Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Bu protokol, yüzey plazmon rezonans teknolojisini kullanan PD-1/PD-L1 inhibitörleri için bir blokaj testini tanımlar. Yanıt birimlerini doğru bir şekilde ölçmek için çift aşamalı bir immobilizasyon stratejisi ve özel bir tampon sistemi kullanır ve bileşikler veya biyolojik maddeler için blokaj oranlarının değerlendirilmesini kolaylaştırır. Ek olarak, PD-1/PD-L1 inhibitörlerinin yüksek verimli tanımlamasını destekler.
PD-1/PD-L1 etkileşiminin bozulması, kanser immünoterapisi için umut verici bir stratejidir. PD-1/PD-L1 inhibitörlerinin etkinliğini değerlendirmek için güvenilir tarama platformları gereklidir. Yüzey Plazmon Rezonansı (SPR) teknolojisini (birinci nesil PD-1 / PD-L1 inhibitörü SPR tarama platformu) kullanan daha önce kurulmuş bir insan PD-1 / PD-L1 blokaj testi, Homojen Zaman Çözümlü Floresan (HTRF) ve hücre bazlı testler yoluyla elde edilenlerle karşılaştırılabilir sonuçlar gösterdi ve büyük ölçekli tarama potansiyeli ile. Burada, bu testin optimize edilmiş bir versiyonu (ikinci nesil PD-1 / PD-L1 inhibitörü SPR tarama platformu) sunulmaktadır ve çip üzerinde PD-1 oryantasyon kontrolünü geliştirmek ve PD-1 protein tüketimini azaltmak için amin ve biyo-streptavidin eşleşmesini birleştiren çift aşamalı bir birleştirme işlemine sahiptir. Güncellenen platform, PD-1/PD-L1 inhibitörü BMS-1166 kullanılarak başarıyla doğrulandı ve önceki SPR tabanlı yöntem ve ELISA gibi diğer yerleşik tekniklerle karşılaştırılabilir blokaj etkileri gösterdi. Bu sonuçlar yaklaşımın güvenilirliğini doğrulamaktadır. Bu optimize edilmiş SPR tarama platformu, yeni PD-1/PD-L1 inhibitörlerini tanımlamak, kanser immünoterapi araştırmalarını ilerletmek ve immün kontrol noktası inhibitörü taramasında SPR'nin potansiyelini vurgulamak için yüksek verimli ve güvenilir bir araç sunar.
İmmün kontrol noktası blokaj tedavileri, özellikle Programlanmış Hücre Ölümü-1 (PD-1) ve Programlanmış Hücre Ölümü-Ligand 1'i (PD-L1) hedefleyenler, kanser immünoterapi stratejilerinin ön saflarında yer almaktadır. Anti-PD-1/PD-L1 tedavileri, hematolojik, kutanöz, pulmoner, hepatik, idrar kesesi ve böbrek kanserleri gibi çeşitli kanser türlerinde kullanım için onay almıştır1. PD-1, immünoglobulin süper ailesine ait bir transmembran glikoproteindir, N-terminalinde tek bir immünoglobulin değişkeni (IgV) benzeri alan, IgV alanını plazma zarından ayıran kabaca 20 amino asitlik bir sap, bir transmembran alanı ve tirozin bazlı sinyal motifleri içeren bir sitoplazmik kuyruk2. PD-1 için ligandlardan biri olarak tanımlanan PD-L1, bir transmembran bölgesi, iki hücre dışı alan (immünoglobulin sabiti (IgC) ve IgV) ve hücre içi sinyal yollarını tetikleyen nispeten kısa bir sitoplazmik alan içeren bir tip I transmembran proteinidir3. PD-1 / PD-L1 inhibitör yolu, T hücresi aktivasyonunu ve otoimmüniteyi düzenleyen kritik bir bağışıklık kontrol noktası olarak hizmet eder4. PD-1, PD-L1 ile etkileşime girdiği, T hücresi reseptör sinyalini inhibe ettiği ve antijen sunan hücreler ve T hücreleri5 üzerinde CD28 ve CD80 moleküllerinin uyarılmasını bloke ettiği T hücreleri üzerinde eksprese edilir. Kanser dokuları, kaçış fazı sırasında PD-L1'i aşırı eksprese ederek bu fizyolojik mekanizmadan yararlanır, böylece tümör büyümesini ve ilerlemesini destekleyen immünosupresif bir ortam yaratır6. PD-1 ve PD-L1 inhibitörleri bu etkileşimi bozarak bağışıklık sisteminin tümör kaynaklı baskılanmadan kaçmasını ve T hücresi aracılı tümör hücresi ölüm sürecini yeniden başlatmasını sağlar7.
İmmün kontrol noktası blokaj tedavilerinin önemli rolü ile atılan temel üzerine inşa edilen PD-1/PD-L1 inhibitörlerinin geliştirilmesi, kanser immünoterapisinde önemli bir ilerlemeye işaret etmiştir. ABD Gıda ve İlaç Dairesi (FDA), özellikle PD-1 / PD-L1 yolunu hedef alan dokuz bağışıklık kontrol noktası inhibitörünü onaylamıştır. Bunlar arasında altı PD-1 inhibitörü-pembrolizumab, dostarlimab, nivolumab, cemiplimab, oripalimab ve tislelizumab - ve üç PD-L1 inhibitörü-atezolizumab, avelumab ve durvalumab 8,9 bulunur. Bu tedaviler, melanom, akciğer kanseri, ürotelyal kanser, rahim ağzı kanseri, mide veya gastroözofageal kanser ve diğer katı tümörler gibi çeşitli kanserleri tedavi etmek için etkili bir şekilde kullanılmaktadır10. Etkinliklerine rağmen, monoklonal antikor bazlı tedaviler, düşük yanıt oranları, yüksek maliyetler, uzun yarılanma ömürleri, bağışıklıkla ilişkili ciddi advers olaylar ve intravenöz veya deri altı doğumda kısıtlamalar dahil olmak üzere önemli sınırlamalarla karşı karşıyadır 11,12,13. Sonuç olarak, araştırmalar giderek daha fazla PD-1 / PD-L1 eksenini hedefleyen küçük moleküllü inhibitörler geliştirmeye odaklanmaktadır. Bu küçük moleküller, daha az yan etki ile karşılaştırılabilir terapötik sonuçlar elde etmek amacıyla, gelişmiş hücresel penetrasyon, çeşitli biyolojik hedeflerin modülasyonu, gelişmiş oral biyoyararlanım ve düşük maliyetler gibi belirgin avantajlar sunar14. Bununla birlikte, PD-1 / PD-L1 etkileşimini hedefleyen küçük molekül inhibitörlerinin geliştirilmesi, öncelikle güvenilir bir yüksek verimli tarama platformunun olmaması nedeniyle erken aşamalarındadır. Bu tür platformlar, küçük moleküllerin geniş kütüphanelerini hızlı bir şekilde değerlendirmek ve daha fazla doğrulama ve optimizasyon için kurşun bileşiklerini tanımlamak için gereklidir. Bu zorluğun üstesinden gelmek, kanser immünoterapisini ilerletmek için kritik öneme sahiptir.
Yüzey Plazmon Rezonansı (SPR) teknolojisi, antikor antijenleri, enzimler, nükleik asitler ve ilaçlar dahil olmak üzere çeşitli biyomoleküllerin tespit edilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır ve özellikle küçük moleküllü ilaç taramasında etkilidir15,16. Diğer biyofiziksel tekniklerin aksine, SPR etiketsiz algılama, gerçek zamanlı kinetik veriler ve geniş bir algılama aralığı sunar. Buna karşılık, İzotermal Titrasyon Kalorimetrisi gerçek zamanlı kinetik içgörülerden yoksundur ve daha büyük numune hacimleri gerektirerek verimi sınırlar. Mikro Ölçekli Termoforez, tampon girişime eğilimlidir ve kinetik veri sağlayamazken, Biyokatman İnterferometrisi, moleküler boyut ve özelliklere dayalı olarak uygulamaya özel sınırlamalara sahiptir. Homojen Zamanla Çözülen Floresan, etiketleme gerektirir ve floresan girişimine karşı hassastır. HTRF'nin PD-1 / PD-L1 inhibitörlerini keşfetmek için başka bir uygun teknoloji olduğunu kabul ediyoruz. SPR ile karşılaştırıldığında HTRF'nin doğal bir sınırlaması, molekül içi uyarma işlemi (örneğin, elektron transferi, FRET ve ağartma) ile dış etkileşimlerin neden olduğu floresan söndürmedir, küçük pencere aralığı nedeniyle ilaç tarama işleminde duyarlılık çok düşüktür ve floresan kütüphane bileşiklerinden veya biyolojik proteinlerden kaynaklanan girişim17. Bu özellikler, SPR'yi ilaç keşfi için üstün bir araç olarak konumlandırmaktadır. Önceki çalışmalarımız, SPR'nin küçük moleküllerin PD-1 / PD-L1'e karşı blokaj etkisini belirleyebildiğini göstermiştir, bu da yüksek etiketleme teknolojisi gereksinimleri, çoklu adımlar, zayıf özgüllük ve ilaç keşif sürecinde yüksek maliyet gerektiren diğer tekniklere göre avantajlıdır18.
Bu çalışma, çip üzerindeki PD-1 oryantasyonunu geliştirmek ve protein kullanımını en aza indirmek için hem amin hem de biyo-streptavidin eşleşmesini kullanan çift aşamalı bir birleştirme işlemini entegre eden optimize edilmiş SPR tabanlı bir platform sunmaktadır. Bu güncellenmiş yaklaşım, pozitif bir kontrol bağlayıcı olarak PD-1/PD-L1 inhibitörü BMS-1166 kullanılarak başarıyla doğrulandı ve hem önceki SPR yöntemimiz hem de ELISA19,20 gibi diğer yerleşik tekniklerle karşılaştırılabilir blokaj etkileri gösterdi. Bu sadece protokolümüzün güvenilirliğini ve tekrarlanabilirliğini doğrulamakla kalmaz, aynı zamanda modifiye edilmiş platformumuzun PD-1/PD-L1 inhibitörlerinin yüksek verimli taramasını kolaylaştırmadaki etkinliğini de gösterir. Biyo-streptavidin yakalama adımının dahil edilmesi, rastgele protein oryantasyonundan ziyade bölgeye yönelik sağlar, bu da PD-1 konsantrasyonunun azaltılmasına (40 μg / mL'ye karşı 10 μg / mL) ve son kullanıcının streptavidin (SA) ticarileştirilmiş önceden hareketsiz hale getirilmiş SA çiplerine daha ucuz bir alternatif olan bir CM5 çipine hareketsiz hale getirilmesini sağlayarak maliyet tasarrufu sağlar. Bu, bileşik/peptit kütüphanelerinin büyük ölçekli, uygun maliyetli taramaları için avantajlı hale getirir. PD-1/PD-L1 inhibitörlerinin kansere karşı klinik potansiyelini değerlendirmek için in silico, in vitro ve in vivo testler dahil olmak üzere ek karakterizasyon yöntemleri gerekli olsa da, gelişmiş SPR tabanlı tarama platformumuz, PD-1/PD-L1 inhibitörlerinin büyük ölçekli taraması için etkili bir araç olarak öne çıkmaktadır.
Reaktifler ve ekipman, Malzeme Tablosunda listelenmiştir.
1. Streptavidin (SA) proteininin CM5 çipi üzerinde immobilizasyonu
2. PD-1 proteininin SA çipi üzerinde immobilizasyonu
3. PD-1 ve PD-L1 için rejenerasyon keşfi
4. PD-1/PD-L1 etkileşiminin doğrulanması
NOT: Doğrulama için, daha önce yayınlanmış bir rapor18'i küçük ayarlamalar izlemiştir.
5. Küçük molekül inhibitörü ile PD-1 / PD-L1 blokaj testi: BMS-1166
NOT: Abluka testi için, daha önce yayınlanmış bir rapor18'i küçük ayarlamalarla takip etti.
SA'nın CM5 çipi üzerinde immobilizasyonu
Veriler, akış hücresi 1 ve akış hücresi 2'de SA proteininin hedef RU'suna (2000 RU) başarılı bir şekilde ulaşıldığını gösteren SPR cihazından ve ilgili analiz yazılımından elde edilen çıktı aracılığıyla analiz edildi. Akış hücreleri 1 ve 2, CM5 çip yüzeyinde SA (40 μg/mL) ile hareketsiz hale getirildi ve akış hücresi 1'de 1902.3 RU (Şekil 1A) ve ak?...
Son birkaç on yılda, kanser aşıları, bağışıklık kontrol noktası inhibitörleri ve CAR T hücresi tedavileri dahil olmak üzere çeşitli immünoterapi yaklaşımları, kanser tedavisini önemli ölçüde ilerletmiştir21. İmmün kontrol noktaları, patojenik yanıtlar sırasında immün hücre aracılı kollateral hasarın önlenmesinde ve otoimmünitenin baskılanmasında çok önemli bir rol oynar. Önemli bir örnek, kanser hücrelerinin bağışık...
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Yazarlar, Ulusal Sağlık Enstitüleri'nin (NIH) bir bileşeni olan Ulusal Araştırma Kaynakları Merkezi'nden (NCRR) Grant P20GM103430 tarafından desteklenen Rhode Island Üniversitesi'ndeki RI-INBRE çekirdek tesisini kabul etmektedir. Bu araştırma, Rhode Island Üniversitesi Eczacılık Fakültesi'nden bir Pilot Hibe Ödülü, Rhode Island Yaşam Bilimleri Merkezi'nden (RILSH) bir Küçük Hibe Ödülü ve bir Rhode Island Vakfı hibesi ile desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
50 mM NaOH | Cytiva Life Sciences | 100358 | |
50 mM NaOH | Fisher Scientific | 905376 | |
96-Well Polystyrene Microplates | Cytiva Life Sciences | BR100503 | |
Amine Coupling Kit | Cytiva Life Sciences | 35120 | |
Biacore T200 SPR System and Evaluation Software 3.2 | Cytiva Life Sciences | 28975001 | |
Biotinylated Human PD-1 Fc, Avitag Protein | Acro Biosystems | PD1-H82F1 | |
BMS1166 | MedChemExpress | HY-102011 | |
Dimethyl Sulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich | 276855 | |
DNase Free Water | Fisher Scientific | 188506 | |
Glycine 1.5 | Cytiva Life Sciences | BR100354 | |
Glycine 2.0 | Cytiva Life Sciences | BR100355 | |
Glycine 2.5 | Cytiva Life Sciences | BR100356 | |
Glycine 3.0 | Cytiva Life Sciences | BR100357 | |
HBS-EP+ Buffer | Cytiva Life Sciences | BR100669 | |
Human PD-L1 Fc Tag Protein | Acro Biosystems | PD-1-H5258 | |
Isopropanol | Fisher Scientific | BP2618-1 | |
Microplate Foil, 96-Well | Cytiva Life Sciences | 28975816 | |
NaCl | Sigma-Aldrich | 746398 | |
Plastic Vials 7 mm | Cytiva Life Sciences | BR100212 | |
Rubber Caps, Type 3 | Cytiva Life Sciences | BR100502 | |
Series S Sensor Chip CM5 | Cytiva Life Sciences | 29149603 | |
Sodium Acetate 4.5 | Cytiva Life Sciences | 100350 | |
Sodium Acetate 5.0 | Cytiva Life Sciences | 100351 | |
Streptavidin | Sigma-Aldrich | S4762 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır