Burada, akut lenfoblastik lösemi hastası kaynaklı ksenogreft modelinin, CD19 hedefli kimerik antijen reseptörü T hücresi ile ilişkili toksisiteleri değerlendirmek ve izlemek için bir strateji olarak kullanıldığı bir protokol tanımlanmıştır.
Kimerik antijen reseptörü T (CART) hücre tedavisi, birden fazla CD19 + malignite tipinin tedavisi için güçlü bir araç olarak ortaya çıkmıştır ve bu da yakın zamanda birkaç CD19 hedefli CART (CART19) hücre tedavisinin FDA onayına yol açmıştır. Bununla birlikte, CART hücre tedavisi, kendi morbidite ve mortalitelerini taşıyan benzersiz bir dizi toksisite ile ilişkilidir. Buna sitokin salınım sendromu (CRS) ve nöroinflamasyon (NI) dahildir. Klinik öncesi fare modellerinin kullanımı, hem CART etkinliğini hem de CART toksisitesini değerlendirmek için CART teknolojisinin araştırılması ve geliştirilmesinde çok önemli olmuştur. Bu adoptif hücresel immünoterapiyi test etmek için mevcut preklinik modeller arasında sinjeneik, ksenogreft, transgenik ve insanlaştırılmış fare modelleri bulunur. İnsan bağışıklık sistemini sorunsuz bir şekilde yansıtan tek bir model yoktur ve her modelin güçlü ve zayıf yönleri vardır. Bu yöntem makalesi, CART19 ile ilişkili toksisiteleri, CRS ve NI’yi değerlendirmek için bir strateji olarak akut lenfoblastik lösemili hastalardan lösemik blastlar kullanan hasta kaynaklı bir ksenogreft modelini tanımlamayı amaçlamaktadır. Bu modelin, klinikte görüldüğü gibi terapötik etkinliğin yanı sıra CART19 ile ilişkili toksisiteleri özetlediği gösterilmiştir.
Kimerik antijen reseptörü T (CART) hücre tedavisi, kanser immünoterapisi alanında devrim yaratmıştır. Nüks/refrakter akut lenfoblastik lösemi (ALL), büyük B hücreli lenfoma, manto hücreli lenfoma, foliküler lenfoma ve multipl miyelom 1,2,3,4,5,6,7 tedavisinde başarılı olduğu kanıtlanmıştır ve bu da son FDA onaylarına yol açmıştır. Klinik çalışmalardaki ilk başarıya rağmen, CART hücre tedavisi ile tedavi, genellikle şiddetli ve bazen ölümcül olan toksisitelere neden olur. CART hücre tedavisinden sonra en yaygın toksisiteler, immün efektör hücre ile ilişkili nörotoksisite sendromu (ICANS) olarak da adlandırılan CRS ve NI’nin gelişimini içerir8,9. CRS, CART hücrelerinin in vivo aşırı aktivasyonu ve büyük genişlemesi nedeniyle ortaya çıkar ve daha sonra interferon-γ, tümör nekroz faktörü-α, granülosit-makrofaj koloni uyarıcı faktör (GM-CSF) ve interlökin-6 (IL-6) dahil olmak üzere çoklu inflamatuar sitokinlerin salgılanmasına yol açar. Bu durum hipotansiyon, yüksek ateş, kılcal damar kaçağı sendromu, solunum yetmezliği, çoklu organ yetmezliği ve bazı durumlarda ölümle sonuçlanır10,11. CRS, CART19 hücre tedavisinden sonra vakaların% 50-100’ünde gelişir11,12,13. ICANS, CART hücre tedavisi ile ilişkili bir başka benzersiz advers olaydır ve genelleştirilmiş serebral ödem, konfüzyon, obtundasyon, afazi, motor güçsüzlük ve bazen nöbetler ile karakterizedir 9,14. Hastaların %70’ine kadar herhangi bir ICANS derecesi görülür ve hastaların %20-30’unda Derece 3-4 bildirilir 5,10,15,16. Genel olarak, CRS ve ICANS yaygındır ve ölümcül olabilir.
CART hücre tedavisinden sonra ICANS’ın yönetimi zordur. ICANS’lı hastaların çoğu, genellikle IL-6 reseptör antagonisti tocilizumab veya steroidler18 ile tedavi edilebilen CRS17’yi de yaşar. Önceki bir rapor, tocilizumab ile erken müdahalenin şiddetli CRS oranını azalttığını, ancak ICANS19’un insidansını veya şiddetini etkilemediğini ortaya koydu. Şu anda, ICANS için etkili bir tedavi veya profilaktik ajan yoktur ve önleyici stratejilerin araştırılması çok önemlidir20.
Miyeloid hücrelerin ve ilişkili sitokinlerin/kemokinlerin, CRS ve ICANS21’in gelişiminin ana itici güçleri olduğu düşünülmektedir. KRS, sitokinlerin aşırı yükselmesi ve T hücre genişlemesi ile doğrudan ilişkili olsa da, ICANS’ın patofizyolojisi büyük ölçüde bilinmemektedir22,23. Bu nedenle, mekanizmaları incelemek ve önleyici stratejiler geliştirmek için CART hücre tedavisinden sonra bu toksisiteleri özetleyen bir fare modeli oluşturmak zorunludur.
Şu anda CART hücrelerinin etkinliğini incelemek, optimize etmek ve doğrulamak ve ayrıca ilişkili toksisitelerini izlemek için kullanılan çok sayıda klinik öncesi hayvan modeli vardır. Bunlar, primat modellerine ek olarak sinjeneik, ksenogreft, immünokompetan transgenik, insanlaştırılmış transgenik ve hasta kaynaklı ksenogreft farelerini içerir. Bununla birlikte, bu modellerin her birinin dezavantajları vardır ve bazıları CART hücrelerinin gerçek etkinliğini veya güvenlik endişelerini yansıtmamaktadır24,25. Bu nedenle, çalışmanın amaçlanan hedefleri için en iyi modeli dikkatlice seçmek zorunludur.
Bu makale, ALL hastadan türetilmiş bir ksenogreft (PDX) in vivo model kullanarak CART hücresi ile ilişkili toksisiteleri, CRS ve NI’yi değerlendirmek için kullanılan metodolojiyi açıklamayı amaçlamaktadır (Şekil 1). Spesifik olarak, burada açıklanan yöntemlerde, yazarların laboratuvarında üretilen CART19 hücreleri, daha önce açıklanan protokoller izlenerek kullanılır. Kısaca, insan T hücreleri, sağlıklı donör periferik kan mononükleer hücrelerinden (PBMC’ler) bir yoğunluk gradyan tekniği ile izole edilir, 0. günde CD3/CD28 boncukları ile uyarılır ve 1. günde 4-1BB ve CD3ζ sinyal alanlarına kaynaşmış bir CD19 hedefli tek zincirli değişken fragmandan oluşan CAR’larla lentiviral olarak transdüksiyona tabi tutulur. Bu CART hücreleri daha sonra genişletilir, 6. günde boncukları çıkarılır ve 8. günde 26,27,28,29,30. günde dondurularak saklanır. Daha önce belirtildiği gibi, fareler lenfodeplesyon tedavisine tabi tutulur, ardından hasta kaynaklı lösemik blastlar (ALL) uygulanır28. İlk olarak, tümör aşılaması submandibular kan alma yoluyla doğrulanır. Uygun bir tümör yükünün oluşturulmasını takiben, CART19 hücreleri farelere uygulanır. Daha sonra, fareler refahı değerlendirmek için günlük olarak tartılır. NI’yi değerlendirmek için küçük hayvan manyetik rezonans görüntüleme (MRI), T hücresi genişlemesini ve sitokin / kemokin üretimini değerlendirmek için kuyruk kanaması ile birlikte yapılır. Aşağıda açıklanan tekniklerin, bir PDX modelinde CART hücresi ile ilişkili toksisiteleri incelemek için bir model olarak kullanılması şiddetle tavsiye edilir.
Bu raporda, bir ALL PDX modeli kullanarak CART hücresi ile ilişkili toksisiteleri değerlendirmek için bir metodoloji tanımlanmıştır. Daha spesifik olarak, bu model, hastaların CART hücrelerinin infüzyonundan sonra sıklıkla yaşadığı yaşamı tehdit eden iki toksisiteyi, CRS ve NI’yi taklit etmeyi amaçlamaktadır. Klinikte gözlenen CART toksisitelerinin birçok ayırt edici özelliğini özetler: kilo kaybı, motor disfonksiyon, nöroinflamasyon, inflamatuar sitokin ve kemokin üretimi ve farklı efektö…
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma kısmen Ulusal Sağlık Enstitüleri (R37CA266344, 1K99CA273304), Savunma Bakanlığı (CA201127), Mayo Clinic K2R boru hattı (SSK), Mayo Clinic Bireyselleştirilmiş Tıp Merkezi (SSK) ve Predolin Vakfı (RLS) aracılığıyla desteklenmiştir. Ayrıca, Mayo Clinic NMR Çekirdek Tesis personeline teşekkür ederiz. Şekil 1 BioRender.com’de oluşturuldu
APC Anti-Human CD19 | Biolegend | 302211 | |
Alcohol Prep Pad | Wecol | 6818 | |
Analyze 14.0 software | AnalyzeDirect Inc. | N/A | https://analyzedirect.com/analyze14/ |
Artificial tears (Mineral oil and petrolatum) | Akorn | 17478-062-35 | Topical ophtalmic gel to prevent eye dryness |
BD FACS Lysing Solution | BD | 349202 | Red blood cells lysing buffer |
BD Micro-Fin IV insulin syringes | BD | 329461 | |
Brillian Violet 421 Anti-Human CD45 | Biolegend | 304032 | |
Bruker Avance II 7 Tesla | Bruker Biospin | N/A | MRI machine |
Busulfan (NSC-750) | Selleckchem | S1692 | |
CountBright absolute counting beads | Invitrogen | C36950 | |
CytoFLEX System B4-R2-V2 | Beckman Coulter | C10343 | flow cytometer |
Dulbecco's Phosphate-Buffered Saline | Gibco | 14190-144 | |
ERT Control/Gating Module | SA Instruments | Model 1030 | Small Animal Monitoring Respiratory and Gating System |
Fetal bovine serum | Millipore Sigma | F8067 | |
Hemocytometer | Bright-Line | Z359629-1EA | |
Human AB Serum; Male Donors; type AB; US | Corning | 35-060-CI | |
Isoflurane (Liquid) | Sigma-Aldrich | 792632 | |
LIVE/DEAD Fixable Aqua Dead Cell Stain Kit, for 405 nm excitation | Invitrogen | L34966 | |
Microvette 500 Lithium heparin | Sarstedt | 20.1345.100 | Blood collection tube |
MILLIPLEX Huma/Cytokine/Chemokine Magnetic Beads Panel | Millipore Sigma | HCYTMAG-60K-PX38 | Immunology Multiplex Assay to identify cytokines and chemokines |
Omniscan | Ge Healthcare Inc. | 0407-0690-10 | Gadolinium-based constrast agent |
Pd Anti-Mouse CD45 | Biolegend | 103106 | |
Penicillin-Streptomycin-Glutamine (100x), Liquid | Gibco | 10378-016 | |
Round Bottom Polysterene Test tube | Corning | 352008 | |
Sodium Azide, 5% (w/v) | Ricca Chemical | 7144.8-16 | |
Stainless Steel Surgical Blade | Bard-Parker | 371215 | |
X-VIVO 15 Serum-free Hematopoietic Cell Medium | Lonza | 04-418Q |