Tesis

Efektifitas Pemberian Exosome induced NK Cell dan CAR NK Cell pada Kultur Sel Primer pada Pasien dengan Metastases Tulang Belakang secara in Vitro = Effectiveness of Exosome-Induced NK Cell and CAR NK Cell Administration in Primary Cell Cultures of Patients with Spinal Metastases in Vitro.

Latar Belakang: Metastasis tulang belakang merupakan komplikasi kanker lanjut dengan keterbatasan terapi konvensional dalam mengeliminasi sel tumor residual. Natural Killer (NK) cell memiliki potensi sitotoksik terhadap sel kanker, namun efektivitasnya sering terhambat oleh imunosupresi mikro lingkungan tumor. Exosome-induced NK cell dikembangkan untuk meningkatkan aktivasi dan fungsi sitotoksik NK cell, sedangkan Chimeric Antigen Receptor–NK (CAR-NK) cell memungkinkan pengenalan antigen tumor secara spesifik dan independen dari MHC dengan profil keamanan yang lebih baik. Penggunaan kultur sel primer dari pasien metastasis tulang belakang sebagai model in vitro yang representatif menjadi dasar penelitian ini untuk mengevaluasi efektivitas exosomeinduced NK cell dan CAR-NK cell sebagai pendekatan imunoterapi presisi pada keganasan tulang belakang. Metode: Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental in vitro berbasis ko-kultur sel dengan menggunakan sampel jaringan tulang belakang pada pasien dengan metastase tulang belakang. Proses penelitian dimuai dengan protokol kultur sel primer dengan diagregasi mekanis dan disagregasi enzimatik. Selain itu dilakukan proses isolasi sel NK menggunakan darah dari donor sehat dengan MACS separator. Dilakun ko kulture sel NK dengan exosome dan proses transduksi CAR NK Cell (CAR CD19 dan CAR HER2). Selanjutnya dilakukan uji fenotip sel NK sebelum proses ko-kultur. Pipet sel kultur NK ke dalam sel kultur primer pada 96 well plate, dengan rasio efektor : sel target sebagai berikut Exosome induced NK Cell : set target → 10 : 1, CAR NK Cell : sel target → 5 : 1. Evaluasi kematian sel menggunakan uji flowcitrometri 7-AAD yang selanjutnya dilakukan analisis hasil. Hasil: Penelitian ini menunjukkan angka keberhasilan kultur sel primer pada pasien metastasis tulang belakang secara in vitro adalah sebesar 44.44%. Berdasarkan uji fenotip CD56 NKG2A, NKP 30/CD337, dan CD3, efektivitas stimulasi yang paling tinggi adalah CAR CD19 sel NK, diikuti oleh CAR HER2 sel NK, dan yang paling rendah adalah CAR MOCK sel NK. Berdasarkan hasil ko kultur dengan menggunakan sel kultur primer keganasan tulang belakang metastasis kegananan payudara didapatkan hasil dengan CAR HER2 NK memiliki aktivitas sitotoksik paling tinggi sebesar 29.27 % dibandingkan dengan CAR CD19 sebesar 21.09% dan CAR MOCK NK sebesar 14.3%. Kesimpulan: Penelitian ini menunjukkan CAR HER2 dan CAR CD19 sel NK memiliki peningkatan fenotip dibandingkan kontrol dengan aktivitas sitotoksik paling tinggi sebesar 29.27 % pada CAR HER2
Kata Kunci: Exosome induced NK Cell, CAR NK Cell, Kultur Sel Primer, Metastases Tulang Belakang, in Vitro


Background: Spinal metastasis is a common complication of advanced cancer, with conventional therapies having limited efficacy in eliminating residual tumor cells. Natural Killer (NK) cells possess inherent cytotoxic activity against cancer cells; however, their effectiveness is often impaired by immunosuppressive tumor microenvironments. Exosome-induced NK cells have been developed to enhance NK cell activation and cytotoxic function, while Chimeric Antigen Receptor–Natural Killer (CAR-NK) cells enable specific tumor antigen recognition in an MHC-independent manner with a favorable safety profile. The use of patient-derived primary cell cultures from spinal metastases as a representative in vitro model provides the basis for evaluating the effectiveness of exosome-induced NK cells and CAR-NK cells as precision immunotherapy approaches for spinal malignancies. Methods: This study was an in vitro experimental study based on a cell co-culture model using spinal tissue samples from patients with spinal metastases. Primary cell cultures were established through mechanical and enzymatic dissociation. NK cells were isolated from healthy donor peripheral blood using a MACS separator. NK cells were co-cultured following exosome induction, and CAR-NK cell transduction (CAR CD19 and CAR HER2) was performed. NK cell phenotyping was conducted prior to co-culture. NK cells were seeded onto primary tumor cell cultures in 96-well plates with effector-to-target ratios of 10:1 for exosome-induced NK cells and 5:1 for CAR-NK cells. Tumor cell death was evaluated using 7-AAD flow cytometry, followed by data analysis. Results: The success rate of establishing primary cell cultures from spinal metastasis patients in vitro was 44.44%. Phenotypic analysis of CD56, NKG2A, NKp30 (CD337), and CD3 demonstrated the highest activation in CAR CD19 NK cells, followed by CAR HER2 NK cells, with the lowest activation observed in CAR MOCK NK cells. In co-culture experiments using primary tumor cells from spinal metastases of breast cancer, CAR HER2 NK cells exhibited the highest cytotoxic activity (29.27%), compared with CAR CD19 NK cells (21.09%) and CAR MOCK NK cells (14.30%). Conclusion: This study demonstrates that CAR HER2 and CAR CD19 NK cells exhibit enhanced phenotypic activation compared with controls, with CAR HER2 NK cells showing the highest cytotoxic activity (29.27%) against primary spinal metastasis tumor cells in vitro.
Keywords: Exosome-induced NK cells, CAR-NK cells, Primary cell culture, Spinal metastasis, In vitro