Name: fabrication and use of dry macroporous alginate scaffolds for viral transduction of t cells
Uploaded: 2022-09-09T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabrication and Use of Dry Macroporous Alginate Scaffolds for Viral Transduction of T Cells at JoVE.com

Diese Arbeit wurde von den National Institutes of Health durch die Grant Award Nummern R37-CA260223, R21CA246414 unterstützt. Wir danken dem NCSU-Durchflusszytometrie-Kern für die Schulung und Anleitung zur Durchflusszytometrie-Analyse. Schaltpläne wurden mit Biorender.com erstellt

Alle Verfahren mit menschlichen Primacy-Zellen und retroviralen Vektoren wurden in Übereinstimmung mit den Richtlinien für biologische Sicherheit der North Carolina State University durchgeführt und vom Environmental Health and Safety Office genehmigt. Menschliche mononukleäre Zellen des peripheren Blutes wurden als Buffy-Mäntel aus kommerziellen Quellen gekauft. Primäre menschliche Zellen müssen aus menschlichen Buffy-Fellfraktionen isoliert werden und erfordern eine Freigabe der Biosicherheitsstufe 2 sowie detai...

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	<li>Prinzing, B. L., Gottschalk, S. M., Krenciute, G. C. A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=T-cell+therapy+for+glioblastoma:+ready+for+the+next+round+of+clinical+testing.">T-cell therapy for glioblastoma: ready for the next round of clinical testing.</a> Expert Review of Anticancer Therapy. 18 (5), 451-461 (2018).</li><li>Bagley, S. J., Desai, A. S., Linette, G. P., June, C. H., O'Rourke, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CAR+T-cell+therapy+for+glioblastoma:+recent+clinical+advances+and+future+challenges.">CAR T-cell therapy for glioblastoma: recent clinical advances and future challenges.</a> Neuro-oncology. 20 (11), 1429-1438 (2018).</li><li>Nair, R., Westin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CAR+T+cells.">CAR T cells.</a> Advances in Experimental Medicine and Biology. 1342, 297-317 (2021).</li><li>Jackson, H. J., Rafiq, S., Brentjens, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Driving+CAR+T-cells+forward.">Driving CAR T-cells forward.</a> Nature Reviews. Clinical Oncology. 13 (6), 370-383 (2016).</li><li>Sterner, R. C., Sterner, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CAR-T+cell+therapy:+current+limitations+and+potential+strategies.">CAR-T cell therapy: current limitations and potential strategies.</a> Blood Cancer Journal. 11 (4), 69 (2021).</li><li>Miliotou, A. N., Papadopoulou, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CAR+T-cell+therapy:+A+new+era+in+cancer+immunotherapy.">CAR T-cell therapy: A new era in cancer immunotherapy.</a> Current Pharmaceutical Biotechnology. 19 (1), 5-18 (2018).</li><li>Lee, H. -. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retronectin+enhances+lentivirus-mediated+gene+delivery+into+hematopoietic+progenitor+cells.">Retronectin enhances lentivirus-mediated gene delivery into hematopoietic progenitor cells.</a> Biologicals: Journal of the International Association of Biological Standardization. 37 (4), 203-209 (2009).</li><li>Rajabzadeh, A., Hamidieh, A. A., Rahbarizadeh, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spinoculation+and+retronectin+highly+enhance+the+gene+transduction+efficiency+of+Mucin-1-specific+chimeric+antigen+receptor+(CAR)+in+human+primary+T+cells.">Spinoculation and retronectin highly enhance the gene transduction efficiency of Mucin-1-specific chimeric antigen receptor (CAR) in human primary T cells.</a> BMC Molecular and Cell Biology. 22 (1), 57 (2021).</li><li>Sun, J., Tan, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alginate-based+biomaterials+for+regenerative+medicine+applications.">Alginate-based biomaterials for regenerative medicine applications.</a> Materials. 6 (4), 1285-1309 (2013).</li><li>Nayak, A. K., Mohanta, B. C., Hasnain, M. S., Hoda, M. N., Tripathi, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+14+-+Alginate-based+scaffolds+for+drug+delivery+in+tissue+engineering.">Chapter 14 - Alginate-based scaffolds for drug delivery in tissue engineering.</a> Alginates in Drug Delivery. , 359-386 (2020).</li><li>Lee, K. Y., Mooney, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alginate:+properties+and+biomedical+applications.">Alginate: properties and biomedical applications.</a> Progress in Polymer Science. 37 (1), 106-126 (2012).</li><li>Kuo, C. K., Ma, P. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ionically+crosslinked+alginate+hydrogels+as+scaffolds+for+tissue+engineering:+part+1.+Structure,+gelation+rate+and+mechanical+properties.">Ionically crosslinked alginate hydrogels as scaffolds for tissue engineering: part 1. Structure, gelation rate and mechanical properties.</a> Biomaterials. 22 (6), 511-521 (2001).</li><li>Soccol, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probiotic+nondairy+beverages.">Probiotic nondairy beverages.</a> Handbook of Plant-Based Fermented Food and Beverage Technology, Second Edition. , 707-728 (2012).</li><li>Moody, C. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Restoring+carboxylates+on+highly+modified+alginates+improves+gelation,+tissue+retention+and+systemic+capture.">Restoring carboxylates on highly modified alginates improves gelation, tissue retention and systemic capture.</a> Acta Biomaterialia. 138, 208-217 (2022).</li><li>Brudno, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Replenishable+drug+depot+to+combat+post-resection+cancer+recurrence.">Replenishable drug depot to combat post-resection cancer recurrence.</a> Biomaterials. 178, 373-382 (2018).</li><li>Moody, C. T., Palvai, S., Brudno, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Click+cross-linking+improves+retention+and+targeting+of+refillable+alginate+depots.">Click cross-linking improves retention and targeting of refillable alginate depots.</a> Acta Biomaterialia. 112, 112-121 (2020).</li><li>Agarwalla, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaffold-mediated+static+transduction+of+T+Cells+for+CAR-T+Cell+therapy.">Scaffold-mediated static transduction of T Cells for CAR-T Cell therapy.</a> Advanced Healthcare Materials. 9 (14), 2000275 (2020).</li><li>Agarwalla, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioinstructive+implantable+scaffolds+for+rapid+in+vivo+manufacture+and+release+of+CAR-T+cells.">Bioinstructive implantable scaffolds for rapid in vivo manufacture and release of CAR-T cells.</a> Nature Biotechnology. 40 (8), 1250-1258 (2022).</li><li>Vera, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=T+lymphocytes+redirected+against+the+kappa+light+chain+of+human+immunoglobulin+efficiently+kill+mature+B+lymphocyte-derived+malignant+cells.">T lymphocytes redirected against the kappa light chain of human immunoglobulin efficiently kill mature B lymphocyte-derived malignant cells.</a> Blood. 108 (12), 3890-3897 (2006).</li><li>. PRONOVA UP MVG. IFF Nutrition Norge AS Available from: <a target="_blank" href="https://novamatrix.biz/store/pronova-up-mvg/">https://novamatrix.biz/store/pronova-up-mvg/</a> (2022)</li><li>Zappasodi, R., Budhu, S., Abu-Akeel, M., Merghoub, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+assays+for+effector+T+cell+functions+and+activity+of+immunomodulatory+antibodies.">In vitro assays for effector T cell functions and activity of immunomodulatory antibodies.</a> Methods in Enzymology. 631, 43-59 (2020).</li><li>Kong, B. S., Lee, C., Cho, Y. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protocol+for+the+assessment+of+human+T+cell+activation+by+real-time+metabolic+flux+analysis.">Protocol for the assessment of human T cell activation by real-time metabolic flux analysis.</a> STAR Protocols. 3 (1), 101084 (2022).</li><li>Bio-Rad cell activation protocols. Bio-Rad Available from: <a target="_blank" href="https://www.bio-rad-antibodies.com/cell-activation.html?JSESSIONID_STERLING=D6E538F76818E53C29884D6CC7334F24">https://www.bio-rad-antibodies.com/cell-activation.html?JSESSIONID_STERLING=D6E538F76818E53C29884D6CC7334F24</a> (2022)</li><li>Lin, H. -. R., Yeh, Y. -. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Porous+alginate/hydroxyapatite+composite+scaffolds+for+bone+tissue+engineering:+Preparation,+characterization,+andin+vitro+studies.">Porous alginate/hydroxyapatite composite scaffolds for bone tissue engineering: Preparation, characterization, andin vitro studies.</a> Journal of Biomedical Materials Research. 71 (1), 52-65 (2004).</li><li>Wu, J., Zhao, Q., Sun, J., Zhou, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+poly(ethylene+glycol)+aligned+porous+cryogels+using+a+unidirectional+freezing+technique.">Preparation of poly(ethylene glycol) aligned porous cryogels using a unidirectional freezing technique.</a> Soft Matter. 8 (13), 3620 (2012).</li></ol>

Die CAR-T-Zelltherapie gewinnt weiterhin an Interesse sowohl für die Forschung als auch für kommerzielle Anwendungen. Trotz des Erfolgs der CAR-T-Zelltherapie bei der Behandlung von Blutkrebs schränken die hohen Kosten des Verfahrens seine Verwendung ein. Das hier vorgestellte Protokoll stellt eine neue Methode für den viralen Gentransfer von T-Zellen vor, ohne dass eine Spinokulation von retronektinbeschichteten Platten erforderlich ist. Die Herstellung trockener makroporöser Alginatgerüste zur Vermittlung der Tra...

Die Immuntherapie hat sich aufgrund ihrer Fähigkeit, Tumore spezifisch anzugreifen, die Off-Target-Zytotoxizität zu begrenzen und einen Rückfall zu verhindern, zu einem revolutionären Krebsbehandlungsparadigma entwickelt. Insbesondere die chimäre Antigenrezeptor-T (CAR-T) -Zelltherapie hat aufgrund ihres Erfolgs bei der Behandlung von Lymphomen und Leukämien an Popularität gewonnen. Die FDA hat die erste CAR-T-Zelltherapie im Jahr 2017 zugelassen und seitdem vier weitere CAR-T-Zelltherapien 1,2,3,4,5 zugelassen. CARs haben eine Antigenerkennungsdomäne, die normalerweise aus einem einkettigen variablen Fragment eines monoklonalen Antikörpers besteht, der spezifisch für ein tumorassoziiertes Antigen 3,4 ist. Wenn eine CAR mit ihrem tumorassoziierten Antigen interagiert, werden die CAR-T-Zellen aktiviert, was zu einer Antitumorreaktion mit Zytokinfreisetzung, zytolytischer Degranulation, Transkriptionsfaktorexpression und T-Zellproliferation führt. Um CAR-T-Zellen zu produzieren, wird Blut vom Patienten gesammelt, um seine T-Zellen zu erhalten. CARs werden den T-Zellen des Patienten mit Hilfe eines Virus genetisch hinzugefügt. Die CAR-T-Zellen werden in vitro gezüchtet unddem Patienten 2,3,4,6 wieder infundiert. Die erfolgreiche Erzeugung von CAR-T-Zellen wird durch die Transduktionseffizienz bestimmt, die die Anzahl der T-Zellen beschreibt, die genetisch zu CAR-T-Zellen verändert werden.
Derzeit ist der Goldstandard für die CAR-T-Zellerzeugung die Spinokulation von aktivierten T-Zellen und Viren auf retronektinbeschichteten Platten 7,8. Die Transduktion beginnt, wenn Viruspartikel mit der Oberfläche der T-Zellen interagieren. Retronectin fördert die Kolokalisierung von Virus und Zellen, indem es die Bindungseffizienz zwischen den Viruspartikeln und den Zellen erhöht und die Transduktion verbessert 7,8. Retronectin allein wirkt nicht gut und muss von einer Spinokulation begleitet werden, die den Gentransfer verbessert, indem sie die Viruspartikel konzentriert und die Oberflächenpermeabilität der T-Zelle erhöht, was eine leichtere Virusinfektion ermöglicht8. Trotz des Erfolgs der Spinokulation auf retronektinbeschichteten Platten ist es ein komplexer Prozess, der mehrere Spinzyklen und teure Reagenzien erfordert. Daher sind alternative Methoden für den viralen Gentransfer, die schneller und billiger sind, sehr wünschenswert.
Alginat ist ein natürliches anionisches Polysaccharid, das in der biomedizinischen Industrie aufgrund seiner niedrigen Kosten, seines guten Sicherheitsprofils und seiner Fähigkeit, Hydrogele beim Mischen mit zweiwertigen Kationen 9,10,11,12 zu bilden, häufig verwendet wird. Alginat ist ein GMP-konformes Polymer und wird von der FDA13 allgemein als sicher (GRAS) anerkannt. Die Vernetzung von Alginat mit Kationen erzeugt stabile Hydrogele, die häufig in der Wundheilung, der Abgabe kleiner chemischer Medikamente und Proteine und des Zelltransports verwendetwerden 9,10,11,12,14,15,16. Aufgrund seiner hervorragenden Geliereigenschaften ist Alginat das bevorzugte Material zur Herstellung poröser Gerüste durch Gefriertrocknung10,17. Diese Eigenschaften von Alginat machen es zu einem attraktiven Kandidaten für die Herstellung eines Gerüsts, das den viralen Gentransfer aktivierter Zellen vermitteln kann.
Hier wird ein Protokoll zur Herstellung trockener makroporöser Alginatgerüste, bekannt als Drydux-Gerüste, beschrieben, die T-Zellen statisch durch viralen Gentransfer transduzieren17,18. Der Prozess zur Herstellung dieser Gerüste ist in Abbildung 1 dargestellt. Diese Gerüste machen die Spinokulation retronektinbeschichteter Platten überflüssig. Die makroporösen Alginatgerüste fördern die Interaktion von Viruspartikeln und T-Zellen, um einen effizienten Gentransfer in einem einzigen Schritt zu ermöglichen, ohne die Funktionalität und Lebensfähigkeit der technisch hergestellten T-Zellen zu beeinträchtigen17. Bei korrekter Befolgung haben diese makroporösen Alginatgerüste eine Transduktionseffizienz von mindestens 80%, was den viralen Transduktionsprozess vereinfacht und verkürzt.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64036/64036fig01v2.jpg"> Abbildung 1: Schematische Darstellung und Zeitleiste des Protokolls . (A) Zeitplan für die Herstellung der trockenen makroporösen Alginatgerüste. Alginat wird mit Calcium-D-gluconat vernetzt und über Nacht eingefroren. Die gefrorenen Gerüste werden für 72 h lyophilisiert, um die Drydux-Gerüste herzustellen. (B) Zeitplan für die virale Transduktion aktivierter Zellen. Aktivierte Zellen und Viren (MOI 2) werden auf dem Gerüst ausgesät und in kompletten Medien inkubiert, ergänzt mit IL-7 und IL-15. Die Gerüste absorbieren die Mischung und fördern den viralen Gentransfer. EDTA wird verwendet, um die Gerüste aufzulösen und die transduzierten Zellen zu isolieren. Nach zweimaligem Waschen mit PBS kann das Zellpellet zur Analyse verwendet werden. Abkürzungen: PBS = phosphatgepufferte Kochsalzlösung; PBMCs = periphere mononukleäre Blutzellen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64036/64036fig01largev2.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.</a>

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.5 M EDTA</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>15575-038</td>
			<td>UltraPure, pH 8.0</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1x DPBS</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>14190-144</td>
			<td>No calcium chloride or magnesium chloride</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3% Acetic Acid with Methylene Blue</td>
			<td>Stemcell Technologies Inc</td>
			<td>07060</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Activated Periphreal Blood Mononuclear Cells</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>Fresh or frozen</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium-D-Gluconate</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>A11649</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD28.2 Antibody</td>
			<td>BD</td>
			<td>555725</td>
			<td>1 mg/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD3 Antibody</td>
			<td>Miltenyi</td>
			<td>130-093-387</td>
			<td>100 &#956;g/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Click&#39;s Media</td>
			<td>FUJIFILM IRVINE SCIENTIFIC MS</td>
			<td>9195</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DI Water</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glutamax</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>35-050-061</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HyClone FBS</td>
			<td>Cytvia</td>
			<td>SH3039603</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HyClone RPMI 1640 Media</td>
			<td>Cytvia</td>
			<td>SH3009601</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-streptomycin (P/S)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15-140-122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peripheral Blood Mononuclear Cells</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>Fresh or frozen</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PRONOVA UP MVG</td>
			<td>NovaMatrix</td>
			<td>4200101</td>
			<td>Sodium alginate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recombinant Human IL-15</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>200-15</td>
			<td>5 ng/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recombinant Human IL-7</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>200-07</td>
			<td>10 ng/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Retrovirus</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>1 x 106 TU/mL</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication and use of dry macroporous alginate scaffolds for viral transduction of t cells

Die Gentechnik von T-Zellen für die CAR-T-Zelltherapie ist in den letzten Jahren in den Vordergrund der Krebsbehandlung gerückt. CAR-T-Zellen werden durch viralen Gentransfer in T-Zellen hergestellt. Der derzeitige Goldstandard des viralen Gentransfers beinhaltet die Spinokulation von retronektinbeschichteten Platten, was teuer und zeitaufwendig ist. Es besteht ein erheblicher Bedarf an effizienten und kostengünstigen Methoden zur Erzeugung von CAR-T-Zellen. Hier wird ein Verfahren zur Herstellung kostengünstiger, trockener makroporöser Alginatgerüste, bekannt als Drydux-Gerüste, beschrieben, die die virale Transduktion aktivierter T-Zellen effizient fördern. Die Gerüste sind so konzipiert, dass sie anstelle der Goldstandard-Spinokulation von retronektinbeschichteten Platten, die mit Viren besät sind, verwendet werden und den Prozess zur Übertragung von Zellen vereinfachen. Alginat wird mit Calcium-D-Gluconat vernetzt und über Nacht eingefroren, um die Gerüste zu bilden. Die gefrorenen Gerüste werden in einem Gefriertrockner für 72 h gefriergetrocknet, um die Bildung der trockenen makroporösen Gerüste zu vervollständigen. Die Gerüste vermitteln den viralen Gentransfer, wenn Virus- und aktivierte T-Zellen auf dem Gerüst zusammengesät werden, um genetisch veränderte Zellen zu produzieren. Die Gerüste erzeugen >85% primäre T-Zell-Transduktion, was mit der Transduktionseffizienz der Spinokulation auf retronektinbeschichteten Platten vergleichbar ist. Diese Ergebnisse zeigen, dass trockene makroporöse Alginatgerüste eine kostengünstigere und bequemere Alternative zur herkömmlichen Transduktionsmethode darstellen.

Diese makroporösen Alginatgerüste sind einfach herzustellen und sollten als poröse, flauschige und weiße Scheiben aus dem Gefriertrockner kommen. Obwohl in diesem Experiment nicht untersucht, kann Calcium-Alginat-Lösung in verschiedene Formen gegossen werden, um Gerüste unterschiedlicher Form zu erzeugen, abhängig von den Bedürfnissen des Benutzers 9,10. Die Gerüste sind elektrostatisch und können am Deckel der Well-Platte oder an einem behandschuhten F...

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Fabrication and Use of Dry Macroporous Alginate Scaffolds for Viral Transduction of T Cells

Hierin ist ein Protokoll zur Herstellung trockener makroporöser Alginatgerüste, die einen effizienten viralen Gentransfer für den Einsatz in der Gentechnik von T-Zellen, einschließlich T-Zellen für die CAR-T-Zelltherapie, vermitteln. Es wurde gezeigt, dass die Gerüste aktivierte primäre T-Zellen mit >85% Transduktion transduzieren.

Herstellung und Verwendung von trockenen makroporösen Alginatgerüsten für die virale Transduktion von T-Zellen

Genetic engineering of T cells for CAR-T cell therapy has come to the forefront of cancer treatment over the last few years. CAR-T cells are produced by ...

In diesem Video wird ein Protokoll zur Erstellung und Verwendung trockener makroporöser Alginatgerüste beschrieben, die als Drydux bekannt sind und die Transduktion aktivierter T-Zellen effizient fördern. Drydux wurde entwickelt, um anstelle der Goldstandard-Spinokulation von mit Viren beimpften RetroNectin-beschichteten Platten verwendet zu werden und vereinfacht den Prozess der Zelltransducation. Drydux hat eine Transduktionseffizienz, die mit der Spinokulation auf RetroNectin-beschichteten Platten vergleichbar ist, und dient als kostengünstigere und bequemere Alternative zur herkömmlichen Transduktionsmethode.Bereiten Sie zunächst eine 0,4% ige Lösung von Calcium-D-gluconat vor. Fügen Sie steriles gefiltertes DI-Wasser zu Calcium-D-gluconat in einem Becherglas hinzu. Bei mittlerer Geschwindigkeit umrühren, bis sich das Calcium-D-gluconat aufgelöst hat, was ca. 1 1/2 Stunden dauert.Nach dem Auflösen steril filtrieren Sie die Calcium-D-gluconat-Lösung. Diese Lösung kann bei Raumtemperatur gelagert werden. Als nächstes bereiten Sie eine 2% ige Alginatlösung vor.Dies kann mit einem Schraubverschlussfläschchen oder einem Becherglas erreicht werden. Beides wird hier gezeigt. Geben Sie das hochreine Alginat vorsichtig in das Gefäß.Fügen Sie dem Alginat die entsprechende Menge DI-Wasser hinzu. Wählen Sie den größtmöglichen Rührstab, der das Mischen nicht behindert, und fügen Sie ihn dem Gefäß hinzu. Rühren Sie die Lösung hoch, bis sich das Alginat auflöst, was ungefähr eine Stunde dauert.Wenn sich große Alginatklumpen an der Seite des Gefäßes befinden, neigen Sie das Gefäß zur Seite, um sie zu entfernen. Kleine Klumpen lösen sich im Laufe der Stunde auf und sind kein Grund zur Besorgnis. Sobald sich die 2%ige Alginatlösung aufgelöst hat, reduzieren Sie die Rührgeschwindigkeit.Geben Sie langsam ein gleiches Volumen der Calcium-D-gluconat-Lösung in die Alginatlösung. Wenn Sie es langsam hinzufügen, können Sie verhindern, dass sich vernetzende Klumpen bilden. Wenn die Calciumgluconatlösung hinzugefügt wurde, erhöhen Sie die Rührgeschwindigkeit und rühren Sie 15 Minuten lang kräftig um.Neigen Sie das Gefäß zur Seite, um eventuell gebildete Klumpen zu entfernen. Nach 15 Minuten kräftigem Rühren stellen Sie sicher, dass sich keine Klumpen in der Lösung befinden. Pipetten Sie die Lösung in eine 48- oder 24-Well-Platte.Für eine 48-Well-Platte pipetten Sie 300 Mikroliter in jede Vertiefung. Stellen Sie sicher, dass Sie langsam werfen und die Spitzen häufig wechseln, da die Lösung viskos ist und an der Spitze haften bleiben kann. Für eine 24-Well-Platte pipetten Sie einen Milliliter in jede Vertiefung.Wieder langsam gießen und Pipettenspitzen oft wechseln. Die Brunnenplatten mit einem Deckel abdecken und über Nacht bei minus 20 Grad Celsius einfrieren. Bereiten Sie die Platten für den Gefriertrockner vor, indem Sie die Deckel entfernen und die Oberseite mit Tüchern und Gummibändern sichern.Legen Sie die Platten in das Gefriertrocknungsrohr und legen Sie den Gefriertrockner für 72 Stunden auf. Entfernen Sie nach 72 Stunden die Platte aus dem Gefriertrockner. Die Gerüste sind nun bereit für die Transduktion.Wenn Sie die Gerüste nicht sofort verwenden, verschließen Sie die Platte mit Parafilm und lagern Sie sie bei vier Grad Celsius, bis sie benötigt werden. Für die Langzeitlagerung empfiehlt es sich, die Platte zusätzlich zur Versiegelung mit Parafilm vakuumversiegeln. Viralüberstand konzentrieren, indem zwei Milliliter Viruslösung durch einen Zentrifugalfilter bei 1.500 g für 10 Minuten zentrifugiert werden.Pro Gerüst werden 100 bis 200 Mikroliter konzentriertes Virus benötigt. Für einige zusätzliche Minuten drehen, wenn das Volumen der konzentrierten Viruslösung mehr als 200 Mikroliter beträgt. Für jedes Gerüst wird ein Aliquot von 1 Million aktivierter T-Zellen in 50 Mikrolitern kompletter Zellkulturmedien suspendiert.Fügen Sie das konzentrierte Virus der Zellsuspension hinzu. Das Gesamtvolumen der Zellvirussuspension sollte 200 Mikroliter für ein 48-Well-Gerüst oder 350 Mikroliter für ein 24-Well-Gerüst nicht überschreiten. Fügen Sie die Zellvirusmischung tropfenweise auf die Oberseite des trockenen Gerüsts hinzu.Verwenden Sie für Negativkontrollexperimente vollständige Zellkulturmedien anstelle von konzentriertem Virus. Fügen Sie diese Zellsuspension oben auf das trockene Gerüst hinzu. Inkubieren Sie die Gerüste im Zellkulturinkubator bei 37 Grad Celsius für 45 bis 60 Minuten.Entfernen Sie die Gerüste aus dem Inkubator. Die Gerüste sollten die Lösung während dieser Zeit vollständig absorbieren. Um die Proliferation zu induzieren, fügen Sie jedem Well vollständige Zellkulturmedien hinzu, die mit IL-7 und IL-15 ergänzt wurden.IL-2 kann auch verwendet werden. Für ein 24-Well-Gerüst fügen Sie einen Milliliter hinzu. Für ein 48-Well-Gerüst fügen Sie 500 Mikroliter hinzu.72 Stunden bei 37 Grad Celsius inkubieren. Die Zellen vermehren sich über die 72 Stunden, was das Medium orange färben kann. Entfernen Sie überschüssige Medien aus jedem Bohrloch.Um Zellen aus dem Gerüst zu isolieren, fügen Sie 0,25 molare EDTA-Lösung zu jedem Gerüst hinzu. Fügen Sie einen Milliliter für 24-Well-Gerüste oder 300 Mikroliter für 48-Well-Gerüste hinzu. Lassen Sie den Teller sitzen oder rühren Sie ihn vorsichtig für drei bis vier Minuten.Nach dem größten Teil aufgelöst pipetten Sie vorsichtig in den Brunnen. Ein paar Ein- und Ausspeiseschritte können notwendig sein, um das Gerüst vollständig aufzulösen. Die Lösung wird in ein 15-Milliliter-Zentrifugenröhrchen überführt.Waschen Sie die Zellen zweimal mit PBS. Fügen Sie jedem Zentrifugenröhrchen 12 Milliliter PBS hinzu. Bei 400 g fünf Minuten zentrifugieren.Am Boden des Röhrchens bildet sich ein Zellpellet. Die überstehende Lösung absaugen und die Wäsche wiederholen. Achten Sie darauf, den Überstand bei jeder Wäsche vollständig zu entfernen, da es wichtig ist, alle EDTA loszuwerden.Nach einem zweiten Waschen mit PBS ist das Zellpellet bereit für die Analyse. Die Durchflusszytometrie wurde verwendet, um die Transduktionseffizienz jeder Gruppe zu bestimmen. Nicht transduzierte Zellen wurden als Negativkontrolle verwendet und zeigten keine Transduktion.Zellen, die auf Gerüsten ohne GFP-Retrovirus ausgesät wurden, zeigten ebenfalls keine Transduktion. Die Drydux-Gruppe, die Zellen aktiviert hatte, die auf die trockenen makroporösen Alginatgerüste ausgesät waren, zeigte eine 85%ige Transduktion, knapp niedriger als die RetroNektin-Gruppe. Diese Ergebnisse zeigen, dass Drydux-Gerüste Zellen effektiv durch retroviralen Gentransfer transduzieren, ohne dass eine Spinokulation von RetroNectin-beschichteten Platten erforderlich ist.Drydux-Gerüste weisen eine hohe Transduktionseffizienz auf, die mit RetroNectin vergleichbar ist und eine alternative Methode zur Transduktion von T-Zellen bietet. Aufgrund der niedrigen Herstellungskosten der Drydux-Gerüste hat dieses Verfahren das Potenzial, die Kosten für CAR-T-Zelltherapien deutlich zu senken.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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Forschung

Biotechnik

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