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Method Article
A caracterização de células tumorais circulantes (CTCs) é um tema popular na pesquisa translacional. Este protocolo descreve um ensaio semiautomático da imunofluorescência (se) para a caracterização do PD-L1 e a enumeração dos CTCs em amostras pacientes do cancro do pulmão da não-pequena pilha (NSCLC).
As células tumorais circulantes (CTCs) derivadas do tumor primário são derramadas na corrente sanguínea ou no sistema linfático. Estas pilhas raras (1 − 10 pilhas por o mL do sangue) justificam um prognóstico pobre e são correlacionadas com a sobrevivência total mais curta em diversos cancros (por exemplo, peito, próstata e colorectal). Atualmente, o sistema de captura de CTC com base em talão magnético anti-EpCAM é o teste padrão ouro aprovado pela administração de alimentos e drogas dos EUA (FDA) para enumerar CTCs na corrente sanguínea. Este teste é baseado no uso de grânulos magnéticos revestidos com os marcadores anti-EpCAM, que visam especificamente as células cancerosas epiteliais. Muitos estudos têm ilustrado que EpCAM não é o marcador ideal para a detecção de CTC. De fato, os CTCs são uma subpopulação heterogênea de células cancerosas e são capazes de sofrer uma transição epitelial-mesenquimais (EMT) associada à proliferação e invasão metastáticas. Estes CTCs são capazes de reduzir a expressão do marcador epitelial de superfície celular EpCAM, enquanto aumentam os marcadores mesenquimais como vimentina. Para abordar este obstáculo técnico, outros métodos de isolamento baseados em propriedades físicas de CTCs foram desenvolvidos. As tecnologias microfluidic permitem uma aproximação Label-Free ao enriquecimento de CTC das amostras de sangue inteiras. A tecnologia microfluídico espiral usa as forças de arrasto inercial e Dean com fluxo contínuo em canais curvados gerados dentro de um chip microfluídico espiral. As células são separadas com base nas diferenças de tamanho e plasticidade entre as células sanguíneas normais e células tumorais. Este protocolo detalha as etapas diferentes para caracterizar a expressão programada do Death-ligand 1 (PD-L1) dos CTCs, combinando um dispositivo microfluídicos espiral com o conjunto de marcador customizável da imunofluorescência (if).
Os linfócitos T citotóxicos antígeno-específicos do tumor (CTLs) jogam um papel crucial na resposta aos cancros através de um processo sabido como o cancer "fiscalização imune". Suas funções antitumorais são reforçadas por anticorpos imunológicos de bloqueio de ponto de verificação, como inibidores da CTLA-4 e inibidores da PD-1/PD-L1. No câncer de pulmão de células não pequenas (NSCLC), as terapias anti-PD-1/PD-L1 resultam em taxas de resposta variando de 0%-17% em pacientes com tumores PD-L1-negativos e 36%-100% naqueles que expressam PD-L1. As respostas robustas ao bloqueio PD-1/PD-L1 observadas no melanoma e no NSCLC são mostradas pela evidência da taxa de resposta global melhorada (RR), dos benefícios clínicos duráveis, e da sobrevivência livre de progressão (PFS). Actualmente, os tratamentos PD1 são o padrão de cuidados no tratamento com NSCLC de segunda linha com nivolumab, independentemente da expressão PD-L1 e com pembrolizumab em doentes que expressam PD-L1 ≥ 1%. No tratamento de primeira linha, o padrão de cuidado é pembrolizumab isoladamente em pacientes com NSCLC expressando PD-L1 ≥ 50% e pode ser potencialmente reforçada com quimioterapia (platina e droga de dúvida dependendo do subtipo histológico)1,2.
Entretanto, tal aproximação à gerência paciente é discutível3, desde que a expressão de PD-L1 em pilhas do tumor por immunohistochemistry (IHC) é provavelmente não o Biomarker o mais ideal do companheiro. Outros, como a carga de mutação tumoral4 (TMB), a instabilidade de MICROSSATÉLITES (MSI) e/ou a microbiota são possivelmente interessantes neste ajuste isoladamente ou em combinação. NSCLC é sabido para ser tumores heterogêneos, ou espacialmente (de um local do tumor a um outro) ou temporally (do diagnóstico ao retorno). Os pacientes com NSCLC são geralmente frágeis, e as biópsias invasoras iterativas do tecido podem ser uma edição. Na verdade, a taxa de re-biópsia na primeira progressão varia de 46%-84%, dependendo da série, e a re-biópsia bem-sucedida (significado com análise histológica e completa molecular) varia de 33%-75%. Isso significa que 25%-67% dos pacientes não podem receber uma análise de re-biópsia abrangente durante a primeira progressão5,6,7,8.
O advento das "biópsias líquidas" gerou assim um entusiasmo considerável neste cenário particular, pois possibilita uma reavaliação crucial das alterações moleculares durante a progressão da doença, examinando o DNA livre circulante (cfDNA) derivado da circulação células tumorais (CTCs). Estas células vivem são liberados do tumor para a corrente sanguínea, onde circulam livremente. Embora não seja rotineiramente utilizado, a análise de CTCs parece ser altamente promissora no caso de caracterização molecular e fenotípica, prognóstico e significância preditiva no câncer de pulmão (via Dnaseq, Rnaseq, Mirna e análise proteica). Certamente, os CTCs provavelmente abrigam características fenotípicas da doença ativa um pouco do que os marcadores iniciais (detectados em biópsias do tecido no diagnóstico). Além disso, os CTCs contorneam o problema da heterogeneidade espacial do tecido do tumor, que pode ser uma edição crucial em biópsias pequenas. Consequentemente, a expressão de PD-L1 em CTCs pode potencialmente lançar luz sobre as discrepâncias derivadas de seu uso como um biomarcador preditivo usando tecido tumoral.
Recentemente, a expressão PD-L1 foi testada em CTCs do NSCLC. Quase todos os pacientes testados9 foram positivos para PD-L1, complicando a interpretação do resultado e seu uso clínico. Em geral, os CTCs PD-L1-positivos foram detectados em 69,4% das amostras de uma média de 4,5 células/mL10. Após o início da radioterapia, a proporção de CTCs PD-L1-positivas aumentou significativamente, indicando a upregulação da expressão de PD-L1 em resposta à radiação11. Daqui, a análise do CTCs PD-L1 pode ser usada para monitorar mudanças dinâmicas do tumor e da resposta imune, que podem refletir a resposta à quimioterapia, à radiação, e aos tratamentos prováveis da imunoterapia (TI).
Até o momento, o isolamento CTCs e a caracterização PD-L1 dependem de vários métodos, como captura de CTC com base em talão magnético revestido com anti-epcam, ensaio baseado em enriquecimento e com base em tamanho de12,13 ensaios de captura de CTC. Entretanto, os CTCs foram detectados somente em 45%-65% dos pacientes com NSCLC metastático, limitando assim sua habilidade de fornecer toda a informação para mais do que a metade de pacientes metastáticos de NSCLC. Além, a contagem do CTC era baixa em a maioria destes estudos usando a aproximação tamanho-baseada10. Além disso, este método conduziu às discrepâncias tais como a deteção de pilhas de CD45 (-)/DAPI (+) com "testes padrões citomorfológicos da malignidade" na circulação sanguínea de doadores saudáveis. Estas preocupações destacam a necessidade de um método altamente sensível de coleta de CTC associado à imuno-fenotipagem de células CD45 (-) atípicas de sangue total saudável usando biomarcadores adicionais de câncer (i.e., TTF1, Vimentin, EpCAM e CD44) no NSCLC.
Consequentemente, avaliamos um dispositivo microfluídico espiral que utiliza forças de arrasto inercial e Dean para separar as células com base no tamanho e na plasticidade através de um chip microfluídico. A formação de fluxos de vórtice Dean presente nos resultados de chip microfluídico em CTCs maiores localizados ao longo da parede interna e células imunes menores ao longo da parede externa do chip. O processo de enriquecimento é completado por desviando as células maiores na tomada de coleta como a fração de CTC enriquecida. Este método é particularmente sensível e específico (detecção de cerca de 1 CTC/mL de sangue total)14 e pode ser associado a análises de imunofluorescência (if) personalizadas. Estas ferramentas permitirão a criação de um limiar positivo para a interpretação clínica. Um fluxo de trabalho é descrito assim que permite que os biólogos isolem e immunophenotype CTCs com uma taxa elevada de recuperação e de especificidade. O protocolo descreve o uso ideal do dispositivo microfluídico espiral para coletar CTCs, os ensaios otimizados IF que podem ser personalizados de acordo com o tipo de câncer, e o uso de software livre de código aberto para medir e analisar imagens de células para executar um semiautomático numeração das células de acordo com a coloração fluorescente. Além disso, a multiplexação por microscópio pode ser realizada dependendo do número de filtros/marcadores fluorescentes disponíveis.
As amostras foram coletadas prospectivamente no âmbito da coorte CIRCAN ("câncer circulante") com base no hospital universitário de Lyon, após o consentimento por escrito do paciente. Este estudo foi integrado na coorte CIRCAN_ALL. O estudo CIRCAN_ALL foi reconhecido como não intervencionista pelo CPP sudeste IV datado de 04/11/2015 a referência L15-188. Uma versão alterada foi reconhecida como não intervencionista em 20/09/2016 a referência L16-160. O estudo CIRCAN_ALL foi declarado ao IT e ao correspondente da liberdade dos Hospices civils de Lyon em 01/12/2015, a referência 15-131. A coleta de sangue foi realizada quando os médicos observaram a primeira indicação de progressão tumoral.
Nota: Use todos os reagentes e materiais descritos na tabela de materiais com as respectivas condições de armazenamento para preparação de amostras pré-analíticas e ensaio de imunofluorescência. Substituir os reagentes e/ou modificar as condições de armazenamento pode resultar em um desempenho de ensaio subsuboptimal.
1. descontaminação do dispositivo Microfluídico espiral
Nota: A descontaminação do dispositivo microfluídico espiral é uma exigência para remover todo o fundo da imunofluorescência gerado da contaminação das bactérias, explora a citomorfologia dos CTCs, e pode diferenciá-los das pilhas imunes normais. O protocolo é otimizado para amostras de sangue coletadas em tubos de EDTA K2dentro de 6 h após a amostragem de sangue e enriquecido usando o dispositivo microfluídico em espiral em condições limpas. A utilização deste ensaio para outros tipos de amostras (outros fluidos biológicos) pode requerer uma optimização adicional. Este protocolo de descontaminação deve ser feito uma vez por semana.
2. manutenção para manter o dispositivo Microfluídico espiral bactérias-livre
Nota: A manutenção de rotina deve ser feita no final do dia durante a última etapa de limpeza.
3. enriquecimento pré-analítico do CTC de amostras de sangue do paciente
4. enriquecimento de CTCs do sangue inteiro paciente com o dispositivo Microfluídico espiral
5. coloração da imunofluorescência
6. aquisição de imagens imunofluorescentes com microscópio fluorescente reto e software associado
7. análise de imagens imunofluorescentes com software de análise de imagem
O primeiro pré-requisito foi a obtenção de coleções não contaminadas (sem agente infeccioso) de CTCs para cultura tecidual e evitar o fundo IF gerado. O protocolo de descontaminação permitiu a limpeza de todos os tubos e bombas, e resultou na coleta de CTCs com uma boa taxa de recuperação sem contaminação bacteriana. As amostras enriquecidas foram comparadas sem e com o fluxo de trabalho do protocolo de descontaminação do dispositivo microfluídico espiral. Para validar o protocolo de descontaminação, uti...
Dois pontos principais foram levantados no presente estudo, o primeiro com relação ao desempenho do fluxo de trabalho para sua transferência para aplicações clínicas, e o segundo referente à diminuição da subjetividade para a análise das imagens de fluorescência obtidas.
Um fluxo de trabalho performant e aperfeiçoado para A enumeração CTC foi determinado inicialmente usando o teste customizável do If após o enriquecimento da pilha através de um sistema microfluídicos Label-Fr...
Jean-Philippe Aurel e Kathryn Weiqi li são funcionários da empresa de Biolídicos que produz instrumentos utilizados neste artigo. Os outros autores não têm nada a revelar.
Este trabalho foi apoiado por subsídios de pesquisa da AstraZeneca (Londres, Reino Unido), Biolidicos (Singapura) e da Ligue contre le Cancer (Saone et Loire, França). Os autores agradecem à AstraZeneca e às empresas de Biolidicos pelo seu apoio financeiro.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
4',6-diamidino-2-phénylindole (DAPI) | Ozyme | BLE 422801 | Storage conditions: +4 °C |
BD Facs Clean – 5 L | BD Biosciences | 340345 | Bleach-based cleaning agent. Storage conditions: Room temperature |
Bleach 1% Cleaning Solution 100 mL | Biolidics | CBB-F016012 | Bleach. Storage conditions: Room temperature |
Bovine Serum Albumin (BSA) 7.5% | Sigma | A8412 | Storage conditions: +4 °C |
CD45 monoclonal antibody (clone HI30) Alexa Fluor 647 | BioLegend | BLE304020 | Storage conditions: +4 °C |
CellProfiler Software | Broad Institute | Image Analysis Software | |
Centrifuge device | Hettich | 4706 | Storage conditions: Room temperature |
Centrifuge tube 50 mL | Corning | 430-829 | Storage conditions: Room temperature |
Centrifuge Tube 15 mL | Biolidics | CBB-F001004-25 | Storage conditions: Room temperature |
ClearCell FX-1 System | Biolidics | CBB-F011002 | Spiral microfluidic device. Storage conditions: Room temperature |
Coulter Clenz Cleaning Agent – 5 L | Beckman Coulter | 8448222 | All-purpose cleaning reagent. Storage conditions: Room temperature |
CTChip FR1S | Biolidics | CBB-FR001002 | Microfluidic chip. Storage conditions: Room temperature |
Cytospin 4 | ThermoFisher | A78300003 | Storage conditions: Room temperature |
Diluent Additive Reagent – 20 mL | Biolidics | CBB-F016009 | Storage conditions: +4 °C |
EZ Cytofunnels | ThermoFisher | A78710003 | Sample chamber with cotton. Storage conditions: Room temperature |
FcR blocking Agent | Miltenyi Biotec | 130-059-901 | Storage conditions: +4 °C |
Fetal Calf Serum (FCS) | Gibco | 10270-106 | Storage conditions: +4 °C |
Fluoromount | Sigma | F4680 | Mounting solution. Storage conditions: Room temperature |
Fungizone - 50 mg | Bristol-Myers-Squibb | 90129TB29 | Anti-fungal reagent. Storage conditions: +4 °C |
FX1 Input Straw with lock cap | Biolidics | CBB-F013005 | Straw. Storage conditions: Room temperature |
KovaSlide | Dutscher | 50126 | Chambered slide. Storage conditions: Room temperature |
PanCK monoclonal antibody (clone AE1/AE3) Alexa Fluor 488 | ThermoFisher | 53-9003-80 | Storage conditions: +4 °C |
Paraformaldehyde 16% | ThermoFisher | 11490570 | Fixation solution. Storage conditions: +4 °C |
PD-L1 monoclonal antibody (clone 29E2A3) - Phycoerythrin | BioLegend | BLE329706 | Storage conditions: +4 °C |
Petri Dish | Dutscher | 632180 | Storage conditions: Room temperature |
Phosphate Buffered Saline (PBS) | Ozyme | BE17-512F | Storage conditions: +4 °C |
Phosphate Buffered Saline Ultra Pure Grade 1x – 1 L | 1st Base Laboratory | BUF-2040-1X1L | Storage conditions: Room temperature |
Pluronic F-68 10% | Gibco | 24040-032 | Anti-binding solution. Storage conditions: Room temperature |
Polylysine slides | ThermoFisher | J2800AMNZ | Storage conditions: Room temperature |
Polypropylene Conical Tube 50 mL | Falcon | 352098 | Storage conditions: Room temperature |
RBC Lysis Buffer – 100 mL | G Biosciences | 786-649 | Storage conditions: +4 °C |
RBC Lysis Buffer – 250 mL | G Biosciences | 786-650 | Storage conditions: +4 °C |
Resuspension Buffer (RSB) | Biolidics | CBB-F016003 | Storage conditions: +4 °C |
Shandon Cytopsin4 centrifuge | ThermoFisher | A78300003 | Dedicated centrifuge. Storage conditions: Room temperature |
Silicon Isolator | Grace bio-Labs | 664270 | Storage conditions: Room temperature |
Sterile Deionized Water – 100 mL | 1st Base Laboratory | CUS-4100-100ml | Storage conditions: Room temperature |
Straight Fluorescent microscope Axio Imager D1 | Zeiss | Storage conditions: Room temperature | |
Surgical Sterile Bag | SPS Laboratoires | 98ULT01240 | Storage conditions: Room temperature |
Syringe BD Discardit II 20 mL sterile | BD Biosciences | 300296 | Storage conditions: Room temperature |
Syringe Filter 0.22 µm 33 mm sterile | ClearLine | 51732 | Storage conditions: Room temperature |
Zen lite 2.3 Lite Software | Zeiss | Microscope associated software |
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