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Method Article
* Estes autores contribuíram igualmente
Este protocolo descreve um método abrangente de análise de citometria de massa (citometria por tempo de voo [CyTOF]) para avaliar as respostas imunes sistêmicas e locais no carcinoma hepatocelular (CHC). A abordagem visa fornecer informações sobre a paisagem imunológica do CHC, oferecendo uma compreensão mais profunda do microambiente tumoral e dos mecanismos imunológicos associados.
O carcinoma hepatocelular (CHC) é uma das formas mais comuns e mortais de câncer de fígado em todo o mundo. Apesar dos avanços no tratamento, o prognóstico para pacientes com CHC permanece ruim devido à complexa interação de fatores genéticos, ambientais e imunológicos que impulsionam sua progressão. Compreender o cenário imunológico do CHC é crucial para o desenvolvimento de terapias eficazes, particularmente no campo da imunoterapia, que traz grandes promessas para melhorar os resultados dos pacientes. Este estudo emprega a tecnologia de citometria de massa (citometria por tempo de voo [CyTOF]) para investigar as respostas imunes sistêmicas e locais em pacientes com CHC. Ao analisar amostras de sangue periférico e tumores, a pesquisa visa identificar populações únicas de células imunes e seus estados funcionais associados à progressão do CHC. Os resultados fornecem uma visão abrangente do cenário imunológico no CHC, destacando potenciais biomarcadores e alvos terapêuticos. Essa abordagem oferece informações valiosas sobre os mecanismos imunológicos subjacentes ao CHC e abre caminho para o desenvolvimento de imunoterapias mais eficazes para essa malignidade.
O carcinoma hepatocelular (CHC) é o câncer primário de fígado mais comum e um importante problema de saúde global devido às suas altas taxas de incidência e mortalidade1. De acordo com a Organização Mundial da Saúde, o CHC é o quinto câncer mais comum e a segunda principal causa de mortes relacionadas ao câncer em todo o mundo2. É particularmente prevalente em regiões com altas taxas de infecções crônicas por hepatite B e C, como o Leste Asiático e a África Subsaariana3. Os principais fatores de risco incluem hepatite viral, cirrose e síndrome metabólica4. O CHC requer tratamento de longo prazo, impondo encargos físicos e financeiros substanciais, ressaltando a necessidade de prevenção eficaz, detecção precoce e estratégias de tratamento inovadoras5.
O sistema imunológico desempenha um papel crucial no desenvolvimento do CHC. O fígado é um órgão imunologicamente ativo com abundância de células imunes, incluindo macrófagos residentes no fígado, células natural killer (NK) e células T, que são essenciais para monitorar e eliminar células anormais6. No entanto, o CHC pode escapar da vigilância imunológica expressando moléculas imunossupressoras, recrutando células imunossupressoras e alterando o microambiente tumoral 7,8. Esse escape imunológico não apenas promove o crescimento do tumor e a metástase, mas também afeta a resposta à imunoterapia 9,10.
As respostas imunes sistêmicas e locais no microambiente tumoral são fatores-chave que influenciam a progressão do câncer e os resultados terapêuticos. As respostas imunes sistêmicas envolvem células imunes circulantes que podem reconhecer e atacar células tumorais distantes, como células T periféricas, células NK e monócitos que podem atingir células tumorais em todo o corpo. As respostas imunes locais se concentram na atividade das células imunes dentro do microambiente tumoral, incluindo linfócitos infiltrantes de tumor (TILs), macrófagos associados ao tumor (TAMs) e células T reguladoras (Tregs). Embora os TILs frequentemente exerçam efeitos citotóxicos contra células tumorais, TAMs e Tregs normalmente contribuem para um ambiente imunossupressor que suporta o crescimento do tumor11,12. As células tumorais e as células estromais podem remodelar o microambiente tumoral para promover a imunossupressão e evitar a vigilância imunológica. A interação entre as respostas imunes sistêmica e local determina a eficácia geral da imunidade antitumoral11. Compreender essa interação pode ajudar no desenvolvimento de estratégias de imunoterapia mais eficazes.
A citometria de fluxo tradicional e a imuno-histoquímica, embora amplamente utilizadas em estudos imunológicos, exibem limitações significativas quando se trata de analisar paisagens imunológicas complexas devido à sua incapacidade de realizar análises abrangentes e de alta dimensão. A citometria de fluxo é altamente eficaz para detectar marcadores de superfície e funcionais no nível de célula única; no entanto, sua capacidade de análise simultânea de múltiplos marcadores é restrita, muitas vezes limitada por sobreposição espectral e restrições práticas sobre o número de etiquetas fluorescentes que podem ser usadas13,14. A imuno-histoquímica, por outro lado, fornece informações valiosas sobre o contexto tecidual de marcadores específicos, mas é igualmente prejudicada pelo número limitado de marcadores analisáveis e pelas dificuldades inerentes de obter avaliações robustas, quantitativas e de alta dimensão15.
Para caracterizar efetivamente ambientes imunológicos complexos, técnicas de alta dimensão como citometria de massa (citometria por tempo de voo [CyTOF]) são essenciais. A citometria de massa é uma tecnologia avançada que emprega espectrometria de massa para analisar vários marcadores de proteínas em células únicas. Ele permite a análise multiparamétrica de células individuais sem os problemas de sobreposição espectral observados na citometria de fluxo tradicional16. Ao usar anticorpos marcados com metal, ele pode medir dezenas de marcadores simultaneamente, oferecendo uma visão abrangente e imparcial dos fenótipos e funções celulares17. Por exemplo, Gadalla et al. desenvolveram um painel CyTOF com mais de 40 parâmetros para a análise de células mononucleares do sangue periférico (PBMC) e tecido tumoral, demonstrando sua vantagem na imunofenotipagem de alta dimensão18. A citometria de fluxo tradicional, com seu número limitado de parâmetros detectáveis, foi incapaz de identificar essas populações de células raras exibindo fenótipos únicos. Em contraste, a citometria de massa permitiu uma avaliação abrangente dos estados funcionais dessas células, fornecendo uma caracterização mais detalhada e robusta. Behbehani e col. utilizaram citometria de massa para analisar amostras de medula óssea de pacientes com síndromes mielodisplásicas (SMD), identificando e caracterizando com sucesso células progenitoras hematopoiéticas aberrantesraras 18. A capacidade da citometria de massa de detectar simultaneamente mais de 40 marcadores de superfície e intracelulares aumentou significativamente a detecção desses subconjuntos de células de baixa frequência19. Esses recursos superam as limitações tradicionais e fornecem insights mais profundos sobre as paisagens imunológicas, impulsionando o progresso na imunologia e no desenvolvimento terapêutico. A capacidade de traçar um perfil abrangente dos fenótipos e funções celulares no nível de uma única célula avança muito na compreensão dos processos imunológicos e auxilia no desenvolvimento de terapias direcionadas.
A citometria de massa fornece informações abrangentes sobre as populações de células imunes sistêmicas e locais no CHC, detectando simultaneamente vários marcadores de proteínas. Essa tecnologia pode distinguir entre vários tipos de células T dentro do microambiente tumoral, como células T efetoras, células T reguladoras (Tregs) e células T exaustas, elucidando seus papéis específicos na progressão do tumor. Ao utilizar a citometria de massa, os pesquisadores podem identificar marcadores imunológicos associados ao prognóstico do CHC20. Por exemplo, subconjuntos de células T com alta expressão da Proteína de Morte Celular Programada 1 (PD-1) podem servir como preditores da resposta de um paciente aos inibidores do checkpoint imunológico21. Além disso, facilita a descoberta de novos alvos terapêuticos, identificando moléculas imunossupressoras específicas, fornecendo assim uma base para estratégias de tratamento personalizadas. A capacidade da tecnologia de detectar vários marcadores e sua resolução de célula única a tornam particularmente vantajosa para descobrir novos alvos terapêuticos e projetar imunoterapias combinadas. Essa abordagem avançada tem um potencial significativo para melhorar os resultados do tratamento em pacientes com CHC, oferecendo uma compreensão detalhada do cenário imunológico e permitindo o desenvolvimento de intervenções terapêuticas personalizadas.
Este estudo tem como objetivo utilizar a citometria de massa para analisar o perfil de células imunes sistêmicas e locais de pacientes com CHC. Os objetivos são caracterizar as populações de células imunes, correlacionar essas características com resultados clínicos e respostas terapêuticas e identificar marcadores imunológicos específicos e subconjuntos de células associados ao prognóstico do CHC. Ao elucidar os papéis de várias células imunes nas respostas ao tratamento, este estudo busca fornecer uma base para estratégias de tratamento personalizadas. Espera-se que as descobertas otimizem as imunoterapias existentes e ofereçam informações valiosas para o desenvolvimento de novos tratamentos, com o objetivo de melhorar a sobrevida geral e a qualidade de vida dos pacientes com CHC.
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As etapas para coleta de amostras de sangue e CHC, isolamento de células mononucleares do sangue periférico (PBMCs), dissociação de célula única e coloração são descritas no plano a seguir. Os reagentes e materiais experimentais estão todos listados na Tabela de Materiais. Todos os experimentos foram realizados com a aprovação do Comitê de Ética do Primeiro Hospital Afiliado, Faculdade de Medicina, Universidade de Zhejiang, garantindo que a coleta de amostras tumorais não interferisse no diagnóstico patológico. O consentimento informado por escrito foi obtido de todos os indivíduos humanos.
1. Isolamento de PBMCs
2. Isolamento de células de tecido tumoral
NOTA: O método para o isolamento de células de tecido tumoral foi adaptado de Song et al.22.
3. Coloração de cisplatina
4. Bloqueio do receptor Fc
5. Incubação de anticorpos proteicos de membrana
6. Coloração de proteínas do núcleo
7. Fixação celular
8. Coloração de intercalação nuclear
9. Preparação da suspensão celular
10. Citometria de massa e análise de dados
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Para elucidar as características imunológicas associadas ao CHC, foi realizada uma análise abrangente das populações de células imunes. PBMCs pareados e amostras de tecido de CHC foram coletadas de 4 pacientes com CHC. O perfil de citometria de massa foi realizado para examinar as populações de células imunes no nível proteômico de célula única, usando dois painéis de anticorpos para amostras de tecido PBMCs e HCC.
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Este estudo aproveita a tecnologia de citometria de massa para fornecer uma análise aprofundada das respostas imunes sistêmicas e locais no CHC. A aplicação da citometria de massa neste contexto permite a detecção simultânea de múltiplos marcadores em nível de célula única, oferecendo uma caracterização imunofenotípica detalhada que é crucial para a compreensão do complexo cenário imunológico do CHC. A citometria de massa revolucionou os estudos imunológicos, facilitan...
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Os autores declaram não ter conflitos de interesse.
Este trabalho foi apoiado pelo Programa Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento da China (concessão 2019YFA0803000 para JS), a Excellent Youth Foundation da Zhejiang Scientific (concessão R22H1610037 para JS), a Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (concessão 82173078 para JS), a Fundação de Ciências Naturais da Província de Zhejiang (concessão 2022C03037 para JS).
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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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