JoVE Logo
Faculty Resource Center

Sign In

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Representative Results

Discussion

Acknowledgements

Materials

References

Cancer Research

Скрининговый анализ с высоким содержанием для идентификации антителозависимых соединений, модифицирующих клеточную цитотоксичность

Published: August 18th, 2023

DOI:

10.3791/64485

1Department of Medical Chemistry, Faculty of Medicine, University of Debrecen, 2Doctoral School of Molecular Medicine, University of Debrecen, 3National Academy of Scientist Education, University of Debrecen, 4ELKH-DE Cell Biology and Signaling Research Group
* These authors contributed equally

Этот протокол представляет собой автоматизированный высокопроизводительный метод на основе изображений для идентификации соединений, модулирующих естественное уничтожение клеток рака молочной железы, опосредованное естественными клетками-киллерами, в присутствии терапевтического антитела против HER-2.

Иммунотерапия антиген-специфическими антителами или ингибиторами иммунных контрольных точек произвела революцию в терапии рака молочной железы. Клетки рака молочной железы, экспрессирующие рецептор эпидермального фактора роста HER2, могут быть нацелены на антитело против HER-2 трастузумаб. Антителозависимая клеточная цитотоксичность (ADCC) является важным механизмом, участвующим в противоопухолевом действии HER-2. Трастузумаб, связанный с раковыми клетками, может быть распознан Fc-рецепторами эффекторных клеток ADCC (например, естественных клеток-киллеров (NK), макрофагов и гранулоцитов), запуская цитотоксическую активность этих иммунных клеток, приводящую к гибели раковых клеток. Мы решили разработать анализ на основе изображений для количественного определения ADCC для идентификации новых соединений модулятора ADCC с помощью скрининга с высоким содержанием. В анализе сверхэкспрессирующие клетки рака молочной железы HER2 JIMT-1 культивируются совместно с клетками NK-92 в присутствии трастузумаба, а гибель клеток-мишеней количественно определяется с помощью автоматической микроскопии и количественного анализа изображений. Клетки-мишени отличаются от эффекторных клеток на основе их флуоресценции EGFP. Мы показываем, как библиотеки соединений могут быть протестированы в анализе для идентификации препаратов-модуляторов ADCC. Для этой цели была установлена тестовая пластина для библиотеки соединений с использованием случайно выбранных тонких химикатов с лабораторной полки. В библиотеку тестов также были включены три дестабилизирующих соединения микротрубочек (колхицин, винкристин, подофиллотоксин), которые, как ожидается, будут препятствовать миграции и дегрануляции NK-клеток. Тестовый экран идентифицировал все три положительных контрольных соединения как попадания, доказывающие пригодность метода для идентификации ADCC-модифицирующих лекарств в химической библиотеке. С помощью этого анализа можно проводить скрининг библиотеки соединений для идентификации соединений, усиливающих ADCC, которые могут быть использованы в качестве адъювантных терапевтических агентов для лечения пациентов, получающих противоопухолевую иммунотерапию. Кроме того, метод также может быть использован для выявления любых нежелательных побочных эффектов, ингибирующих ADCC терапевтических препаратов, принимаемых онкологическими больными по различным показаниям.

Иммунотерапия противоопухолевыми антителами, ингибиторами иммунных контрольных точек или Т-клетками, экспрессирующими химерные антигенные рецепторы (CAR-T), представляет собой мощный подход к лечению рака 1,2,3. Трастузумаб представляет собой гуманизированное моноклональное антитело против HER-2 (рецептор 2 эпидермального фактора роста человека), используемое для лечения HER-2-положительного рака молочной железы на ранней стадии или метастатического рака молочной железы, а также HER-2-положительного метастатического рака желудка

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

ПРИМЕЧАНИЕ: Ключевые этапы рабочего процесса анализа представлены на рисунке 2.

Figure 2
Рисунок 2: Рабочий процесс экрана ADCC. Клетки-мишени JIMT-1-EGFP, посеянные в 96 луночны?.......

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Чтобы продемонстрировать, как анализ работает в реальной жизни, мы создали тестовую библиотеку из 16 соединений, выбранных случайным образом с лабораторных полок (рис. 3). Кроме того, ДМСО также был включен в качестве отрицательного контроля и три соединения-ингибитора по.......

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Реакция ADCC была описана относительно давно. Также были описаны ключевые молекулярные события процесса19. Методы измерения ADCC варьируются от золотого стандарта анализа высвобождения радиоактивного хрома, анализов высвобождения цитоплазматических ферментов до нескольких.......

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

LV получила финансирование от грантов Национального управления исследований, разработок и инноваций GINOP-2.3.2-15-2016-00010 TUMORDNS», GINOP-2.3.2-15-2016-00048-STAYALIVE и OTKA K132193, K147482. Клетки CD16.176V.NK-92 были получены от доктора Керри С. Кэмпбелла (Fox Chase Center, Philapedlphia, PA, от имени Brink Biologics, lnc. Сан-Диего, Калифорния), защищены патентами по всему миру и были лицензированы Nantkwest, lnc. Авторы благодарят Дьёрдя Вереба и Арпада Сёёра за помощь в использовании клеточной линии NK-92 и за технические консультации.

....

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

NameCompanyCatalog NumberComments
5-fluorouracilApplichemA7686in compound library
96-well Cell Carrier Ultra platePerkinElmerLLC 6055302
BetulinSigmaB9757in compound library
CD16.176V.NK92 cellsNankwest Inc. 
CeruleninChemCruzsc-396822in compound library
CisplatinSanta Cruz Biotechnologysc-200896in compound library
ColchicineSigmaC9754in compound library
Concanavalin-ACalbiochem234567in compound library
DexamethasoneSigmaD4902in compound library
DMEM/F-12 mediumSigmaD8437in JIMT-1 EGFP medium
DMSOSigmaD2650in compound library
EtoposideSigmaE1383E1383
Fetal bovine serum (FBS)BioseraFB-1090/500JIMT-1 EGFP and NK medium
FisetinSigmaF4043in compound library
Freedom EVO liquid handling robotTECAN
GallotanninFluka Chemical Corp.16201in compound library
GlutamineGibco35,050–061in NK medium
Harmony software PerkinElmer
Humanized anti-HER2 monoclonal antibody (Herzuma)EGIS Pharmaceuticals, Budapest HungaryN/A
Humulin R (insulin)Eli LillyHI0219JIMT-1 EGFP medium
IL-2Novartis Hungária Kft.PHC0026in NK medium
IsatinSigma114618in compound library
MEM Non-essential Amino Acids (MEM-NEAA)Gibco11,140–050in NK medium
Na-pyruvateLonzaBE13-115Ein NK medium
NaringeninSigmaN5893in compound library
NQDI-1SigmaSML0185in compound library
Opera Phenix High-Content Analysis equipmentPerkinElmer
Penicillin–streptomycinBioseraLM-A4118JIMT-1 EGFP and NK medium
PentoxyfillineSigmaP1784in compound library
Phosphate buffered saline (PBS)LonzaBE17-517Qto wash the cells
PodophyllotoxinSigmaP4405in compound library
QuercetinSigmaQ4951in compound library
Tannic acidSigmaT8406in compound library
TemozolomideSigmaT2577in compound library
Trypan blue 0.4% solutionSigmaT8154for cell counting
Vincristine sulfateSigmaV0400000in compound library
α-MEMSigmaM8042in NK medium

  1. Gupta, S. L., Basu, S., Soni, V., Jaiswal, R. K. Immunotherapy: an alternative promising therapeutic approach against cancers. Molecular Biology Reports. 49 (10), 9903-9913 (2022).
  2. Moretti, A., et al. The past, present, and future of non-viral CAR T cells. Frontiers in Immunology. 13, 867013 (2022).
  3. June, C. H., O'Connor, R. S., Kawalekar, O. U., Ghassemi, S., Milone, M. C. CAR T cell immunotherapy for human cancer. Science. 359 (6382), 1361-1365 (2018).
  4. Ross, J. S., et al. The HER-2 receptor and breast cancer: ten years of targeted anti-HER-2 therapy and personalized medicine. Oncologist. 14 (4), 320-368 (2009).
  5. Shitara, K., et al. Discovery and development of trastuzumab deruxtecan and safety management for patients with HER2-positive gastric cancer. Gastric Cancer. 24 (4), 780-789 (2021).
  6. Gianni, L., et al. Efficacy and safety of neoadjuvant pertuzumab and trastuzumab in women with locally advanced, inflammatory, or early HER2-positive breast cancer (NeoSphere): a randomised multicentre, open-label, phase 2 trial. Lancet Oncology. 13 (1), 25-32 (2012).
  7. Barok, M., et al. Trastuzumab causes antibody-dependent cellular cytotoxicity-mediated growth inhibition of submacroscopic JIMT-1 breast cancer xenografts despite intrinsic drug resistance. Molecular and Cancer Therapy. 6 (7), 2065-2072 (2007).
  8. Gauthier, M., Laroye, C., Bensoussan, D., Boura, C., Decot, V. Natural Killer cells and monoclonal antibodies: Two partners for successful antibody dependent cytotoxicity against tumor cells. Crit Rev Oncol Hematol. 160, 103261 (2021).
  9. Gruijs, M., Sewnath, C. A. N., van Egmond, M. Therapeutic exploitation of neutrophils to fight cancer. Semin Immunol. 57, 101581 (2021).
  10. Mando, P., Rivero, S. G., Rizzo, M. M., Pinkasz, M., Levy, E. M. Targeting ADCC: A different approach to HER2 breast cancer in the immunotherapy era. Breast. 60, 15-25 (2021).
  11. van der Haar Avila, I., Marmol, P., Kiessling, R., Pico de Coana, Y. Evaluating antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity by chromium release assay. Methods in Molecular Biology. 1913, 167-179 (2019).
  12. Broussas, M., Broyer, L., Goetsch, L. Evaluation of antibody-dependent cell cytotoxicity using lactate dehydrogenase (LDH) measurement. Methods in Molecular Biology. 988, 305-317 (2013).
  13. Toth, G., Szollosi, J., Vereb, G. Quantitating ADCC against adherent cells: Impedance-based detection is superior to release, membrane permeability, or caspase activation assays in resolving antibody dose response. Cytometry A. 91 (10), 1021-1029 (2017).
  14. Chung, S., Nguyen, V., Lin, Y. L., Kamen, L., Song, A. Thaw-and-use target cells pre-labeled with calcein AM for antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity assays. Journal of Immunological Methods. 447, 37-46 (2017).
  15. Lee-MacAry, A. E., et al. Development of a novel flow cytometric cell-mediated cytotoxicity assay using the fluorophores PKH-26 and TO-PRO-3 iodide. Journal of Immunological Methods. 252 (1-2), 83-92 (2001).
  16. Tanito, K., et al. Comparative evaluation of natural killer cell-mediated cell killing assay based on the leakage of an endogenous enzyme or a pre-loaded fluorophore. Analytical Science. 37 (11), 1571-1575 (2021).
  17. Lin, S., Schorpp, K., Rothenaigner, I., Hadian, K. Image-based high-content screening in drug discovery. Drug Discovery Today. 25 (8), 1348-1361 (2020).
  18. Guti, E., et al. The multitargeted receptor tyrosine kinase inhibitor sunitinib induces resistance of HER2 positive breast cancer cells to trastuzumab-mediated ADCC. Cancer Immunology, Immunotherapy. 71 (9), 2151-2168 (2022).
  19. Li, F., Liu, S. Focusing on NK cells and ADCC: A promising immunotherapy approach in targeted therapy for HER2-positive breast cancer. Frontiers in Immunology. 13, 1083462 (2022).
  20. Perussia, B., Loza, M. J. Assays for antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity (ADCC) and reverse ADCC (redirected cytotoxicity) in human natural killer cells. Methods in Molecular Biology. 121, 179-192 (2000).
  21. Garcia-Alonso, S., Ocana, A., Pandiella, A. Trastuzumab emtansine: Mechanisms of action and resistance, clinical progress, and beyond. Trends in Cancer. 6 (2), 130-146 (2020).

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2024 MyJoVE Corporation. All rights reserved