Иммуно-инженерные органоиды для регулирования кинетики развития B-клеток и продукции антител

Разработчик

Альберто Пурвада и Анкур Сингх.

Описание технологии

Индукция противоинфекционного В-клеточного иммунитета зависит от инициирования реакции зародышевого центра (GC) во вторичных лимфоидных органах. Рекапитуляция ex vivo реакции зародышевого центра в 2D-культурах приводит к временному росту клеток с малым выходом и коротким сроком жизни. При этом, не имеется никакой информации о том, что 2D ex vivo система может модулировать кинетику GC-подобного фенотипа или скорость переключения класса антител.

Протокол, предлагаемый в данной технологии, описывает методологию получения иммунных органоидов, которые частично имитируют зону B-клеток в лимфоидной ткани с целью эффективного и быстрого производства В-клеток с GC-подобным фенотипом из наивных В-клеток мышей. Органоид состоит из биоадгезивного белка, желатина, который трасформирован в ионно-сшитую гидратированную сеть с участием биосовместимых силикатных наночастиц (SiNPs). В протоколе объясняется, как создать культуру иммунных органоидов для поддержания пролиферации иммунных клеток и трансформации в GC-подобный фенотип. Начиная с инкапсуляции клеток в расщепленной лимфоидной ткани, кластеры пролиферирующих В-клеток с GC-подобным фенотипом могут с контролируемой скоростью превратиться в органоиды в течение ~1 недели. Методология культивирования, описанная в протоколе, является в настоящее время единственной, позволяющей ускоренную индукцию GC-подобного фенотипа у В-клеток и поддерживающей управляемую реакцию переключения класса иммуноглобулинов. Эта технология может быть легко выполнена в типичном помещении для тканевых культур персоналом со стандартными умениями и навыками в области культивирования клеток млекопитающих.

Практическое применение

Эта технология имеет большой потенциал для использования как в фундаментальных исследованиях иммунитета, так и в иммунотерапии. Инженерия иммунных органоидов ex vivo согласно данной технологии дает возможность преодолеть ограничения при использовании моделей на живых животных, 2D систем, а также существующих 3D-моделей. Иммунные органоиды позволят исследователям воспроизвести иммунологические события с перестраиваемой параметрами для того, чтобы лучше понять механизмы развития GC-подобного В-клеточного фенотипа и переключения класса антител, а также определить факторы, которые могут ускорять злокачественную трансформацию лимфоидных органов и дифференцировку В-клеток в GC-подобный В-клеточный фенотип. В то же время, 3D органоиды могут позволить провести исследования, которые помогут в понимании пространственной локализации В-клеток, подвергающихся контролируемой дифференцировке ex vivo в присутствии CD40L и других факторов. В долгосрочной перспективе иммунные органоиды предоставят исследователям возможность идентифицировать факторы, которые важны для усиления реакции антител против заболеваний, понимания механизмов В-клеточных гемобластозов и иммунитета у пожилых людей, а это позволит разработать адекватные методы иммунотерапии.

Лаборатории

• Meinig School of Biomedical Engineering, Cornell University, Ithaca (USA)
• Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering, Cornell University, Ithaca (USA)

Ссылки

Публикации

• Purwada, A. and Singh, A. «Immuno-engineered organoids for regulating the kinetics of B-cell development and antibody production." 12 Nature Protocols (2017): 168–182.
• Purwada, A. et al. «Self-assembly protein nanogels for safer cancer immunotherapy." 5 Adv. Healthc. Mater. (2016): 1413–1419.
• Purwada, A. et al. «Ex vivo engineered immune organoids for controlled germinal center reactions." 63 Biomaterials (2015): 24–34.