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Questo protocollo delinea un metodo completo di analisi della citometria di massa (citometria a tempo di volo [CyTOF]) per valutare le risposte immunitarie sistemiche e locali nel carcinoma epatocellulare (HCC). L'approccio mira a fornire informazioni sul panorama immunitario dell'HCC, offrendo una comprensione più profonda del microambiente tumorale e dei meccanismi immunitari associati.
Il carcinoma epatocellulare (HCC) è una delle forme più comuni e letali di cancro al fegato in tutto il mondo. Nonostante i progressi nel trattamento, la prognosi per i pazienti con HCC rimane infausta a causa della complessa interazione di fattori genetici, ambientali e immunologici che ne guidano la progressione. Comprendere il panorama immunitario dell'HCC è fondamentale per lo sviluppo di terapie efficaci, in particolare nel campo dell'immunoterapia, che è molto promettente per migliorare gli esiti dei pazienti. Questo studio utilizza la tecnologia della citometria di massa (citometria a tempo di volo [CyTOF]) per studiare le risposte immunitarie sistemiche e locali nei pazienti con HCC. Analizzando campioni di sangue periferico e tumori, la ricerca mira a identificare popolazioni di cellule immunitarie uniche e i loro stati funzionali associati alla progressione dell'HCC. I risultati forniscono una panoramica completa del panorama immunitario nell'HCC, evidenziando potenziali biomarcatori e bersagli terapeutici. Questo approccio offre preziose informazioni sui meccanismi immunitari alla base dell'HCC e apre la strada allo sviluppo di immunoterapie più efficaci per questa neoplasia.
Il carcinoma epatocellulare (HCC) è il tumore primario del fegato più comune e un problema di salute globale significativo a causa della sua elevata incidenza e tassi di mortalità1. Secondo l'Organizzazione Mondiale della Sanità, l'HCC è il quinto tumore più comune e la seconda causa di decessi correlati al cancro in tutto il mondo2. È particolarmente diffusa nelle regioni con alti tassi di infezioni croniche da epatite B e C, come l'Asia orientale el'Africa subsahariana3. I principali fattori di rischio includono l'epatite virale, la cirrosi e la sindrome metabolica4. L'HCC richiede un trattamento a lungo termine, imponendo notevoli oneri fisici e finanziari, sottolineando la necessità di una prevenzione efficace, di una diagnosi precoce e di strategie di trattamento innovative5.
Il sistema immunitario svolge un ruolo cruciale nello sviluppo dell'HCC. Il fegato è un organo immunologicamente attivo con un'abbondanza di cellule immunitarie, inclusi macrofagi residenti nel fegato, cellule natural killer (NK) e cellule T, che sono essenziali per il monitoraggio e l'eliminazione delle cellule anormali6. Tuttavia, l'HCC può eludere la sorveglianza immunitaria esprimendo molecole immunosoppressive, reclutando cellule immunosoppressive e alterando il microambiente tumorale 7,8. Questa fuga immunitaria non solo promuove la crescita del tumore e le metastasi, ma influenza anche la risposta all'immunoterapia 9,10.
Le risposte immunitarie sistemiche e locali nel microambiente tumorale sono fattori chiave che influenzano la progressione del cancro e i risultati terapeutici. Le risposte immunitarie sistemiche coinvolgono cellule immunitarie circolanti in grado di riconoscere e attaccare cellule tumorali distanti, come le cellule T periferiche, le cellule NK e i monociti che possono colpire le cellule tumorali in tutto il corpo. Le risposte immunitarie locali si concentrano sull'attività delle cellule immunitarie all'interno del microambiente tumorale, compresi i linfociti infiltranti il tumore (TIL), i macrofagi associati al tumore (TAM) e le cellule T regolatorie (Treg). Mentre i TIL spesso esercitano effetti citotossici contro le cellule tumorali, i TAM e le Treg in genere contribuiscono a creare un ambiente immunosoppressivo che supporta la crescita tumorale11,12. Le cellule tumorali e le cellule stromali possono rimodellare il microambiente tumorale per promuovere l'immunosoppressione ed eludere la sorveglianza immunitaria. L'interazione tra le risposte immunitarie sistemiche e locali determina l'efficacia complessiva dell'immunità antitumorale11. La comprensione di questa interazione può aiutare a sviluppare strategie di immunoterapia più efficaci.
La citometria a flusso e l'immunoistochimica tradizionali, sebbene ampiamente utilizzate negli studi immunologici, presentano limitazioni significative quando si tratta di analizzare paesaggi immunitari complessi a causa della loro incapacità di eseguire analisi complete e ad alta dimensione. La citometria a flusso è molto efficace per rilevare marcatori di superficie e funzionali a livello di singola cellula; Tuttavia, la sua capacità di analisi simultanea di più marcatori è limitata, spesso limitata dalla sovrapposizione spettrale e da vincoli pratici sul numero di tag fluorescenti che possono essere utilizzati 13,14. L'immunoistochimica, d'altra parte, fornisce preziose informazioni sul contesto tissutale di marcatori specifici, ma è altrettanto ostacolata dal numero limitato di marcatori analizzabili e dalle difficoltà intrinseche di ottenere valutazioni robuste, quantitative e ad alta dimensione15.
Per caratterizzare efficacemente ambienti immunitari complessi, sono essenziali tecniche ad alta dimensionalità come la citometria di massa (CyTOF). La citometria di massa è una tecnologia avanzata che impiega la spettrometria di massa per analizzare più marcatori proteici in singole cellule. Consente l'analisi multiparametrica di singole cellule senza i problemi di sovrapposizione spettrale osservati nella citometria a flusso tradizionale16. Utilizzando anticorpi marcati con metallo, è in grado di misurare dozzine di marcatori contemporaneamente, offrendo una visione completa e imparziale dei fenotipi e delle funzioni cellulari17. Ad esempio, Gadalla et al. hanno sviluppato un pannello CyTOF con più di 40 parametri per l'analisi delle cellule mononucleate del sangue periferico (PBMC) e del tessuto tumorale, dimostrando il suo vantaggio nell'immunofenotipizzazione ad alta dimensione18. La citometria a flusso tradizionale, con il suo numero limitato di parametri rilevabili, non è stata in grado di identificare queste rare popolazioni cellulari che presentano fenotipi unici. Al contrario, la citometria di massa ha permesso una valutazione completa degli stati funzionali di queste cellule, fornendo una caratterizzazione più dettagliata e robusta. Behbehani et al. hanno utilizzato la citometria di massa per analizzare campioni di midollo osseo da pazienti con sindromi mielodisplastiche (MDS), identificando e caratterizzando con successo rare cellule progenitrici ematopoietiche aberranti18. La capacità della citometria di massa di rilevare simultaneamente oltre 40 marcatori di superficie e intracellulari ha migliorato significativamente il rilevamento di questi sottogruppi di cellule a bassa frequenza19. Queste capacità superano i limiti tradizionali e forniscono informazioni più approfondite sui paesaggi immunitari, guidando il progresso nell'immunologia e nello sviluppo terapeutico. La capacità di profilare in modo completo i fenotipi e le funzioni cellulari a livello di singola cellula fa progredire notevolmente la comprensione dei processi immunologici e aiuta nello sviluppo di terapie mirate.
La citometria di massa fornisce informazioni complete sulle popolazioni di cellule immunitarie sistemiche e locali nell'HCC, rilevando simultaneamente più marcatori proteici. Questa tecnologia è in grado di distinguere tra vari tipi di cellule T all'interno del microambiente tumorale, come le cellule T effettrici, le cellule T regolatorie (Treg) e le cellule T esaurite, chiarendo i loro ruoli specifici nella progressione del tumore. Utilizzando la citometria di massa, i ricercatori possono identificare i marcatori immunitari associati alla prognosi dell'HCC20. Ad esempio, sottogruppi di cellule T con un'elevata espressione della proteina di morte cellulare programmata 1 (PD-1) possono fungere da predittori della risposta di un paziente agli inibitori del checkpoint immunitario21. Inoltre, facilita la scoperta di nuovi bersagli terapeutici identificando specifiche molecole immunosoppressori, fornendo così una base per strategie di trattamento personalizzate. La capacità della tecnologia di rilevare più marcatori e la sua risoluzione a singola cellula la rendono particolarmente vantaggiosa per scoprire nuovi bersagli terapeutici e progettare immunoterapie combinate. Questo approccio avanzato ha un potenziale significativo per migliorare i risultati del trattamento nei pazienti con HCC, offrendo una comprensione dettagliata del panorama immunitario e consentendo lo sviluppo di interventi terapeutici su misura.
Questo studio mira a utilizzare la citometria di massa per analizzare i profili delle cellule immunitarie sistemiche e locali dei pazienti con HCC. Gli obiettivi sono caratterizzare le popolazioni di cellule immunitarie, correlare queste caratteristiche con gli esiti clinici e le risposte terapeutiche e identificare specifici marcatori immunitari e sottogruppi cellulari associati alla prognosi dell'HCC. Chiarendo i ruoli di varie cellule immunitarie nelle risposte al trattamento, questo studio cerca di fornire una base per strategie di trattamento personalizzate. Si prevede che i risultati ottimizzeranno le immunoterapie esistenti e offriranno preziose informazioni per lo sviluppo di nuovi trattamenti, con l'obiettivo di migliorare la sopravvivenza globale e la qualità della vita dei pazienti con HCC.
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Le fasi per la raccolta dei campioni di sangue e HCC, l'isolamento delle cellule mononucleate del sangue periferico (PBMC), la dissociazione di singole cellule e la colorazione sono descritte nel seguente piano. I reagenti e i materiali sperimentali sono tutti elencati nella Tabella dei Materiali. Tutti gli esperimenti sono stati condotti con l'approvazione del Comitato Etico del Primo Ospedale Affiliato, Scuola di Medicina, Università di Zhejiang, garantendo che la raccolta di campioni tumorali non interferisse con la diagnosi patologica. Il consenso informato scritto è stato ottenuto da tutti i soggetti umani.
1. Isolamento delle PBMC
2. Isolamento delle cellule del tessuto tumorale
NOTA: Il metodo per l'isolamento delle cellule del tessuto tumorale è stato adattato da Song et al.22.
3. Colorazione del cisplatino
4. Blocco del recettore Fc
5. Incubazione di anticorpi proteici di membrana
6. Colorazione delle proteine del nucleo
7. Fissazione cellulare
8. Colorazione per intercalazione nucleare
9. Preparazione della sospensione cellulare
10. Citometria di massa e analisi dei dati
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Per chiarire le caratteristiche immunologiche associate all'HCC, è stata condotta un'analisi completa delle popolazioni di cellule immunitarie. I campioni di tessuto accoppiati di PBMC e HCC sono stati raccolti da 4 pazienti con HCC. La profilazione della citometria di massa è stata eseguita per esaminare le popolazioni di cellule immunitarie a livello proteomico di singola cellula, utilizzando due pannelli di anticorpi sia per PBMC che per campioni di ...
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Questo studio sfrutta la tecnologia della citometria di massa per fornire un'analisi approfondita delle risposte immunitarie sistemiche e locali nell'HCC. L'applicazione della citometria di massa in questo contesto consente la rilevazione simultanea di più marcatori a livello di singola cellula, offrendo una caratterizzazione immunofenotipica dettagliata che è fondamentale per comprendere il complesso panorama immunitario dell'HCC. La citometria di massa ha rivoluzionato gli studi immu...
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Gli autori dichiarano di non avere conflitti di interesse.
Questo lavoro è stato sostenuto dal National Key Research and Development Program of China (sovvenzione 2019YFA0803000 a J.S.), dall'Excellent Youth Foundation of Zhejiang Scientific (sovvenzione R22H1610037 a J.S.), dalla National Natural Science Foundation of China (sovvenzione 82173078 a J.S.), dalla Natural Science Foundation della provincia di Zhejiang (sovvenzione 2022C03037 a 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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