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Questo manoscritto descrive come valutare l'immunogenicità in vivo delle vescicole extracellulari derivate dalle cellule tumorali (EV) utilizzando la citometria a flusso. Gli EV derivati da tumori sottoposti a morte cellulare immunogenica indotta dal trattamento sembrano particolarmente rilevanti nell'immunosorveglianza tumorale. Questo protocollo esemplifica la valutazione dei veicoli elettrici immunostimolatori del tumore indotti da oxaliplatino, ma può essere adattato a varie impostazioni.
La morte cellulare immunogenica dei tumori, causata dalla chemioterapia o dall'irradiazione, può innescare risposte delle cellule T specifiche del tumore rilasciando modelli molecolari associati al pericolo e inducendo la produzione di interferone di tipo I. Le immunoterapie, compresa l'inibizione del checkpoint, si basano principalmente su cellule T tumorali specifiche preesistenti per dispiegare un effetto terapeutico. Pertanto, approcci terapeutici sinergici che sfruttano la morte cellulare immunogenica come vaccino anti-cancro intrinseco possono migliorare la loro reattività. Tuttavia, lo spettro dei fattori immunogenici rilasciati dalle cellule sotto stress indotto dalla terapia rimane incompletamente caratterizzato, specialmente per quanto riguarda le vescicole extracellulari (EV). Gli EV, particelle membranose su scala nanometrica emesse praticamente da tutte le cellule, sono considerati per facilitare la comunicazione intercellulare e, nel cancro, hanno dimostrato di mediare il cross-priming contro gli antigeni tumorali. Per valutare l'effetto immunogenico dei veicoli elettrici derivati da tumori in varie condizioni, sono ricercati metodi adattabili, scalabili e validi. Pertanto, qui viene presentato un approccio relativamente semplice e robusto per valutare l'immunogenicità in vivo dei veicoli elettrici. Il protocollo si basa sull'analisi citometrica a flusso di cellule T spleniche dopo immunizzazione in vivo di topi con EV, isolati da saggi basati sulla precipitazione da colture di cellule tumorali in terapia o condizioni di stato stazionario. Ad esempio, questo lavoro mostra che l'esposizione all'oxaliplatino delle cellule di melanoma murino B16-OVA ha provocato il rilascio di EV immunogenici che possono mediare l'attivazione delle cellule T citotossiche reattive al tumore. Quindi, lo screening dei veicoli elettrici tramite immunizzazione in vivo e citometria a flusso identifica le condizioni in cui i veicoli elettrici immunogenici possono emergere. L'identificazione delle condizioni di rilascio di EV immunogenici fornisce un prerequisito essenziale per testare l'efficacia terapeutica dei veicoli elettrici contro il cancro ed esplorare i meccanismi molecolari sottostanti per svelare in definitiva nuove intuizioni sul ruolo dei veicoli elettrici nell'immunologia del cancro.
Il sistema immunitario svolge un ruolo fondamentale nella lotta contro il cancro, sia quando incitato dall'inibizione del checkpoint immunitario sia per l'efficacia delle terapie convenzionali contro il cancro. Le cellule tumorali che soccombono a terapie genotossiche come gli agenti chemioterapici oxaliplatino e doxorubicina o il trattamento con radiazioni ionizzanti possono rilasciare antigeni e modelli molecolari associati al pericolo (DMP) che potenzialmente avviano una risposta immunitaria antitumorale adattativa1. I DAMP più importanti, nel contesto della morte cellulare immunogenica, includono segnali find-me come ATP chemiotattico, segnali eat-me come l'esposizione di calreticulina, che promuove l'assorbimento delle cellule tumorali da parte delle cellule che presentano l'antigene, e il rilascio di HMGB1, che attiva i recettori di riconoscimento del pattern, migliorando così la presentazione incrociata degli antigeni tumorali2. Inoltre, gli interferoni di tipo I (IFN-I), indotti tramite acidi nucleici immunogenici derivati dal tumore o altri stimoli, sono rilevati dalle cellule dendritiche, consentendo loro di innescare efficacemente cellule T citotossiche specifiche del tumore3,4. Clinicamente, le cellule T CD8+ attivate e proliferanti che si infiltrano nel tumore forniscono un fattore prognostico indipendente per una sopravvivenza prolungata in molti pazienti oncologici. Rilasciato da tali cellule T attivate, l'IFN-γ media effetti antiproliferativi diretti sulle cellule tumorali e guida la polarizzazione Th1 e la differenziazione citotossica delle cellule T, contribuendo così a un'efficace immunosorveglianza contro il cancro5,6. L'oxaliplatino è un induttore di morte cellulare immunogenico in buona fede, che media tale risposta immunitaria adattativa contro il cancro7. Tuttavia, la pletora di segnali immunogenici iniziali rilasciati dalle cellule tumorali sotto stress indotto dalla terapia rimane da svelare completamente. Nonostante i significativi progressi nell'immunoterapia del cancro, espandere i suoi benefici a una porzione più ampia di pazienti rimane una sfida. Una comprensione più dettagliata dei segnali immunogenici che avviano l'attivazione delle cellule T può guidare lo sviluppo di nuove terapie.
Un gruppo eterogeneo di strutture racchiuse in membrana, note come vescicole extracellulari (EV), sembrano servire come dispositivi di comunicazione intercellulare. Emessi praticamente da tutti i tipi di cellule, gli EV trasportano proteine funzionali, RNA, DNA e altre molecole a una cellula ricevente o possono alterare lo stato funzionale di una cellula semplicemente legandosi ai recettori sulla superficie cellulare. Il loro carico biologicamente attivo varia significativamente in base al tipo e allo stato funzionale della cellula generatrice8. Nell'immunologia del cancro, i veicoli elettrici rilasciati dalle cellule tumorali sono stati prevalentemente considerati come avversari dell'immunoterapia perché alla fine promuovono la crescita invasiva, preformano nicchie metastatiche9 e sopprimono la risposta immunitaria10. Al contrario, alcuni studi hanno dimostrato che gli EV possono trasferire antigeni tumorali alle cellule dendritiche per un'efficace presentazione incrociata11,12. I veicoli elettrici possono fornire acidi nucleici immunostimolatori se emergono sotto stress indotto dalla terapia, facilitando una risposta immunitaria antitumorale13,14. Il rilevamento di tali ligandi immunitari innati di RNA e DNA nel microambiente tumorale ha recentemente dimostrato di modulare significativamente la reattività al blocco del checkpoint15,16,17. Quindi, il ruolo immunogenico degli EV rilasciati dalle cellule tumorali sotto diverso stress indotto dalla terapia deve essere ulteriormente chiarito. Poiché i veicoli elettrici costituiscono un campo di ricerca giovane ma in crescita, la standardizzazione dei metodi è ancora in corso. Pertanto, la condivisione delle conoscenze è essenziale per migliorare la riproducibilità della ricerca sulle interazioni tra veicoli elettrici e immunologia del cancro. Con questo in mente, questo manoscritto descrive un semplice protocollo per valutare l'effetto immunogenico dei veicoli elettrici derivati dal tumore in vivo.
Questa valutazione viene eseguita generando EV derivati dal tumore, immunizzando i topi riceventi con quei veicoli elettrici e analizzando le cellule T spleniche tramite citometria a flusso. La generazione di veicoli elettrici viene eseguita idealmente seminando cellule tumorali murine in un terreno di coltura cellulare privo di EV per un alto grado di purezza. Le cellule vengono trattate con uno specifico stimolo di stress cellulare, come la chemioterapia, per confrontare l'effetto dei veicoli elettrici indotti dalla terapia con l'immunogenicità basale dei rispettivi VEICOLI elettrici derivati dal tumore. L'isolamento dei veicoli elettrici può essere eseguito con varie tecniche che dovrebbero essere selezionate in base all'applicabilità in vivo e alla disponibilità locale. Il seguente protocollo descrive un test basato sulla precipitazione con un kit commerciale per la purificazione dei veicoli elettrici. I topi sono immunizzati due volte con quei veicoli elettrici. Quattordici giorni dopo la prima iniezione, le cellule T vengono estratte dalla milza e analizzate per la produzione di IFN-γ tramite citometria a flusso per valutare una risposta immunitaria sistemica. Con questo, il potenziale degli EV derivati dal tumore, che emergono sotto diversi regimi terapeutici, per indurre risposte antitumorali delle cellule T viene valutato in modo relativamente semplice, rapido e con elevata validità13. Pertanto, questo metodo è adatto per uno screening immunologico di veicoli elettrici derivati da cellule tumorali in varie condizioni.
All'inizio degli esperimenti, i topi avevano almeno 6 settimane di età e sono stati mantenuti in specifiche condizioni prive di agenti patogeni. Il presente protocollo è conforme agli standard etici istituzionali e alle normative locali vigenti. Gli studi sugli animali sono stati approvati dall'agenzia di regolamentazione locale (Regierung von Oberbayern, Monaco di Baviera, Germania). Possibili pregiudizi legati al sesso non sono stati studiati in questi studi.
1. Generazione e isolamento di veicoli elettrici derivati da cellule tumorali dopo l'esposizione alla chemioterapia
2. Immunizzazione dei topi con veicoli elettrici
3. Analisi citometrica a flusso di cellule T spleniche
Questo protocollo ha lo scopo di facilitare la valutazione diretta e facilmente riproducibile dell'immunogenicità dei veicoli elettrici derivati dal tumore. Con la presente, i topi vengono inoculati con EV derivati da colture in vitro di cellule tumorali che esprimono l'antigene modello di ovoalbumina di pollo (OVA). La successiva risposta immunitaria viene analizzata nelle cellule T spleniche tramite citometria a flusso.
La Figura 1 fornisce un...
Questo protocollo fornisce una valutazione immunologica in vivo dei veicoli elettrici derivati da cellule di melanoma sotto stress indotto dalla chemioterapia, adattandosi ai veicoli elettrici emessi da vari tumori sotto vari trattamenti. L'immunizzazione dei topi con EV derivati da cellule B16-OAV trattate con oxaliplatino, ad esempio, espande le cellule T CD8+ produttrici di IFN γ nella milza, che sono ulteriormente stimolate dall'incubazione ex vivo con ovoalbumina, indicando una risposta...
Gli autori dichiarano che non vi è alcun conflitto di interessi.
Questo studio è stato sostenuto dalla Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation) - Projektnummer 360372040 - SFB 1335 e Projektnummer 395357507 - SFB 1371 (a H.P.), un Mechtild Harf Research Grant dalla DKMS Foundation for Giving Life (a H.P.) un Young Investigator Award dalla Melanoma Research Alliance (a S.H.), una borsa di studio della Else-Kröner-Fresenius-Stiftung (a F.S.), un Seed Fund dell'Università Tecnica di Monaco (a S.H.) e una borsa di ricerca della Wilhelm Sander Foundation (2021.041.1, a S.H.). H. P. è supportato dall'EMBO Young Investigator Program.
CONTRIBUTI DELL'AUTORE:
F.S., H.P. e S.H. hanno progettato la ricerca, analizzato e interpretato i risultati. F.S. e S.H. scrissero il manoscritto. H.P. e S.H. hanno guidato lo studio.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Anti-CD3 FITC | Biolegend | 100204 | Clone 17A2 |
Anti-CD4 PacBlue | Biolegend | 100428 | Clone GK1.5 |
Anti-CD8 APC | Biolegend | 100712 | Clone 53-6.7 |
Anti-IFNγ PE | eBioscience | RM90022 | Clone XMG1.2 |
Brefeldin A | Biolegend | 420601 | Brefeldin A Solution (1,000x) |
Cell Strainer, 100 µm | Greiner | 542000 | EASYstrainer 100 µm |
DMEM | Sigma-Aldrich | D6429 | Dulbecco's Modified Eagle's Medium with D-glucose (4.5 g/L) and L-glutamine (4 mM) |
FBS Good Forte | PAN BIOTECH | P40-47500 | Fetal Calf Serum (FCS) |
Fixable Viability Dye eFluor 506 | eBioscience, division of Thermo Fischer Scientific | 65-0866-14 | |
Fixation/Permeabilization Concentrate | eBioscience | 00-5123-43 | Fixation/Permeabilization Concentrate (10x) |
Fixation/Permeabilization Diluent | eBioscience | 00-5223-56 | |
Ionomycin | Sigma-Aldrich | 407952 | From Streptomyces conglobatus - CAS 56092-82-1, ≥ 97% (HPLC) |
L-Glutamine | Gibco | 25030-032 | L-Glutamine (200 mM) |
Ovalbumin | InvivoGen | vac-pova | Ovalbumine with < 1 EU/mg endotoxin - CAS 9006-59-1 |
Oxaliplatin | Pharmacy of MRI hospital | ||
PBS | Sigma-Aldrich | D8537 | Phosphate Buffered Saline without calcium chloride and magnesium chloride |
Penicillin-Streptomycin | Gibco | 1514-122 | Mixture of penicillin (10,000 U/mL) and streptomycin (10,000 ug/mL) |
PMA | Sigma-Aldrich | P1585 | Phorbol 12-myristate 13-acetate, ≥ 99% (HPLC) |
PVDF filter, 0,22 µm, for syringes | Merck Millipore | SLGV033RS | Millex-GV Filter Unit 0.22 µm Durapore PVDF Membrane |
Red Blood Cell Lysis Buffer | Invitrogen | 00-4333-57 | |
RPMI 1640 | Thermo Fischer Scientific | 11875 | Roswell Park Memorial Institute 1640 Medium with D-glucose (2.00 g/L) and L-glutamine (300 mg/L), without HEPES |
Syringe, 26 G | BD Biosciences | 305501 | 1 mL Sub-Q Syringes with needle (0.45 mm x 12.7 mm) |
Total Exosome Isolation Reagent | Invitrogen | 4478359 | For isolation from cell culture media |
β-Mercaptoethanol | Thermo Fischer Scientific | 31350 | β-Mercaptoethanol (50 mM) |
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