Method Article
Использование референтных реагентов для анализа высвобождения цитокинов позволяет получить более воспроизводимые и стандартизированные in vitro профили безопасности иммунотерапевтических моноклональных антител. В этой статье мы описываем, как анализ высвобождения цитокинов может быть использован вместе с панелью референтных реагентов для прогнозирования безопасности некоторых терапевтических моноклональных антител.
Новые иммуностимулирующие антитела, предназначенные либо для прямой стимуляции специфических иммунных клеток, либо для косвенного усиления иммунного ответа путем блокирования или активации эндогенного регулятора иммунной системы, могут вызывать серьезные иммунные побочные эффекты, такие как синдром высвобождения цитокинов (CRS). Поэтому крайне важно оценить профиль безопасности таких препаратов с помощью комбинации экспериментов in vivo и in vitro до введения первой дозы человеку. Анализы высвобождения цитокинов (CRAs), в которых предлагаемое терапевтическое антитело культивируется совместно с иммунными клетками человека (такими как мононуклеарные клетки периферической крови (PBMC), цельная кровь или иное) и измеряется количество вырабатываемых воспалительных цитокинов, имеют решающее значение для идентификации опасности. Тем не менее, использование разных контрольных антител в разных лабораториях может угрожать гармонизации CRA, а клинически значимые контрольные антитела (например, TGN1412) могут быть труднодоступными, что может привести к менее точным или надежным результатам или данным, которые трудно сравнивать между лабораториями. Включение положительного и отрицательного контроля в CRA может обеспечить точность и надежность результатов. Национальный институт биологических стандартов и контроля (NIBSC) разработал панель контроля лиофилизированных антител, предназначенную для использования в различных платформах CRA с целью гармонизации результатов в различных лабораториях и методах анализа. Набор из трех различных положительных контрольных антител включает анти-CD52, анти-CD3 и анти-CD28 суперагонист (SA), которые, как известно, индуцируют дозозависимый СВЦ у пациентов. Каждое антитело снабжено изотипически совместимым отрицательным контрольным антителом. Ранее было показано, что эта панель референтных реагентов обладает хорошей межлабораторной воспроизводимостью и является подходящим средством контроля для повышения достоверности и надежности данных о безопасности, полученных с различных платформ CRA.
Индуцированное высвобождение цитокинов может быть ожидаемым и желательным эффектом некоторых иммуномодулирующих моноклональных антител (мАТ). Тем не менее, непредвиденное высвобождение провоспалительных цитокинов может привести к синдрому высвобождения цитокинов (СВЦ) у пациентов, характеризующихся лихорадкой, усталостью и даже полиорганной недостаточностью1. Поэтому крайне важно, чтобы новые иммуностимулирующие мАТ тестировались in vitro на их способность вызывать СВК путем измерения высвобождения цитокинов в анализе высвобождения цитокинов (CRA).
TGN1412 представляет собой моноклональное антитело, которое было разработано в качестве потенциального средства для лечения В-клеточного хронического лимфоцитарного лейкоза, действуя как суперагонист CD28 (CD28SA), способный активировать Т-лимфоциты путем сшивания костимулирующего рецептора CD282. В 2006 году шесть здоровых добровольцев, которым вводили TGN1412 в клиническом исследовании, испытали серьезные побочные эффекты, включая СВЦ, в течение нескольких часов послеприема препарата. Это привело к тому, что испытание было остановлено, а TGN1412 сняты с дальнейшей разработки. Другие антитела, которые, как известно, вызывают СВК в качестве побочного эффекта, включают анти-CD52 mAb, Campath-1H3, и анти-CD3 mAb, муромонаб (OKT3)4. Учитывая их способность индуцировать дозозависимый СВК у пациентов, TGN1412, OKT3 и Campath-1H являются подходящими положительными контрольными антителами для получения надежных и надежных результатов CRA. Тем не менее, эти контрольные антитела ранее было нелегко получить из-за высокой стоимости или ограниченной доступности.
Тем не менее, восстановленная лиофилизированная референсная панель этих трех антител 5,6,7 вместе с отрицательным контролем, соответствующим изотипу, была недавно предоставлена Национальным институтом биологических стандартов и контроля (NIBSC). Ранее было показано, что эта панель референтных реагентов обладает хорошей межлабораторной воспроизводимостью8 и, следовательно, является подходящим средством контроля для повышения достоверности и надежности данных о безопасности, полученных с различных платформ CRA. Таким образом, обоснованием использования данного протокола наряду с этими реагентами является улучшение гармонизации CRA, при этом преимущество этих реагентов было подтверждено в международном совместном исследовании.
Здесь мы описываем, как лучше всего использовать эту панель референтных реагентов в твердофазном (SP) PBMC CRA и водно-фазном (AQ) цельной крови (WB) CRA для прогнозирования СВЦ, индуцированного антителами. Оба этих формата CRA являются комплементарными из-за способа презентации антител (непрямой для твердой фазы против прямого для водной фазы) и из-за того, что они нацелены на разные группы ответных клеток. Тот же протокол может быть адаптирован для использования с разбавленной цельной кровью (dWB) или с эндотелиальными: кокультурами PBMC.
Данный протокол соответствует рекомендациям комитета по этике научных исследований NIBSC. В соответствии с применимыми правилами и рекомендациями получите письменное информированное согласие здорового донора или пациентов. Используйте стерильные методы для выполнения всех этапов подготовки протокола в ламинарном проточном культуре клеток. Подробную информацию обо всех реагентах и оборудовании см. в Таблице материалов .
1. Подготовка покрытых пластин mAb для твердофазного (SP) анализа
2. Подготовка ПМЦ
3. Подготовка анализа на выброс цитокинов в водной фазе (AQ) цельной крови (WB)
4. Получение твердофазного (SP) анализа высвобождения цитокинов PBMC
5. Забор надосадочной жидкости или плазмы
6. Проведение количественного определения цитокинов в надосадочной жидкости или плазме
Результаты СП-анализа должны продемонстрировать высвобождение ИЛ-2, ИФН-γ, ИЛ-6 иФНО-α 12 в диапазоне пг/мл от всех положительных контрольных антител через 48 ч и должны быть статистически значимо выше, чем у контрольных образцов соответствующего изотипа. Наши репрезентативные результаты показывают, что положительные контрольные антитела, αCD28, αCD3 и αCD28SA, индуцируют значительно более высокие уровни ИФН-γ, IL-6 и TNF-α по сравнению с контрольными изотипами при проведении в анализе PBMC SP (рис. 1). Этот анализ также характеризуется высоким кратным изменением высвобождения IL-2 при стимуляции αCD28SA по сравнению с его соответствующим изотипом (859,0). В то время как αCD3 и αCD52, продолжая индуцировать экспрессию IL-2, приводят к меньшим изменениям кратности, чем αCD28SA (6,2 и 3,3 для αCD3 и αCD52 соответственно, рис. 2).
В анализе WB AQ (рис. 3) уровень детектируемых цитокинов заметно ниже, чем в анализе PBMC SP, но характеризуется большей чувствительностью к стимуляции антителами αCD52 (рис. 2 и рис. 3) со средними кратными изменениями IL-2, IFN-γ и IL-6 выше 100.
Исследуемое антитело, можно ожидать, что в будущем первая дозировка у человека не вызовет какого-либо непредвиденного значительного увеличения высвобождения цитокинов по сравнению с соответствующими контрольными изотипами. Тем не менее, вместо того, чтобы останавливать разработку нового терапевтического mAb, положительный результат при CRAA следует рассматривать какчасть управления риском/пользой. При разработке новой платформы CRA анализ следует повторить с использованием другого набора доноров, чтобы обеспечить воспроизводимость платформы. Следует также уделять внимание вариабельности ответа между донорами14, и поэтому рекомендуется провести хорошо организованный эксперимент15. Для того, чтобы понять широту ответов и получить полное представление о вариабельности, которая может наблюдаться в ответах доноров, анализ в идеале должен быть проведен с несколькими отдельными донорами в дополнение к анализу терапевтического препарата в повторных экспериментах.
Рисунок 1: Высвобождение цитокинов в результате эксперимента PBMC-SP. Репрезентативные результаты высвобождения ИФН-γ, ИЛ-2, ИЛ-6 и ФНО-α получены с помощью анализов высвобождения цитокинов PBMC-SP (3 независимых эксперимента, каждый из которых содержит 5-8 доноров в каждом эксперименте; n=8, n=10, n=5 [сверху вниз]) через 48 ч при использовании антител к референтному реагенту. Сокращения: PBMC = мононуклеарные клетки периферической крови; SP = твердое тело; ИФН-γ = интерферон-гамма; ИЛ-2 = интерлейкин 2; ИЛ-6 = интерлейкин 6; TNF-α = фактор некроза опухоли альфа. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 2: Увеличение изменения цитокинового фолда в экспериментах PBMC-SP и WB-AQ. Кратное изменение высвобождения ИФН-γ, ИЛ-2, ИЛ-6 и ФНО-α референтных реагентов антител, индуцирующих CRS, по сравнению с их соответствующими контролем изотипов, полученными с помощью анализов высвобождения цитокинов PBMC-SP и WB-AQ через 48 ч. Сокращения: PBMC = мононуклеарные клетки периферической крови; SP = твердое тело; WB = цельная кровь; AQ = водный (фаза); ИФН-γ = интерферон-гамма; ИЛ-2 = интерлейкин 2; ИЛ-6 = интерлейкин 6; TNF-α = фактор некроза опухоли альфа; CRS = синдром высвобождения цитокинов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 3: Высвобождение цитокинов в эксперименте WB-AQ. Репрезентативные результаты высвобождения ИФН-γ, ИЛ-2, ИЛ-6 и TNF-α получены с помощью анализов высвобождения цитокинов WB-AQ (3 независимых эксперимента, каждый из которых содержит 5-8 доноров в каждом эксперименте; n=8, n=10, n=5 [сверху вниз]) через 48 ч при использовании антител референтного реагента. Сокращения: WB = цельная кровь; AQ = водный (фаза); ИФН-γ = интерферон-гамма; ИЛ-2 = интерлейкин 2; ИЛ-6 = интерлейкин 6; TNF-α = фактор некроза опухоли альфа. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Здесь описаны методы измерения высвобождения цитокинов из PBMC и WB после антитело-опосредованной стимуляции из пластины, покрытой антителами, или с антителом в растворе, с использованием панели референтных реагентов для положительного и отрицательного контроля. Каждый из этих анализов имеет свои сильные и слабые стороны. Анализы PBMC и WB являются взаимодополняющими, поскольку доля различных иммунных клеток, таких как лимфоциты, моноциты и гранулоциты, различается в двух экспериментальных матрицах, используемых для CRA. Интересно отметить, что, хотя анализ WB может лучше представлять состояние in vivo в отличие от монокультуры PBMC, первая платформа менее прогностическая для Т-клеточного риска CRS от TGN1412 и OKT315; результат воздействия гликофорина А на эритроциты, ингибирующего опосредованную IL-2 экспансию Т-клеток16. Тем не менее, прогнозирование риска СВК от анти-CD52 остается неизменным в WB CRA из-за присутствия нейтрофилов (потерянных при использовании традиционных методов градиента плотности, описанных на шаге 2, используемых для выделения PBMC).
Формат представления CRA (SP или AQ) имеет решающее значение для выявления специфического механизма CRS. Например, представление mAb в водной фазе к лимфоцитам человека17,18, использованное во время доклинических испытаний безопасности in vitro TGN1412, не позволило выявить риск СВЦ, вероятно, из-за отсутствия кластеризации и вовлечения локализованных клеточных рецепторов19 и последующей активации Т-клеток, опосредованной антителами в водной фазе. Фактически, TGN1412-опосредованный CRS может быть точно обнаружен только в формате SP, который искусственно воспроизводит сшивку рецептора Fc-гамма (FcγR), как показано здесь, или путем контакт-зависимого прайминга в прекультуре PBMC при высокой плотности и взаимодействии Fc с CD32+ иммунными клетками (такими как B-клетки20 и моноциты21).
Помимо этих платформ, существуют и другие способы проведения CRA с более сложными системами совместной культуры. Примером альтернативного КРА по сравнению с описанными в этих методах является совместное культивирование PBMC с аутологичными эндотелиальными клетками роста крови (BOEC)22. Этот анализ был описан в 2015 году как усовершенствование тогдашнего традиционного анализа HUVEC:PBMC со смешанными донорами за счет устранения искажающего несоответствия тканей. Он демонстрирует лучшую чувствительность к анти-CD28SA CRS, чем анализ WB, а также преодолевает ограничения монокультурного анализа PBMC, имитируя комбинацию эндотелиальных клеток и лейкоцитов, присутствующих in vivo, но ценой более длительных процедурных этапов, требующих специализированных методов культивирования клеток22.
Кроме того, в то время как этот протокол конкретно фокусируется на высвобождении ИФН-γ, ИЛ-2, ИЛ-6 и ФНО-α, коллеги из MHRA ранее рассматривали ИЛ-12 и другие в этом контексте. Продукция IL-12 увеличивается за счет этих антител к СВЦ положительного контроля, хотя они не особенно чувствительны и, следовательно, возможно, не являются хорошим предиктором СВК в этой модальности. Некоторые цитокины, такие как IL-15 и другие, никогда не тестировались, хотя 4 цитокина, оцененные в нашем протоколе, дают хорошее представление о потенциальном риске СВЦ. Конечно, в зависимости от модальности и тестируемых антител можно было бы оценить и другие цитокины.
В совокупности эти наблюдения подчеркивают важность того, что, хотя использование референтных реагентов может помочь определить риск СВК новых антител, следует проявлять осторожность, чтобы избежать неоптимальной платформы CRA, которая может не выявить потенциал СВЦ. Важно отметить, что прогнозируемый механизм действия терапевтического средства, будь то через его Fc-область или его гипотетическое действие на клетки, экспрессирующие антиген, должен соответствовать биологии анализа. Таким образом, в то время как различия в механизме действия испытуемых терапевтических и референтных реагентов, обсуждаемых в данной статье, могут представлять собой потенциальное ограничение таким образом, что релевантный CRA для тестируемого антитела может быть несовместим с биологией референтных реагентов, анализ обеспечивает надежную и надежную платформу для идентификации опасности. Однако для оптимальной достоверности данных оценки безопасности могут потребоваться результаты использования нескольких форматов CRA, охватывающих различные механизмы действия и субпопуляции иммунных клеток.
Ранее EM работала в Агентстве по регулированию лекарственных средств и изделий медицинского назначения (MHRA). У остальных авторов конфликта интересов нет.
Эта работа финансировалась Национальным институтом биологических стандартов и контроля. Мы благодарим Сандру Диболд за рецензирование рукописи и за полезные комментарии и предложения. Мы также благодарны Ка Сенг Иеонгу за съемки видео.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1.5 ml Microcentrifuge Tubes, Natural (Sterile) | Starlab | S1615-5510 | |
Fetal Bovine Serum, qualified, heat inactivated | ThermoFisher | 10500064 | |
Heparinized tubes | ThermoFisher | 12967676 | |
Heracell 150i CO2 Incubator | ThermoFisher | 16406639 | |
MESO QuickPlex SQ 120 Human Proinflammatory Panel 1 V-PLEX kit | Meso Scale Discovery | K15049 | |
MESO QuickPlex SQ 120MM | Meso Scale Discovery | AI1AA-0 | |
Neubauer Improved Haemocytometer Counting Chamber | Hawksley | AS1000 | |
Panel of lyophilized recombinant antibody controls for Cytokine Release Assays | NISBC | 19/156 | |
PBS | ThermoFisher | 10010023 | |
Polypropylene 96-well microtiter plate | Corning | 3879 | |
Polystyrene 96-well microtiter plate | Corning | 3799 | |
RPMI 1640 | ThermoFisher | 11875093 | |
Sorvall ST 40 Centrifuge | ThermoFisher | 75004525 | |
Sterile water | ThermoFisher | 15230162 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены