Mesurer l'immunité d'un antigène pour une tumeur via ELISpot et FluoroSpot

AUTEUR :

David Draper

DATE :

Mars 2020

 

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L'amélioration de la réponse spécifique de l'antigène tumoral est le but visé par l'immunothérapie. Que ce soit par le biais d'une augmentation importante d'immunité antitumorale ou par la formation d'une mémoire immunologique longue durée, les médicaments qui optimisent la  réponse immunitaire adaptative ont une meilleure chance de succès clinique1. Si de nombreux dosages sont  disponibles pour mesurer la spécificité des antigènes, beaucoup présentent des limitations car ils nécessitent l'utilisation de réactifs spécifiques à un modèle, des animaux génétiquement modifiés ou des étapes supplémentaires de purification de cellules. L'oncologie préclinique de Covance offre une solution simple et abordable par le biais de l'analyse ELISpot/FluoroSpot.

ELISpot et FluoroSpot utilisent une technologie en sandwich basée sur ELISA pour mesurer la fréquence des cellules qui produisent et émettent des cibles solubles. Il existe des kits commerciaux pour mesurer les cibles, comme les cytokines, les chimiokines, les immunoglobulines, les facteurs de croissance, etc. Chez Covance, nous proposons une analyse ImmunoSpot enzymatique monochrome d'une seule cible (ELISpot) ainsi qu'une analyse multicolore par fluorescence de jusqu'à 3 cibles simultanément (FluoroSpot). La figure 4 représente un schéma qui illustre la procédure FluoroSpot pour l'analyse des cellules productrices de IFNγ et d'IL-4 spécifiques à la tumeur.

Figure 1 : procédure ELISpot/FluoroSpot
Figure 1 : procédure ELISpot/FluoroSpot

Dans ce numéro de Technology Spotlight, nous faisons la démonstration de l'application de l'ELISpot/FluoroSpot dans la recherche en immuno-oncologie préclinique avec le modèle de carcinome hépatocellulaire murin Hepa1-6-luc (figure 2). Pour cela, nous avons mesuré à l'aide de FluoroSpot l'immunité spécifique des tumeurs dans le sang périphérique de souris porteuses de tumeurs, et nous avons montré que l'inhibition du point de contrôle in vivo avec le traitement anti-PD-1 augmente le nombre de cellules circulantes spécifiques à la tumeur produisant IFNγ. De plus, l'anti-PD-1 fait passer le profil de cytokines IFNγ/IL-4 d'une réponse immunosuppressive à une signature plus pro-inflammatoire et antitumorale.

Figure 2 : analyse par FluoroSpot de l'immunité antitumorale chez des souris porteuses de tumeurs Hepa1-6-luc. Des souris C57BL/6 avec des tumeurs Hepa1-6-luc établies ont reçu des anticorps anti-PD-1 ou un anticorps isotope de contrôle. Des globules blancs provenant de 200 µL de sang périphérique ont été cultivés avec des cellules Hepa1-6-luc irradiées. A) Quantification de la fréquence des cellules sécrétant IFNγ et IL-4 à l'aide d'un analyseur CTL ImmunoSpot® S6 Universal. B) Analyse de la fréquence des cellules produisant IFNγ par rapport au volume des tumeurs chez chaque souris. C) Ratio Th1/Th2 chez chaque souris évalué en mesurant le rapport entre cellules produisant IFNγ/IL-4.
Figure 2 : analyse par FluoroSpot de l'immunité antitumorale chez des souris porteuses de tumeurs Hepa1-6-luc. Des souris C57BL/6 avec des tumeurs Hepa1-6-luc établies ont reçu des anticorps anti-PD-1 ou un anticorps isotope de contrôle. Des globules blancs provenant de 200 µL de sang périphérique ont été cultivés avec des cellules Hepa1-6-luc irradiées. A) Quantification de la fréquence des cellules sécrétant IFNγ et IL-4 à l'aide d'un analyseur CTL ImmunoSpot® S6 Universal. B) Analyse de la fréquence des cellules produisant IFNγ par rapport au volume des tumeurs chez chaque souris. C) Ratio Th1/Th2 chez chaque souris évalué en mesurant le rapport entre cellules produisant IFNγ/IL-4.

De façon semblable au mécanisme d'action d'un vaccin, une tumeur qui croît déclenche une réponse immunitaire adaptative qui consiste en la production d'anticorps et de cytokines de cellules spécifiques à la tumeur1. La qualité de la réponse peut être caractérisée en examinent IFNγ et IL-4. Il a été démontré qu'IFNγ inhibe la croissance de la tumeur en stimulant les lymphocytes T, par le biais de la cytotoxicité. Au contraire, l'IL-4 favorise la croissance de la tumeur par différents effets immunosuppresseurs. Cette dichotomie est souvent appelée ratio Th1/Th22. Comme montré à la figure 2, l'anti-PD-1 a augmenté la fréquence de la production de IFNγ par les cellules réagissant à la tumeur après stimulation ex vivo. Au contraire, la fréquence des cellules produisant l'IL-4 n'a pas significativement augmenté, ce qui suggère que l'inhibition des points de contrôle a favorisé une amélioration de l'immunité protectrice antitumorale. Confirmant ceci, les souris avec des fréquences élevées de cellules produisant de l'IFNγ présentaient les tumeurs au plus petit volume. En outre, l'anti-PD-1 a augmenté la proportion de cellules produisant de l'IFNγ, par rapport aux cellules produisant de l'IL-4, ce qui était aussi davantage prononcé chez les souris présentant les plus petites tumeurs.

Pris ensemble, cet ensemble de données montre comment ELISpot/FluoroSpot peut révéler plus précisément les effets des médicaments sur la réponse immunitaire spécifique à la tumeur. En outre, comme le test peut être effectué avec de faibles volumes de sang, ELISpot/FluoroSpot peut être appliqué longitudinalement aux branches étudiant l'efficacité. Il est ainsi possible d'obtenir un aperçu de l'activité du médicament sans ajouter une deuxième branche d'échantillonnage à l'étude. Pour en savoir plus sur les applications possibles d'ELISpot/FluoroSpot à vos recherches en oncologie et immuno-oncologie précliniques, contactez les scientifiques de l'équipe d'oncologie préclinique de Covance.

Références :

1. Immunité ; 52,1 (2020): 36-54

2. Immunologie, immunothérapie des cancers ; 57,8 (2008): 1125-1136.