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Surface biotinylation of cytotoxic T lymphocytes for in vivo tracking of tumor immunotherapy in murine models

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作者
Anning Li,Yue Wu,Jenny Linnoila,Benjamin Pulli,Cuihua Wang,Matthias W. G. Zeller,Muhammad Ali,Grant K. Lewandrowski,Jinghui Li,Benoit Tricot,Edmund J. Keliher,Gregory R. Wojtkiewicz,Giulia Fulci,Xiaoyuan Feng,Bakhos A. Tannous,Zhenwei Yao,John W. Chen
出处
期刊:Cancer Immunology, Immunotherapy [Springer Science+Business Media]
卷期号:65 (12): 1545-1554 被引量:10
标识
DOI:10.1007/s00262-016-1911-9
摘要

Currently, there is no stable and flexible method to label and track cytotoxic T lymphocytes (CTLs) in vivo in CTL immunotherapy. We aimed to evaluate whether the sulfo-hydroxysuccinimide (NHS)-biotin–streptavidin (SA) platform could chemically modify the cell surface of CTLs for in vivo tracking. CD8+ T lymphocytes were labeled with sulfo-NHS-biotin under different conditions and then incubated with SA–Alexa647. Labeling efficiency was proportional to sulfo-NHS-biotin concentration. CD8+ T lymphocytes could be labeled with higher efficiency with sulfo-NHS-biotin in DPBS than in RPMI (P < 0.05). Incubation temperature was not a key factor. CTLs maintained sufficient labeling for at least 72 h (P < 0.05), without altering cell viability. After co-culturing labeled CTLs with mouse glioma stem cells (GSCs) engineered to present biotin on their surface, targeting CTLs could specifically target biotin-presenting GSCs and inhibited cell proliferation (P < 0.01) and tumor spheres formation. In a biotin-presenting GSC brain tumor model, targeting CTLs could be detected in biotin-presenting gliomas in mouse brains but not in the non-tumor-bearing contralateral hemispheres (P < 0.05). In vivo fluorescent molecular tomography imaging in a subcutaneous U87 mouse model confirmed that targeting CTLs homed in on the biotin-presenting U87 tumors but not the control U87 tumors. PET imaging with 89Zr-deferoxamine-biotin and SA showed a rapid clearance of the PET signal over 24 h in the control tumor, while only minimally decreased in the targeted tumor. Thus, sulfo-NHS-biotin–SA labeling is an efficient method to noninvasively track the migration of adoptive transferred CTLs and does not alter CTL viability or interfere with CTL-mediated cytotoxic activity.
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