A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
להלן פרוטוקול ליצירת פיגומי אלגינט מקרו-נקבוביים יבשים המתווכים העברת גנים נגיפית יעילה לשימוש בהנדסה גנטית של תאי T, כולל תאי T לטיפול בתאי CAR-T. הודגם כי הפיגומים מתמרים תאי T ראשוניים פעילים עם התמרה של >85%.
הנדסה גנטית של תאי T לטיפול בתאי CAR-T הגיעה לחזית הטיפול בסרטן בשנים האחרונות. תאי CAR-T מיוצרים על ידי העברת גנים נגיפיים לתאי T. תקן הזהב הנוכחי של העברת גנים ויראליים כרוך בספינוקולציה של צלחות מצופות רטרונקטין, שהיא יקרה וגוזלת זמן. קיים צורך משמעותי בשיטות יעילות וחסכוניות ליצירת תאי CAR-T. מתוארת כאן שיטה לייצור פיגומי אלגינט מקרו-נקבוביים זולים ויבשים, המכונים פיגומי Drylux, המקדמים ביעילות התמרה נגיפית של תאי T פעילים. הפיגומים מתוכננים לשימוש במקום ספינוקולציה בתקן זהב של צלחות מצופות רטרונקטין שנזרעו בנגיף ולפשט את תהליך התמרת התאים. אלגינט מקושר באופן צולב עם סידן-D-גלוקונאט וקפוא למשך הלילה ליצירת הפיגומים. הפיגומים הקפואים מיובשים בהקפאה בליאופיליזר למשך 72 שעות כדי להשלים את היווצרות הפיגומים המקרו-נקבוביים היבשים. הפיגומים מתווכים העברת גנים נגיפית כאשר נגיפים ותאי T מופעלים נזרעים יחד על גבי הפיגום כדי לייצר תאים מהונדסים גנטית. הפיגומים מייצרים >85% התמרה של תאי T ראשוניים, הדומה ליעילות ההתמרה של ספינוקולציה על לוחות מצופים רטרונקטין. תוצאות אלה מראות כי פיגומי אלגינט מקרו-נקבוביים יבשים משמשים חלופה זולה ונוחה יותר לשיטת ההתמרות הקונבנציונלית.
אימונותרפיה התגלתה כפרדיגמה מהפכנית לטיפול בסרטן בשל יכולתה להתמקד ספציפית בגידולים, להגביל ציטוטוקסיות מחוץ למטרה ולמנוע הישנות. במיוחד, טיפול בתאי קולטן אנטיגן כימרי T (CAR-T) צבר פופולריות בשל הצלחתו בטיפול בלימפומות ולוקמיה. ה-FDA אישר את הטיפול הראשון בתאי CAR-T בשנת 2017, ומאז אישר ארבעה טיפולים נוספים בתאי CAR-T 1,2,3,4,5. ל- CARs יש תחום זיהוי אנטיגן המורכב בדרך כלל מקטע משתנה שרשרת יחיד של נוגדן חד שבטי שהוא ספציפי לאנטיגןהקשור לגידול 3,4. כאשר CAR מקיים אינטראקציה עם האנטיגן הקשור לגידול שלו, תאי CAR-T מופעלים, מה שמוביל לתגובה אנטי-סרטנית הכוללת שחרור ציטוקינים, דה-גרנולציה ציטוליטית, ביטוי גורם שעתוק והתפשטות תאי T. כדי לייצר תאי CAR-T, הדם נאסף מהחולה כדי לקבל את תאי ה- T שלהם. CARs מתווספים גנטית לתאי T של המטופל באמצעות וירוס. תאי CAR-T גדלים במבחנה ומוחדרים בחזרה לחולה 2,3,4,6. ייצור מוצלח של תאי CAR-T נקבע על ידי יעילות ההתמרת, המתארת את מספר תאי ה-T המהונדסים גנטית לתאי CAR-T.
נכון לעכשיו, תקן הזהב לייצור תאי CAR-T הוא ספינוקולציה של תאי T מופעלים ונגיפים על לוחות מצופים רטרונקטין 7,8. ההתמרה מתחילה כאשר חלקיקים נגיפיים מתקשרים עם פני השטח של תאי T. רטרונקטין מקדם קולוקליזציה של נגיף ותאים על ידי הגברת יעילות הקשירה בין חלקיקי הנגיף לתאים, מה שמשפר את הטרנסדוקציה 7,8. רטרונקטין אינו פועל היטב בפני עצמו וצריך להיות מלווה בספינוקולציה, המשפרת את העברת הגנים על ידי ריכוז החלקיקים הנגיפיים והגדלת חדירות פני השטח של תא T, מה שמאפשר זיהום נגיפי קל יותר8. למרות ההצלחה של ספינוקולציה על לוחות מצופים רטרונקטין, זהו תהליך מורכב הדורש מחזורי ספין מרובים וריאגנטים יקרים. לכן, שיטות חלופיות להעברת גנים ויראליים מהירים וזולים יותר רצויות מאוד.
אלגינט הוא רב-סוכר אניוני טבעי הנמצא בשימוש נרחב בתעשייה הביו-רפואית בשל עלותו הנמוכה, פרופיל הבטיחות הטוב ויכולתו ליצור הידרוג'לים בעת ערבוב עם קטיונים דיוולנטיים 9,10,11,12. אלגינט הוא פולימר תואם GMP ובדרך כלל מוכר כבטוח (GRAS) על ידי ה-FDA13. קישור צולב של אלגינט עם קטיונים יוצר הידרוג'לים יציבים המשמשים לעתים קרובות לריפוי פצעים, העברת תרופות כימיות קטנות וחלבונים, והובלת תאים 9,10,11,12,14,15,16. בשל תכונות הג'ל המצוינות שלו, אלגינט הוא החומר המועדף ליצירת פיגומים נקבוביים על ידיייבוש בהקפאה של 10,17. מאפיינים אלה של אלגינט הופכים אותו למועמד אטרקטיבי לייצור פיגום שיכול לתווך העברת גנים נגיפית של תאים פעילים.
הפרוטוקול המתואר כאן הוא פרוטוקול לייצור פיגומי אלגינט מקרו-נקבוביים יבשים, המכונים פיגומי Drylux, המתמרים באופן סטטי תאי T על ידי העברת גנים נגיפיים17,18. תהליך ייצור הפיגומים האלה מוצג באיור 1. פיגומים אלה מבטלים את הצורך בספינוקולציה של לוחות מצופים רטרונקטין. פיגומי האלגינט המקרו-נקבוביים מעודדים אינטראקציה של חלקיקים נגיפיים ותאי T כדי לאפשר העברת גנים יעילה בשלב אחד מבלי להשפיע על הפונקציונליות והכדאיות של תאי T מהונדסים17. כאשר עוקבים אחריהם נכון, פיגומי אלגינט מקרו-נקבוביים אלה הם בעלי יעילות התמרה של לפחות 80%, מה שמפשט ומקצר את תהליך ההתמרה הנגיפית.
איור 1: סכימה וציר זמן של הפרוטוקול . (A) ציר הזמן להכנת פיגומי אלגינט מקרו-נקבוביים יבשים. אלגינט מקושר באופן צולב עם סידן-D-גלוקונאט וקפוא למשך הלילה. הפיגומים הקפואים עוברים ליופיליזציה למשך 72 שעות כדי ליצור את פיגומי Drydox. (B) ציר הזמן להתמרה נגיפית של תאים פעילים. תאים פעילים ונגיפים (MOI 2) נזרעים על גבי הפיגום ודוגרים במדיה מלאה בתוספת IL-7 ו- IL-15. הפיגומים סופגים את התערובת ומקדמים העברת גנים נגיפית. EDTA משמש להמסת הפיגומים ולבידוד התאים המתמרים. לאחר שטיפה פעמיים עם PBS, כדור התא יכול לשמש לניתוח. קיצורים: PBS = מלח עם מאגר פוספטים; PBMCs = תאי דם חד-גרעיניים היקפיים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
כל ההליכים המערבים תאי עליונות אנושית וקטורים רטרו-ויראליים בוצעו בהתאם להנחיות הבטיחות הביולוגית של אוניברסיטת צפון קרוליינה ואושרו על ידי משרד הבריאות והבטיחות הסביבתית. תאי דם חד-גרעיניים של דם היקפי אנושי נרכשו כמעילי באפי ממקורות מסחריים. תאים אנושיים ראשוניים חייבים להיות מבודדים משברי מעיל באפי אנושיים ודורשים אישור Biosafety רמה 2 ונהלי הפעלה סטנדרטיים מפורטים ואישור מהמוסד שבו העבודה אמורה להתבצע. וקטורים נגיפיים, כולל הווקטורים הרטרו-ויראליים המשמשים להתמרה שהוכנה כפי שתואר קודםלכן 19, יכולים להיות מסווגים כ-Biosafety Level 1 או Biosafety Level 2 בהתאם לחלבון המקודד ודורשים אישור מהוועדה הביולוגית המוסדית הרלוונטית.
1. הכנת פיגומי אלגינט מקרו-נקבוביים
2. התמרה
פיגומי אלגינט מקרו-נקבוביים אלה קלים להכנה ואמורים לצאת מהליופילייזר כדיסקים נקבוביים, רכים ולבנים. למרות שלא נחקר בניסוי זה, ניתן ליצוק תמיסת סידן-אלגינט לתבניות שונות כדי ליצור פיגומים בצורות שונות, בהתאם לצרכי המשתמש 9,10. הפיגומים הם אלקטרוסטטיים ועלולי...
טיפול בתאי CAR-T ממשיך לצבור עניין הן ביישומים מחקריים והן ביישומים מסחריים. למרות ההצלחה שיש לטיפול בתאי CAR-T בטיפול בסרטן הדם, העלות הגבוהה של ההליך מגבילה את השימוש בו. הפרוטוקול המוצג כאן מציג שיטה חדשה להעברת גנים נגיפיים של תאי T ללא צורך בספינוקולציה של צלחות מצופות רטרונקטין. ייצור פיג...
P.A. ו- Y.B. הם ממציאים על פטנטים הקשורים לשימוש בביו-חומרים לייצור טיפולים בתאי CAR-T. י.ב. מקבל מענק מחקר בחסות התעשייה הקשור לטכנולוגיה טיפולית בתאי CAR-T (שאינו קשור לעבודה זו). כל שאר המחברים מצהירים כי אין להם אינטרסים מתחרים.
עבודה זו נתמכה על ידי המכונים הלאומיים לבריאות באמצעות מספרי פרס מענק R37-CA260223, R21CA246414. אנו מודים לליבת הציטומטריה של זרימה NCSU על הדרכה והדרכה בניתוח ציטומטריה של זרימה. סכמות נוצרו עם Biorender.com
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.5 M EDTA | Invitrogen | 15575-038 | UltraPure, pH 8.0 |
1x DPBS | Gibco | 14190-144 | No calcium chloride or magnesium chloride |
3% Acetic Acid with Methylene Blue | Stemcell Technologies Inc | 07060 | |
Activated Periphreal Blood Mononuclear Cells | - | - | Fresh or frozen |
Calcium-D-Gluconate | Alfa Aesar | A11649 | |
CD28.2 Antibody | BD | 555725 | 1 mg/mL |
CD3 Antibody | Miltenyi | 130-093-387 | 100 μg/mL |
Click's Media | FUJIFILM IRVINE SCIENTIFIC MS | 9195 | |
DI Water | - | - | |
Glutamax | Gibco | 35-050-061 | |
HyClone FBS | Cytvia | SH3039603 | |
HyClone RPMI 1640 Media | Cytvia | SH3009601 | |
Penicillin-streptomycin (P/S) | Gibco | 15-140-122 | |
Peripheral Blood Mononuclear Cells | - | - | Fresh or frozen |
PRONOVA UP MVG | NovaMatrix | 4200101 | Sodium alginate |
Recombinant Human IL-15 | Peprotech | 200-15 | 5 ng/mL |
Recombinant Human IL-7 | Peprotech | 200-07 | 10 ng/mL |
Retrovirus | - | - | 1 x 106 TU/mL |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved