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* 이 저자들은 동등하게 기여했습니다
이 프로토콜은 면역 종양학 연구를 위한 인간 면역 체계(HIS) 마우스의 생성을 간략하게 설명합니다. 이 모델에 이식된 인간 종양에 대한 인간 면역치료제를 시험하기 위한 이 모델의 사용에 있어서의 지침 및 고려사항은 종양에 대한 인간 면역계의 반응을 특성화하는 것에 중점을 두고 제시된다.
종양 미세 환경의 면역 억제 특성을 역전시키는 것은 면역 요법 약물로 암을 성공적으로 치료하는 데 중요합니다. 쥐암 모델은 다양성이 극히 제한적이며 클리닉으로의 번역이 좋지 않습니다. 면역요법 연구를 위한 보다 생리학적인 전임상 모델 역할을 하기 위해, 이 프로토콜은 인간 면역계로 재구성된 마우스에서 인간 종양의 치료를 평가하기 위해 개발되었습니다. 이 독특한 프로토콜은 인간 면역계(HIS, "인간화") 마우스의 발달에 이어 세포주 유래 이종이식(CDX) 또는 환자 유래 이종이식(PDX)과 같은 인간 종양을 이식하는 것을 보여줍니다. HIS 마우스는 제대혈에서 분리된 CD34+ 인간 조혈 줄기 세포를 이종 종양도 수용할 수 있는 고면역 결핍 신생아 BRGS(BALB/c Rag2-/- IL2RγC-/- NODSIRPα)에 주입하여 생성됩니다. 인간 면역체계의 동역학 및 특성의 발달 및 종양 이식의 중요성이 강조된다. 마지막으로, 유세포 분석을 이용한 종양 미세 환경에 대한 심층 평가가 설명됩니다. 이 프로토콜을 사용하는 수많은 연구에서 개별 종양의 종양 미세 환경이 HIS-PDX 마우스에서 요약된다는 것이 밝혀졌습니다. "뜨거운" 종양은 큰 면역 침윤을 나타내지만 "차가운" 종양은 그렇지 않습니다. 이 모델은 광범위한 인간 종양에 대한 병용 면역 요법의 시험장 역할을 하며 개인화된 의학을 찾는 데 중요한 도구입니다.
마우스 암 모델은 종양 성장 및 면역 탈출의 기본 메커니즘을 확립하는 데 중요합니다. 그러나 마우스 모델에 대한 암 치료 연구는 제한된 syngeneic 모델과 종 특이적 차이로 인해 임상에 유한한 번역을 산출했습니다 1,2. 종양을 제어하기 위한 지배적인 접근 방식으로 면역 요법의 출현은 기능적인 인간 면역 체계를 갖춘 생체 내 모델의 필요성을 반복했습니다. 지난 10년 동안 인간 면역계 마우스(HIS 마우스)의 발전으로 생체 내에서 매우 다양한 암 유형 및 면역치료제 3,4,5,6에서 면역종양학을 연구하는 것이 가능해졌다. 세포주 유래 및 환자 유래 이종이식 (각각 CDX 및 PDX)을 포함한 인간 종양 모델은 HIS 마우스에서 잘 성장하며, 대부분의 경우 인간 조혈 생착이 결여된 면역결핍 숙주에서의 성장과 거의 동일하다7,8. 이 주요 발견을 바탕으로 연구자들은 HIS 마우스 모델을 사용하여 면역 억제를 감소시키고 면역 유도 종양 사멸을 향상시키기 위해 종양 미세 환경(TME)을 변경하도록 설계된 병용 요법을 포함하여 인간 면역 요법을 연구해 왔습니다. 이러한 전임상 모델은 인간 암의 이질성 문제를 해결하는 데 도움이 되며, 치료 성공을 예측할 수 있을 뿐만 아니라 면역 관련 약물 독성을 모니터링할 수도 있습니다 9,10.
인간 조혈모세포의 도입을 통해 인간 면역계를 갖는 마우스 모델을 제작하기 위해서는 이종이식편을 거부하지 않는 수용자 면역결핍 마우스가 필요하다. 현재 HIS 마우스 모델은 30년 전에 보고된 면역결핍 마우스 균주에서 파생됩니다. 기술된 최초의 면역결핍 마우스 균주는 T 및 B 세포가 결여된 SCID 마우스였다11, 인간 CD47 분자12,13에 대한 NOD SIRPα 대립유전자에 대한 결합 증가로 인해 인간 세포에 대한 마우스 대식세포 내성을 담당하는 SIRPα 다형성을 갖는 하이브리드 NOD-SCID가 뒤따랐다. 2000년대 초반, BALB/c 및 NOD 면역결핍 균주 모두에서 IL-2 수용체(IL-2Rγc)의 공통 감마 사슬의 결실은 숙주 NK 세포 발달을 금지하는 유전자 결실로 인해 인간 생착 강화를 위한 게임 체인저였습니다14,15,16,17. BRG 및 NRG 마우스와 같은 대체 모델은 T 및 B 세포 수용체 유전자 재배열 및 림프구의 성숙 및 생존에 필요한 Rag1 또는 Rag2 유전자의 결실을 통해 T 및 B 세포 결핍을 달성한다18,19. 본원에 사용된 BRGS(BALB/c -Rag2 nullIl2RγCnullSirpα NOD) 마우스는 IL-2Rγ 사슬 결핍과 Rag2-/- 배경에NOD SIRPα 대립유전자를 결합하여 T, B 또는 NK 세포가 없지만 30주 이상의 장기 생착을 허용하기에 충분한 활력과 건강을 가진 고면역 결핍 마우스를 생성한다13.
HIS 마우스는 다양한 방식으로 생성될 수 있으며, 인간 PBMC 주사가 가장 직접적인 방법이다15,18,20. 그러나 이 마우스는 활성화된 인간 T 세포의 뚜렷한 확장을 가지고 있어 생후 12주까지 이식편대숙주병(GVHD)을 유발하여 장기 연구를 방해합니다. 대안적으로, 제대혈 (CB), 골수 및 태아 간으로부터의 인간 조혈 줄기 세포는 또한 인간 면역계의 생착 및 새로운 생산을 위해 사용될 수 있다. 이 시스템에서 조혈 줄기 세포는 대부분 T 세포를 발달시키는 PBMC 마우스에 비해 마우스 숙주에 중요하게 내성이 있는 T, B 및 선천성 면역 세포의 생성과 함께 다중 계통 인간 면역 체계를 생성합니다. 따라서 GVHD는 없거나 크게 지연되며 연구는 생후 10개월까지 마우스로 확장될 수 있습니다. CB는 유전적으로 동일한 면역계를 가진 다수의 HIS 마우스의 생착을 용이하게 하는 CD34+ 인간 조혈 줄기 세포의 용이하고, 접근하기 쉽고, 비침습적인 공급원을 제공한다 17,18,20,21. 지난 몇 년 동안, HIS 마우스 모델은 면역요법 및 TME 3,4,5,6을 연구하기 위해 광범위하게 사용되어 왔다. 이들 마우스에서 인간 유래 면역계의 발달에도 불구하고, 인간 이종이식 종양은 대조군 면역결핍 마우스와 유사한 속도로 성장하고, 암세포와 면역 세포 사이의 복잡한 상호작용을 허용하며, 이는 생착된 PDX 3,7,8의 미세환경을 유지하는 데 중요하다 . 이 프로토콜은 PDX 및 CDX가 있는 HIS-BRGS 마우스에서 치료를 테스트하는 50개 이상의 연구를 수행하는 데 사용되었습니다. 중요한 결론은 HIS 마우스의 인간 종양이 초기 환자 샘플 및 면역 침윤 특성에 대한 종양의 분자 평가에 의해 정의된 바와 같이 그의 독특한 TME를 유지한다는것이다 3,22,23. 우리 그룹은 다중 매개변수 유세포 분석을 사용하여 면역 기관과 종양 모두에서 HIS에 대한 심층 평가에 중점을 둡니다. 본원에서, 우리는 BRGS 마우스의 인간화, 키메라즘의 평가, 인간 종양의 이식, 종양 성장 측정, 암 치료 투여, 및 유세포 분석에 의한 HIS 세포의 분석을 위한 프로토콜을 기술한다.
모든 동물 작업은 콜로라도 대학교 덴버 기관 동물 관리 및 사용 위원회(IACUC 프로토콜 #00593 및 #00021)에서 승인한 동물 프로토콜에 따라 수행되었습니다. 모든 동물 작업은 콜로라도 대학교 덴버 안슈츠 메디컬 캠퍼스에 있는 미국 실험동물 관리 협회(American Association for Laboratory Animal Care)의 공인 시설인 OLAR(Office of Laboratory Animal Resources)에 따라 수행되었습니다. 모든 인간 제대혈 샘플은 신원이 확인되지 않은 기증자로부터 기증으로 얻었으므로 인간 연구 윤리 위원회의 승인을 받지 않습니다.
참고: 프로토콜에 언급된 모든 미디어 및 솔루션의 구성은 보충 파일 1에 포함되어 있습니다. 도 1 은 HIS-BRGS 마우스에서 종양에 대한 면역 반응의 생성 및 분석을 위한 전체 프로토콜을 예시한다.
1. HIS 마우스의 생성
2. 혈액에서 인간의 키메라 테스트
3. 생쥐에 종양 주입
4. 종양 성장 측정
5. 약물 치료
6. 연구 종료 시 마우스 조직 및 종양 채취
7. 세포 염색 및 유세포 분석
측면 종양 프로토콜 및 실험 타임라인(그림 1)에 따라 표적 티로신 키나제 억제제(TKI) 요법과 니볼루맙 병용 치료에 대한 종양 성장 및 면역 반응이 두 가지 별개의 인간 결장직장암(CRC) PDX에서 연구되었습니다. TKI 약물은 종양 성장을 평가하기 위해 면역 결핍 숙주에서 연구되었습니다29. 이 모델은 TKI 단독, 그리고 더 중요하게는 항-PD-1과 조합하여 면역 반?...
지난 6 년 동안 면역학 및 인간화 마우스에 대한 전문 지식을 사용하여 우리 연구팀은 다양한 인간 종양 3,7,30,31에 대한 면역 요법을 테스트하기 위해 필요한 전임상 모델을 개발했습니다. 이 프로토콜은 면역 요법 중심의 인간 T 세포 집단에 특별한 주의를 기울여 모델의 가변성에 대한 고려를 강조합...
없음.
우리 생쥐를 돌봐준 동물 연구 시설(OLAR)과 우리 연구소의 암 센터 지원 보조금(P30CA046934)이 지원하는 유세포 분석 공유 자원에 감사드립니다. 우리는 또한 HIS-BRGS 모델에서 인간 PDX에 대한 면역 요법을 연구하는 첫 번째 협력에 대해 Gail Eckhardt와 Anna Capasso에게 감사를 표합니다. 이 연구는 PHISM(전임상 인간 면역 체계 마우스 모델) 공유 리소스, RRID: SCR_021990 및 유세포 분석 공유 리소스, RRID: SCR_022035를 사용하여 국립 보건원 P30CA06934 암 센터 지원 보조금에 의해 부분적으로 지원되었습니다. 이 연구는 계약 번호 75N93020C00058에 따라 국립 보건원 (National Institutes of Health)의 NIAID에 의해 부분적으로 지원되었습니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1 mL syringe w/needles | McKesson | 1031815 | |
15 mL tubes | Grenier Bio-One | 188271 | |
2-mercaptoethanol | Sigma | M6250 | |
50 mL tubes | Grenier Bio-One | 227261 | |
AutoMACS Pro Separator | Miltenyi | 130-092-545 | |
BD Golgi Stop Protein Transport Inhibitor with monensin | BD Bioscience | BDB563792 | |
BSA | Fisher Scientific | BP1600100 | |
Cell Stim Cocktail | Life Technologies | 509305 | |
Chill 15 Rack | Miltenyi | 130-092-952 | |
Cotton-plugged glass pipettes | Fisher Scientific | 13-678-8B | |
Cultrex Basement membrane extract | R&D Systems | 363200502 | |
Cytek Aurora | Cytek | ||
DNase | Sigma | 9003-98-9 | |
eBioscience FoxP3/Transcription Factor Staining Buffer Set | Invitrogen | 00-5523-00 | |
Embryonic Stemcell FCS | Gibco | 10439001 | |
Eppendorf Tubes; 1.5 mL volume | Grenier Bio-One | 616201 | |
Excel | Microsoft | ||
FBS | Benchmark | 100-106 500mL | |
Ficoll Hypaque | GE Healthcare | 45001752 | |
FlowJo Software | BD Biosciences | ||
Forceps - fine | Roboz Surgical | RS5045 | |
Forceps normal | Dumont | RS4919 | |
Formaldehyde | Fisher | F75P1GAL | |
Frosted Glass Slides | Corning | 1255310 | |
Gentlemacs C-Tubes | Miltenyi | 130-096-334 | |
GentleMACS Dissociator | Miltenyi | 130-093-235 | |
glass pipettes | DWK Life Sciences | 63A53 | |
Glutamax | Gibco | 11140050 | |
HBSS w/ Ca & Mg | Sigma | 55037C | |
HEPES | Corning | MT25060CI | |
IgG standard | Sigma | I2511 | |
IgM standard | Sigma | 401108 | |
IMDM | Gibco | 12440053 | |
Liberase DL | Roche | 5466202001 | |
LIVE/DEAD Fixable Blue | Thermo | L23105 | |
MDA-MB-231 | ATCC | HTB-26 | |
MEM | Gibco | 1140050 | |
mouse anti-human IgG-AP | Southern Biotech | JDC-10 | |
mouse anti-human IgG-unabeled | Southern Biotech | H2 | |
mouse anti-human IgM-AP | Southern Biotech | UHB | |
mouse anti-human IgM-unlabeled | Southern Biotech | SA-DA4 | |
MultiRad 350 | Precision X-Ray | ||
PBS | Corning | 45000-446 | |
Pen Strep | Gibco | 15140122 | |
Petri Dishes | Fisher Scientific | FB0875713A | |
p-nitrophenyl substrate | Thermo | 34045 | |
PRISM | Graphpad | ||
Rec Hu FLT3L | R&D systems | 308-FK-005/CF | |
Rec Hu IL6 | R&D systems | 206-IL-010/CF | |
Rec Hu SCF | R&D systems | 255SC010 | |
RPMI 1640 | Corning | 45000-39 | |
Saponin | Sigma | 8047-15-2 | |
Scissors | McKesson | 862945 | |
Serological pipettes 25 mL | Fisher Scientific | 1367811 | |
Sterile filter | Nalgene | 567-0020 | |
Sterile molecular water | Sigma | 7732-18-5 | |
Yeti Cell Analyzer | Bio-Rad | 12004279 | |
Zombie Green | biolegend | 423112 |
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