Cellules T et modèles cellulaires 3D pour l’immunothérapie
Utiliser la puissance des cellules T avec des organoïdes et des sphéroïdes pour la recherche sur le traitement du cancer
Que sont les cellules T ?
Les cellules T, également appelées lymphocytes T, sont des globules blancs qui combattent les infections présents dans le corps humain. Leur rôle principal est de déterminer la réponse d’un système immunitaire aux substances étrangères, appelées antigènes. Elles sont complétées par les cellules B, un autre type principal de lymphocytes. Combinées, des millions de cellules T et B circulent à travers le corps, chacune dotée de récepteurs uniques qui permettent de générer une réponse à pratiquement tous les antigènes.
Les cellules T se développent à partir de cellules souches dans la moelle osseuse puis migrent vers une petite glande du système lymphatique appelée thymus, où elles prolifèrent et arrivent à maturité. C’est pourquoi elles sont appelées cellules T (cellules dérivées du thymus). Là, elles se transforment en sous-types spécialisés tels que des cellules auxiliaires, régulatrices, cytotoxiques et mémoires. Lorsqu’elles sont prêtes, les cellules T se distribuent dans les tissus périphériques ou circulent dans le sang et le système lymphatique pour effectuer leur fonction lorsqu’elles rencontrent un antigène pertinent. Les cellules T auxiliaires, par exemple, libèreront des messagers chimiques appelés cytokines favorisant la transformation des cellules B en plasmocytes, qui sont des producteurs d’anticorps. Les cellules T régulatrices moduleront les réponses immunitaires pour prévenir une suractivité, tandis que les cellules T cytotoxiques ciblent et détruisent les cellules infectées ou cancéreuses.
L’interface d’éditeur de modules personnalisés 3D avec mitotracker (à gauche), cellules T (au milieu) et canal LT (à droite).
Applications des co-cultures de cellules T et d’organoïdes pour la recherche sur le traitement du cancer
L’immunothérapie, qui exploite le système immunitaire pour cibler spécifiquement les cellules cancéreuses, est de plus en plus utilisée comme forme supplémentaire de traitement du cancer. Ces traitements comprennent notamment les cellules CAR-T (cellules T modifiées par récepteur chimérique d’antigène), les lymphocytes infiltrant la tumeur (LIT) et d’autres cellules T génétiquement modifiées.
Bien qu’efficace pour le traitement de divers cancers non solides ou hématologiques, son succès est limité chez les patients atteints de tumeurs solides, qui représentent la plupart des cancers. L’une des raisons du taux d’échec élevé est le micro-environnement tumoral (MET) immunosuppresseur.
L’amélioration du recrutement des cellules T et de l’activité cytotoxique est essentielle pour une immunothérapie anticancéreuse réussie. Dans la recherche scientifique préclinique, les modèles cellulaires 3D offrent des avantages par rapport aux cultures monocouches 2D en imitant mieux les conditions physiques et chimiques du MET.
Par exemple, les organoïdes dérivés de patients (ODP) sont supérieurs aux cultures monocouches 2D traditionnelles, car ils reproduisent mieux les indices physiques et chimiques du MET. Les études indiquent que les ODP répondent aux médicaments de la même manière que les tumeurs d’origine, ce qui souligne leur potentiel à améliorer les résultats thérapeutiques. Les ODP offrent également des avantages tels que l’hétérogénéité inhérente, la stabilité à long terme, la compatibilité pour le criblage haut débit et une meilleure capacité à identifier les caractéristiques tumorales, ce qui en fait un système de modèle préclinique supérieur.
Exemple de flux de travail : Changements morphologiques des organoïdes CCR induits par les cellules T
La recherche sur les cellules T est un domaine dynamique et multidimensionnel qui peut englober un large éventail d’études selon les objectifs spécifiques des chercheurs. L’objectif principal de tout projet de recherche sur les cellules T dicte souvent la conception expérimentale, notamment le choix des modèles et des flux de travail.
Voici un exemple de flux de travail conçu pour analyser les changements morphologiques des organoïdes du cancer colorectal (CCR) induits par les cellules T :
Étape 1 à 5) Modèles de culture d’organoïdes : Ce flux de travail commence par la croissance d’organoïdes de cancer colorectal (CCR) dérivés de patients et développés par un bioréacteur, bien qu’une lignée cellulaire largement utilisée puisse être utilisée à la place pour générer des modèles comme alternative aux ODP prêts à l’emploi. Les cellules sont ensuite ensemencées sur des plaques. Bien qu’elle ne soit pas illustrée, l’automatisation peut être exploitée tout au long de ce processus pour augmenter le temps d’attente.
Étapes 6 à 7) Cellules T prêtes pour la co-culture : Des cellules T stimulées sont générées en associant des cellules T décongelées à un agent chimique, puis elles sont marquées avec un colorant fluorescent avant la co-culture avec des organoïdes. Les cellules immunitaires non stimulées servent de contrôles négatifs.
Étape 8) Imagerie séquentielle automatisée :
L’imagerie automatisée des cellules vivantes est réalisée à intervalles de quelques heures à l’aide de notre solution haut contenu avancée, le système d’imagerie haut contenu ImageXpress® Confocal HT.ai équipé d’une caméra haute résolution et d’un logiciel spécialisé pour capturer les structures 3D. Ces images sont ensuite transférées dans le logiciel d’analyse d’images IN Carta qui utilise l’intelligence artificielle (IA) avancée pour les transformer en résultats facilement interprétables.
Analyse des données basée sur l’IA : le logiciel IN Carta utilisant l’IA peut considérablement améliorer la façon dont les chercheurs étudient l’interaction des cellules T avec les modèles 3D. Il utilise des techniques avancées telles que la segmentation basée sur l’apprentissage profond et la classification basée sur l’apprentissage automatique pour analyser les images et catégoriser les données, permettant ainsi aux chercheurs de créer des évaluations précises et efficaces du comportement des cellules T.
Dans cet exemple, les chercheurs utilisent IN Carta pendant la segmentation en apprentissage profond pour générer facilement des masques pour les organoïdes, et la phase de classification en apprentissage machine pour classifier les organoïdes en organoïdes intacts (roses) et modifiés (verts), ce qui montre un nombre accru d’organoïdes modifiés avec le temps.
Applications et dosages des cellules T pour le criblage haut contenu (HCS)
Des méthodes d’imagerie 3D et d’analyse de données de pointe sont essentielles pour mener des recherches sur la co-culture des cellules T et des organoïdes pour l’immunothérapie. Ces flux de travail peuvent bénéficier grandement de l’imagerie haut contenu, de l’automatisation et d’un logiciel d’analyse de données basé sur l’IA. Pour en savoir plus sur nos méthodes de dosage des cellules T, consultez les ressources ci-dessous.