Genetic modification of cell lines and primary cells is an expensive and cumbersome approach, often involving the use of viral vectors. Electroporation using square wave generating devices, like Lonza´s Nucleofector, is a widely used option, but the costs associated with the acquisition of electroporation kits and the transient transgene expression might hamper the utility of this methodology. In the present work we show that our in house developed buffers, termed Chicabuffers, can be efficiently used to electroporate cell lines and primary cells from murine and human origin. Using the Nucleofector II device, we electroporated 14 different cell lines and also primary cells, like mesenchymal stem cells and cord blood CD34+, providing optimized protocols for each of them. Moreover, when combined with Sleeping Beauty based transposon system, long-term transgene expression could be achieved in all types of cells tested. Transgene expression was stable and did not interfere with CD34+ differentiation to committed progenitors. We also show that these buffers can be used in CRISPR-mediated editing of PDCD1 gene locus in 293T and human peripheral blood mononuclear cells. The optimized protocols reported in this study provide a suitable and cost-effective platform for the genetic modification of cells, facilitating the widespread adoption of this technology.

Chimeric antigen receptor (CAR) T cell immunotherapy for the treatment of cancer is now an approved treatment for B cell malignancies. However, the use of viral vectors to provide long-term CAR expression is associated with high production costs and cumbersome quality controls, impacting the final cost of CAR T cell therapies. Nonviral integrative vectors, such as Sleeping Beauty (SB) transposons, provide an alternative to modify primary T cells. Therefore, we developed a protocol to expand SB-transfected 19BBζ CAR T cells using a lymphoblastoid cell line, and evaluated T cell phenotype as well as function along the T cell expansion. Electroporation of PBMCs with transposon plasmid decreased cell viability on day 1 but had a minor impact on the frequency of memory subpopulations when compared to mock condition. CAR+ lymphocytes showed increased proliferation compared to mock control and high cytotoxic activity towards CD19+ cells without significant differences in exhaustion markers expression. Moreover, CAR+ lymphocytes showed an increased frequency by the end of the stimulation cycle compared with day 1, suggesting that CAR expression confers a selective proliferation advantage. Immunodeficient NOD scid gamma chain knockout (NSG) mice engrafted with the human pre-B leukemic cell line RS4;11 and treated with 19BBζ CAR T cells showed improved overall survival when compared to mock T cells treated animals. The results showed that electroporation using the SB system is a simple and affordable method for inducing long-term CAR expression in T lymphocytes. Expansion of gene-modified T cells with the lymphoblastoid cell line provided up to 2 cycles of stimulations, generating effective T cells against leukemia in vitro and in vivo.

Abstract Genetic modification of cell lines and primary cells is an expensive and cumbersome approach, often involving the use of viral vectors. Electroporation using square wave generating devices, like Lonza´s Nucleofector, is a widely used option, but the costs associated with the acquisition of electroporation kits and the transient transgene expression might hamper the utility of this methodology. In the present work we show that our in house developed buffers, termed Chicabuffers, can be efficiently used to electroporate cell lines and primary cells from murine and human origin. Using the Nucleofector II device, we electroporated 14 different cell lines and also primary cells, like mesenchymal stem cells and cord blood CD34+, providing optimized protocols for each of them. Moreover, when combined with Sleeping Beauty based transposon system, long-term transgene expression could be achieved in all types of cells tested. Transgene expression was stable and did not interfere with CD34+ differentiation to committed progenitors. We also show that these buffers can be used in CRISPR-mediated editing of PDCD1 gene locus in 293T and human peripheral blood mononuclear cells. The optimized protocols reported in this study provide a suitable and cost-effective platform for the genetic modification of cells, facilitating the widespread adoption of this technology.

ABSTRACT Characterizing T cell populations and understanding their developmental relationships may help design more effective cancer immunotherapies. We coupled single-cell transcriptomics and T cell receptor (TCR) αβ profiling of intratumoral and peripheral T cells in ovarian cancer patients to identify transcriptional programs and infer their relationship by trajectory and TCR overlap analyses. We proposed a model of differentiation pathway from an intermediate GZMH-expressing CD8 T cell subset found in the blood and tumor that progressively reinforces the exhaustion and tissue residency programs from a CCL4 -expressing cluster towards XCL1 - and CXCL13 -expressing terminally exhausted cells. Inferred cell communication analysis suggests that interaction with CXCL13 -expressing CD4 T cells, which we refer to as Tfh-like cells, sustains the effector function of this intermediate GZMH-expressing CD8 T cell subset. Moreover, our results suggest that Tfh-like cells attract cells expressing GPR183 through the production of its ligand 7α,25 dihydroxycholesterol (7α,25-HC). Finally, we demonstrated that GPR183 is highly expressed in a subset of pre-effector GZMK -expressing CD8 T cells and plasmacytoid dendritic cells. Collectively, our results suggest that Tfh-like cells expressing IL-21 help promote antitumor immunity against ovarian tumors by coordinating the action of immune cells responsive to 7α,25-HC.