2. Isolement des cellules du tissu tumoral
REMARQUE : La méthode d’isolement des cellules du tissu tumoral a été adaptée de Song et al.22.
3. Coloration au cisplatine
4. Blocage du récepteur Fc
5. Incubation d’anticorps protéiques membranaires
6. Coloration des protéines du noyau
7. Fixation cellulaire
8. Coloration par intercalation nucléaire
9. Préparation de la suspension cellulaire
10. Cytométrie de masse et analyse des données
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Pour élucider les caractéristiques immunologiques associées au CHC, une analyse complète des populations de cellules immunitaires a été effectuée. Des échantillons appariés de PBMC et de tissu CHC ont été prélevés chez 4 patients atteints de CHC. Un profilage par cytométrie de masse a été effectué pour examiner les populations de cellules immunitaires au niveau protéomique unicellulaire, à l’aide de deux panels d’anticorps pour les ...
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Cette étude s’appuie sur la technologie de la cytométrie de masse pour fournir une analyse approfondie des réponses immunitaires systémiques et locales dans le CHC. L’application de la cytométrie de masse dans ce contexte permet la détection simultanée de plusieurs marqueurs au niveau d’une seule cellule, offrant une caractérisation immunophénotypique détaillée qui est cruciale pour comprendre le paysage immunitaire complexe du CHC. La cytométrie de masse a révolutionn...
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Les auteurs déclarent qu’ils n’ont aucun conflit d’intérêts.
Ce travail a été soutenu par le Programme national de recherche et de développement clés de Chine (subvention 2019YFA0803000 à J.S.), l’Excellent Youth Foundation of Zhejiang Scientific (subvention R22H1610037 à J.S.), la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (subvention 82173078 à J.S.), la Fondation des sciences naturelles de la province du Zhejiang (subvention 2022C03037 à J.S.).
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
1×PBS | HyClone | SH30256.01 | |
10×PBS | HyClone | SH30256.01 | |
100 mm×20 mm tissue-culture-treated culture dish | Corning | 430167 | |
1000 mL pipette tips | Rainin | 30389218 | |
15 mL centrifuge tube | NEST | 601052 | |
200 mL pipette tips | Rainin | 30389241 | |
40 mm nylon cell strainer/70-mm nylon cell strainer | Falcon | 352340 | |
50 mL centrifuge tube | NEST | 602052 | |
70 μm syringe fifilter | Sangon Biotech | F613462-9001 | |
Anti-Human CCR2 Antibody (clone: K036C2) | BioLegend | 357224 | |
Anti-Human CCR3 Antibody (clone: 5E8) | BioLegend | 310724 | |
Anti-Human CCR7 Antibody (clone: G043H7) | BioLegend | 353240 | |
Anti-Human CD103 Antibody (clone: Ber-ACT8) | BioLegend | 350202 | |
Anti-Human CD115 Antibody (clone: 9-4D2-1E4) | BioLegend | 347314 | |
Anti-Human CD117 Antibody (clone: 104D2) | BioLegend | 313201 | |
Anti-human CD11b Antibody (clone: 1CRF44) | BD | 562721 | |
Anti-human CD11c Antibody (clone: B-ly6) | BD | 563026 | |
Anti-Human CD123 Antibody (clone: 6H6) | BioLegend | 306002 | |
Anti-Human CD127 Antibody (clone: A019D5) | BioLegend | 351337 | |
Anti-Human CD13 Antibody (clone: WM19) | BioLegend | 301701 | |
Anti-Human CD138 Antibody (clone: MI15) | BioLegend | 356535 | |
Anti-human CD14 Antibody (clone: HCD14) | BioLegend | 325604 | |
Anti-Human CD141 Antibody (clone: M80) | BioLegend | 344102 | |
Anti-Human CD15 Antibody (clone: QA19A61) | BioLegend | 376302 | |
Anti-human CD16 Antibody (clone: B7311) | BD | 561313 | |
Anti-Human CD161 Antibody (clone: HP-3G10) | BioLegend | 339902 | |
Anti-Human CD163 Antibody (clone: GHI/61) | BioLegend | 333603 | |
Anti-Human CD169 Antibody (clone: 7-239) | BioLegend | 346002 | |
Anti-human CD19 Antibody (clone: HIB19) | BioLegend | 302226 | |
Anti-Human CD1c Antibody (clone: L161) | BioLegend | 331501 | |
Anti-Human CD20 Antibody (clone: 2H7) | BioLegend | 302301 | |
Anti-Human CD206 Antibody (clone: 15-2) | BioLegend | 321151 | |
Anti-Human CD24 Antibody (clone: ML5) | BioLegend | 311129 | |
Anti-Human CD25 Antibody (clone: BC96) | BioLegend | 302624 | |
Anti-human CD3 Antibody (clone: UCHT1) | BD | 555916 | |
Anti-Human CD31 Antibody (clone: W18200D) | BioLegend | 375902 | |
Anti-Human CD32 Antibody (clone: FUN-2) | BioLegend | 303232 | |
Anti-Human CD326 Antibody (clone: CO17-1A) | BioLegend | 369812 | |
Anti-Human CD33 Antibody (clone: WM53) | BioLegend | 303402 | |
Anti-human CD4 Antibody (clone: L200) | BD | 563094 | |
Anti-Human CD45 Antibody (clone: HI30) | BD | 563716 | |
Anti-Human CD45RO Antibody (clone: UCHL1) | BioLegend | 304220 | |
Anti-human CD56 Antibody (clone: 5.1H11) | BioLegend | 362510 | |
Anti-Human CD64 Antibody (clone: S18012C) | BioLegend | 399502 | |
Anti-Human CD66b Antibody (clone: 6/40c) | BioLegend | 392917 | |
Anti-human CD68 Antibody (clone: Y1/82A) | BioLegend | 333808 | |
Anti-Human CD69 Antibody (clone: FN50) | BioLegend | 310902 | |
Anti-Human CD7 Antibody (clone: 4H9/CD7) | BioLegend | 395602 | |
Anti-human CD8 Antibody (clone: RPA-T8) | BD | 557750 | |
Anti-Human CD80 Antibody (clone: W17149D) | BioLegend | 375402 | |
Anti-Human CD86 Antibody (clone: BU63) | BioLegend | 374202 | |
Anti-Human FOXP3 Antibody (clone: 206D) | BioLegend | 320101 | |
Anti-Human HLA_ABC Antibody (clone: W6/32) | BioLegend | 311426 | |
Anti-human HLA-DR Antibody (clone: L243) | BioLegend | 307650 | |
Anti-Human IgD Antibody (clone: IA6-2) | BioLegend | 348211 | |
Anti-Human Ki67 Antibody (clone: Ki-67) | BioLegend | 350501 | |
Anti-Human PD_L2 Antibody (clone: MH22B2) | BD | 567783 | |
Anti-Human PD1 Antibody (clone: EH12.2H7) | BioLegend | 329951 | |
Anti-Human PDL1 Antibody (clone: MIH2) | BioLegend | 393602 | |
Anti-human TCR-γδ Antibody (clone: B1) | BD | 740415 | |
Cell cryopreservation solution | Thermo Fisher | A2644601 | |
Cell-lD Cisplatin | Standard BioTools | 201064 | |
Cell-lD Intercalator-lr | Standard BioTools | 201192A | |
Collagenase, Type IV | Gibco | 17104019 | |
Constant-temperature shake | FAITHFUL | FS-50B | |
CyTOF System | Fluidigm Corporation | Helios | |
Cytosplore | Cytosplore Consortium | 2.3.1 | |
Dispase II | Gibco | 17105041 | |
DNase I | Merck | DN25 | |
Eppendorf centrifuge | Eppendorf | 5702 | |
EQ Four Element Calibration Beads | Standard BioTools | 201078 | |
FBS | Gibco | 16000-044 | |
Ficoll-paque | Cytiva | 17-1440-02 | |
Finnpipette | Thermo Scientific | 4700870 | |
Fixation buffer | Thermo Scientific | FB001 | |
FlowJo | BD Life Sciences | 10.1 | |
Formaldehyde solution | Thermo Scientific | 28906 | |
Granzyme B Antibody, anti-human/mouse (clone: QA16A02) | BioLegend | 396413 | |
Heparin Tubes | BD | 367874 | |
Human BD Fc Block 2.5 mg/mL | BD | 564220 | |
MACS Tissue Storage Solution | Miltenyi | 130-100-008 | |
Maxpar Fix and Perm Buffer | Standard BioTools | 201067 | |
Maxpar metal-coniugated antibodies | Standard BioTools | Various | |
Maxpar PBS | Standard BioTools | 201058 | |
Maxpar Water | Standard BioTools | 201069 | |
Maxpare Cell Staining Buffer | Standard BioTools | 201068 | |
Metal-conjugated Anti-Human α-SMA Antibody (clone: 1A4) | Miltenyi Biotec | 130-098-145 | |
Percoll | Merck | P4937-500ML | |
Permeabilization buffer | Thermo Scientific | 00833356 | |
RBC lysis buffer | BD | 555899 | |
Refrigerated centrifuge | Eppendorf | 5910ri | |
RPMI 1640 medium | GE HealthCare | SH30027.0 | |
Scalpel | APPLYGEN | TB6298-1 | |
Sterile Pasteur pipette | ZDAN | ZD-H03 | |
Tissue digestion solution | Yeasen Biotech | 41423ES30 | |
Tuning Solution | Standard BioTools | 201072 | |
Vortex Mixer | Thermo Scientific | 88882012 |
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