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Method Article
* Estes autores contribuíram igualmente
Os objetivos do protocolo são usar essa abordagem para 1) entender o papel do microambiente tumoral gástrico imunossupressor e 2) prever a eficácia da resposta do paciente, aumentando assim a taxa de sobrevida dos pacientes.
Os tumores que expressam o ligante de morte celular programada 1 (PD-L1) interagem com a proteína de morte celular programada 1 (PD-1) em linfócitos T citotóxicos CD8+ (CTLs) para evitar a vigilância imunológica, levando à inibição da proliferação, sobrevivência e função efetora de CTL e, subsequentemente, à persistência do câncer. Aproximadamente 40% dos cânceres gástricos expressam PD-L1, mas a taxa de resposta à imunoterapia é de apenas 30%. Apresentamos o uso de co-cultura de organoide/células imunes de câncer gástrico autólogo derivado de humanos como um modelo pré-clínico que pode prever a eficácia de terapias direcionadas para melhorar o resultado de pacientes com câncer. Embora co-culturas de organoides de câncer com células imunes tenham sido relatadas, essa abordagem de co-cultura usa antígeno tumoral para pulsar as células dendríticas apresentadoras de antígenos. As células dendríticas (DCs) são então cultivadas com as células T CD8+ do paciente para expandir a atividade citolítica e a proliferação desses linfócitos T antes da co-cultura. Além disso, a diferenciação e a função imunossupressora de células supressoras derivadas de mielóides (MDSCs) em cultura são investigadas dentro deste sistema de co-cultura. Essa abordagem organoide pode ser de amplo interesse e apropriada para prever a eficácia da terapia e o resultado do paciente em outros tipos de câncer, incluindo câncer de pâncreas.
O câncer gástrico é o quinto câncer mais comum em todo o mundo 1. O diagnóstico e o tratamento efetivos do Helicobacter pylori (H. pylori) resultaram em baixa incidência de câncer gástrico nos Estados Unidos 2. No entanto, a taxa de sobrevida em 5 anos para pacientes diagnosticados com essa malignidade é de apenas 29%, tornando o câncer gástrico um importante desafio médico3. O objetivo dos métodos apresentados aqui é desenvolver uma abordagem para prever com precisão as respostas à imunoterapia em pacientes individuais. Os tumores sólidos consistem em células cancerígenas e vários tipos de células estromais, endoteliais e hematopoiéticas, incluindo macrófagos, células supressoras derivadas de mielóides (MDSCs) e linfócitos (revisado em 4,5). As interações entre as células-tronco cancerígenas e o microambiente tumoral (TME) afetam substancialmente as características do tumor e a resposta do paciente ao tratamento. Essa abordagem se esforça para permitir que os investigadores adquiram conhecimento para o desenvolvimento de medicamentos pré-clínicos e descoberta de biomarcadores para o tratamento personalizado do câncer gástrico.
O método apresentado aqui usa co-culturas autólogas de células organoides/imunes derivadas de humanos geradas a partir de pacientes com câncer gástrico para entender o papel imunossupressor das MDSCs. É apresentado um modelo pré-clínico que pode prever a eficácia de terapias direcionadas para melhorar a sobrevida dos pacientes. Co-culturas de organoides cancerígenos com células imunes têm sido amplamente relatadas no campo do câncer de pâncreas 6,7,8,9,10. No entanto, essas co-culturas não foram relatadas para estudar o câncer gástrico. No geral, este método demonstra a co-cultura de células imunes autólogas derivadas de humanos dentro do mesmo ambiente de matriz que os organoides cancerígenos, permitindo assim que as células imunes entrem em contato com os organoides alvo.
O estudo de Tiriac et al.10 relatou que os organoides de câncer de pâncreas derivados de pacientes, que exibiam respostas heterogêneas a quimioterápicos padrão de tratamento, poderiam ser agrupados em assinaturas de expressão gênica baseadas em organoides de quimiossensibilidade que poderiam prever melhores respostas do paciente à quimioterapia. Os pesquisadores propuseram que o perfil molecular e terapêutico combinado de organoides de câncer de pâncreas pode prever a resposta clínica10. Os dados dos ensaios coclínicos de Yao et al.11 também mostraram que os organoides derivados do câncer retal representam fisiopatologia e alterações genéticas semelhantes aos tecidos tumorais do paciente em resposta à quimiorradiação. Assim, é fundamental que as culturas organoides sejam utilizadas no contexto das células imunes do paciente e do fenótipo imune tumoral ao utilizar essas culturas como modelos preditivos para a terapia.
Tumores que expressam PD-L1 que interagem com PD-1 inibem a proliferação, sobrevivência e função efetora de linfócitos T citotóxicos CD8+ 12,13,14. Enquanto aproximadamente 40% dos cânceres gástricos expressam PD-L1, apenas 30% desses pacientes respondem à imunoterapia 15,16,17. Os anticorpos anti-PD1 são utilizados em ensaios clínicos para o tratamento do câncer gástrico 18,19,20. No entanto, atualmente não existem modelos pré-clínicos que permitam testar a eficácia terapêutica para cada paciente. Otimizar a cultura organoide de forma que as células imunes do paciente sejam incluídas no sistema permitiria potencialmente a identificação individualizada da eficácia da imunoterapia.
A aprovação foi obtida para a coleta de tecidos com biópsia humana de tumores de pacientes (1912208231R001, Programa de Proteção a Seres Humanos da Universidade do Arizona; Número do protocolo IRB: 1099985869R001, Programa de Proteção a Seres Humanos da Universidade do Arizona TARGHETS).
1. Estabelecimento de organoides gástricos derivados de pacientes a partir de biópsias
2. Estabelecimento de organoides gástricos derivados de pacientes a partir de espécimes cirúrgicos
3. Manutenção e expansão de culturas organoides
NOTA: Todos os procedimentos devem ser realizados em um ambiente asséptico usando materiais e reagentes estéreis.
4. Cultura de células imunes de células mononucleares do sangue periférico (PBMCs)
NOTA: Todos os procedimentos devem ser realizados em ambiente asséptico usando materiais e reagentes estéreis.
5. Estabelecimento de co-culturas de células organoides/imunes
Quando concluídos, os organoides gástricos aparecem como esferas dentro do poço, normalmente dentro de 2 a 4 dias após a incorporação (Figura 1). A Figura 1A demonstra uma próspera cultura organoide gástrica que exibe uma membrana regular. Os organoides tumorais geralmente exibem uma morfologia divergente que é exclusiva da amostra do paciente. As culturas malsucedidas parecerão densas ou não exibirão nenhum crescime...
Apresentamos o uso de co-cultura de células organoides/imunes de câncer gástrico autólogo derivado de humanos que pode ser usado como um modelo pré-clínico para prever a eficácia de terapias direcionadas para, em última análise, melhorar o resultado do tratamento e o prognóstico do paciente. Embora co-culturas organoides de câncer com células imunes tenham sido relatadas, este é o primeiro relato de tal sistema de co-cultura para o estudo do câncer gástrico. Vários outros...
Os autores não têm nada a divulgar.
Este trabalho foi apoiado pelo NIH (NIAID) 5U19AI11649105 (PIs: Weiss e Wells, Líder de Projeto 1: Zavros) e NIH (NIDDK) 2 R01 DK083402-06A1 (PI: Zavros) subsídio. Este projeto foi apoiado em parte pelo PHS Grant P30 DK078392 (Núcleo de Morfologia Integrativa) do Centro Núcleo de Pesquisa em Doenças Digestivas em Cincinnati e 5P30CA023074 CENTRO DE CÂNCER DA UNIVERSIDADE DO ARIZONA - SUBSÍDIO DE APOIO AO CENTRO DE CÂNCER (PI: Sweasy). Gostaríamos de agradecer a assistência de Chet Closson (Núcleo de Microscopia ao Vivo, Universidade de Cincinnati) e ex-membros do laboratório Zavros, Drs. Nina Steele e Loryn Holokai, por sua contribuição para o desenvolvimento do sistema de cultura organoide. Agradecemos sinceramente aos pacientes que consentiram em doar tecido e sangue para o desenvolvimento das co-culturas de organoides gástricos/células imunes. Sem a vontade deles de participar do estudo, esse trabalho não seria possível.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
12 well plate | Midwest Scientific | 92012 | |
15 mL Falcon tube | Fisher scientific | 12-565-269 | |
24 well plate | Midwest Scientific | 92024 | |
30 μm filters | Miltenyi Biotec | 130-041-407 | |
40 μm filters (Fisher Scientific) | Fisher scientific | 352340 | |
5 mL round bottom polystyrene tubes | Fisher scientific | 14956-3C | |
50 mL Falcon tube | Fisher scientific | 12-565-271 | |
Advanced DMEM/F12 | Thermo Fisher Scientific | 12634010 | |
AIMV | Thermo Fisher Scientific | 12055091 | Basal medium for PBMCs and DCs |
Amphotericin B/ Gentamicin | Thermo Fisher Scientific | R-01510 | |
B-27 supplement | Thermo Fisher Scientific | 12587010 | |
β-mercaptoethanol | Thermo Fisher Scientific | 800-120 | |
Bone morphogenetic protein inhibitor (Noggin) | Peprotech | 250-38 | |
Bovine Serum Albumin (BSA) | Sigma Aldrich | A7906 | |
Cabozantinib | Selleckchem | S1119 | |
Carboxyfluorescein diacetate succinimidyl ester (CFSE) | Biolegend | 423801 | |
Collagenase A | Sigma Aldrich | C9891 | |
Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline (DPBS) | Fisher scientific | 14190-144 | cell separation buffer |
EasySep Buffer | Stem Cell Technologies | 20144 | Contains Enrichment Cocktail and Magnetic Particles used in CTL culture |
EasySep Human CD8+ T Cell Enrichment Kit | Stem Cell Technologies | 19053 | cell separation magnet |
EasySep Magnet | Stem Cell Technologies | SN12580 | |
EDTA | Sigma Aldrich | E6758 | |
Epidermal Growth Factor (EGF) | Peprotech | 315-09 | |
Farma Series 3 Water Jacketed Incubator | Thermo Fisher Scientific | 4120 | |
Fetal Calf Serum (FCS) | Atlanta Biologicals | SI2450H | |
Fibroblast growth factor 10 (FGF-10) | Peprotech | 100-26 | density gradient medium |
Ficoll-Paque | GE Healthcare | 171440-02 | |
Gastrin 1 | Tocris | 30061 | |
Gelatin | Cell Biologics | 6950 | |
GM-CSF | Thermo Fisher Scientific | PHC6025 | |
Hank's Balanced Salt Solution (HBSS) | Thermo Fisher Scientific | 14175095 | |
HEPES (2-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]ethanesulfonic acid) | Fisher scientific | BP299-100 | |
Human Epithelial Cell Basal Medium | Cell Biologics | H6621 | |
human serum AB | Gemini Bioscience | 21985023 | |
Hyaluronidase Type IV-S | Sigma Aldrich | H3884 | |
Insulin-Transferrin-Selenium | Thermo Fisher Scientific | 41400045 | |
Interleukin 1β (IL-1β) | Thermo Fisher Scientific | RIL1BI | |
Interleukin 6 (IL-6) | Thermo Fisher Scientific | RIL6I | |
Interleukin 7 (IL-7) | Thermo Fisher Scientific | RP-8645 | |
Kanamycin | Thermo Fisher Scientific | 11815024 | |
L-glutamine | Fisher scientific | 350-50-061 | basement membrane matrix |
Matrigel (Corning Life Sciences, Corning, NY) | Fisher scientific | CB40230C | |
N-2 supplement | Thermo Fisher Scientific | 17502048 | |
N-acetyl-L-cysteine | Sigma Aldrich | A7250 | |
Nicotinamide (Nicotinamide) | Sigma Aldrich | N0636 | |
PD-L1 inhibitor | Selleckchem | A2002 | |
Penicillin/Streptomycin | Thermo Fisher Scientific | SV3000 | |
Petridish | Fisher scientific | 07-202-030 | |
Potassium chloride (KCl) | Fisher scientific | 18-605-517 | |
Potassium dihydrogenphosphate (KH2PO4) | Fisher scientific | NC0229895 | |
prostaglandin E2 (PGE2) | Sigma Aldrich | P0409 | |
RPMI 1640 | Thermo Fisher Scientific | 11875119 | |
Sodium chloride (NaCl) | Fisher scientific | 18-606-419 | |
Sodium hydrogen phosphate (Na2HPO4) | Fisher scientific | NC0229893 | cell dissociation reagent |
StemPro Accutase solution | Thermo Fisher Scientific | A1110501 | |
Transforming growth factor beta 1 (TGF-β1) | Thermo Fisher Scientific | 7754-BH-005/CF | |
Tumor necrosis factor α (TNF-α) | Thermo Fisher Scientific | PHC3015 | |
Vascular endothelial growth factor (VEGF) | Thermo Fisher Scientific | RVGEFI | |
Y-27632 ROCK inhibitor | Sigma Aldrich | Y0350 |
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