Piezo1 缺失增强肿瘤浸润 CD11b+ 树突状细胞对 CD8+ T 细胞的交叉致敏

Piezo1 deletion enhances cross-priming of CD8+ T cells by tumor-infiltrating CD11b+ dendritic cells

作者信息Melissa Bonner, David Askew, Vrishabhadev Sathish Kumar, Suzanne L Tomchuck, Saada Eid, Muta Abiff, Jay T Myers, Phuong Nguyen, Justin W A Garyu, Tyler E Miller, Alex Yee-Chen Huang
PMID40550569
发布时间2025-06-23
DOI10.1136/jitc-2025-011815

实验完整度

高

包含基因敲除小鼠模型、正交肿瘤模型、T细胞耗竭、单细胞转录组学及体外DC-T细胞共培养等多层级功能与机制验证。

主要模型

CD11b-conditional Piezo1 knockout (CD11b cKO) 小鼠 RMS 76–9 小鼠胚胎性横纹肌肉瘤原位移植模型 OT-I 转基因T细胞受体小鼠 OT-II 转基因T细胞受体小鼠

重点核对

CD11b-conditional Piezo1 敲除鼠(CD11b-Cre 与 Piezo1fl/fl 杂交) RMS 76–9 细胞原位接种剂量 (1×10^4 或 1×10^5 细胞) 及终点评估 CD8+ T 细胞耗竭实验 (抗CD8 克隆 2.43,100 µg 腹腔注射) 体外 DC 与 OT-I/OT-II T 细胞共培养,使用 300 ng/mL OVA 包被乳胶珠或 0.01 µM 肽段 单细胞 RNA 测序分析肿瘤浸润免疫细胞

摘要

背景:肿瘤相关髓系细胞(TAMCs)是丰富的、表型可塑的细胞群体,对启动强烈的抗肿瘤反应至关重要。为了恰当地对抗癌细胞,TAMCs 必须感知并转导肿瘤微环境(TME)致密细胞外基质(ECM)所施加的可溶性和关键的生物物理线索。尽管有大量研究列举了原发肿瘤 ECM 对 TAMCs 功能的有害影响,但很少有研究评估机械敏感阳离子通道在这些有害变化中的作用。方法:本研究旨在评估机械敏感阳离子通道 PIEZO1 在 TAMCs 表型和效应功能中的重要性。为此,我们生成了 CD11b 条件性 Piezo1 敲除小鼠,原位接种鼠横纹肌肉瘤 76–9(一种侵袭性同基因横纹肌肉瘤细胞系),并评估肿瘤负荷、泛免疫区室变化以及内在髓系和淋巴系转录组和功能变化。结果:在 CD11b 表达细胞中基因缺失 Piezo1 显著阻碍了原发性和转移性肿瘤负荷。瘤内,我们观察到 CD11b+ 树突状细胞(DCs)和 CD8+(而非 CD4+)T 细胞浸润增强。这种表型是由经历了与改善抗原呈递和 T 细胞激活相关的转录变化的 CD11b+ DCs 驱动的。尽管在野生型状态下经典的交叉呈递效率低下,但 Piezo1 KO 的 CD11b+ DCs,特别是 cDC2A 亚群,在暴露于外源性颗粒抗原时能有效交叉致敏 CD8+ T 细胞。结论:我们首次报道了机械感觉与 cDC2A 细胞交叉呈递之间的关联。我们的发现可能有助于改进 DC 疫苗的持续开发,其成功取决于 TME 中适当的抗原加工和呈递给细胞毒性 T 细胞。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
PIEZO1 在肿瘤相关髓系细胞中的表达是否影响其抗肿瘤效应功能,特别是抗原交叉呈递能力?
核心机制
CD11b+ 树突状细胞中 Piezo1 缺失通过上调抗原加工和呈递相关基因(如 Ciita, CD74, H2-Aa, H2-Ab1, Nlrc5, Tap1)增强其交叉呈递能力,从而促进 CD8+ T 细胞活化。
主要证据
CD11b cKO 小鼠原位 RMS 76–9 肿瘤生长减慢且转移减少;肿瘤内 CD11b+ DC 和 CD8+ T 细胞浸润增加;scRNA-Seq 显示抗原加工呈递基因上调;体外实验表明 cDC2A 细胞能更有效地交叉致敏 OT-I CD8+ T 细胞。
研究意义
首次报道 mechanosensation 与 cDC2A 细胞交叉呈递的关联,为优化 DC 疫苗的开发提供了潜在策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立条件性敲除小鼠模型

评估 CD11b+ 细胞中 Piezo1 缺失对肿瘤免疫的影响

将 Piezo1fl/fl 小鼠与 CD11b-Cre 小鼠杂交,生成 CD11b-conditional Piezo1 敲除(cKO)小鼠,并通过 PCR 基因分型。

2

原位肿瘤模型

检测 Piezo1 缺失对肿瘤生长和转移的影响

将 RMS 76–9 细胞原位注射至小鼠右侧腓肠肌,定期测量肿瘤大小,终点时称重并分析肺转移。

3

免疫表型分析

评估肿瘤引流淋巴结、脾脏和肿瘤内免疫细胞组成

通过流式细胞术分析肿瘤、淋巴结、脾脏中的 DC 亚群和 T 细胞亚群,包括 CD11b+ DC、CD8+ T 细胞等。

4

T细胞耗竭实验

验证 CD8+ T 细胞在抗肿瘤反应中的关键作用

在肿瘤接种前和接种后给予 CD11b cKO 小鼠 αCD4 或 αCD8 单克隆抗体,比较肿瘤生长。

5

单细胞转录组分析

揭示 Piezo1 缺失对肿瘤浸润免疫细胞转录组的影响

对肿瘤组织进行单细胞 RNA 测序,分析 DC 和 CD8+ T 细胞的基因表达差异和通路富集。

6

体外功能验证

直接验证 Piezo1 缺失的 CD11b+ DC 的抗原摄取和交叉呈递能力

分离脾脏 cDC2A 细胞,用荧光珠或 OVA 包被乳胶珠脉冲,与 OT-I 或 OT-II T 细胞共培养,检测 T 细胞活化和细胞因子产生。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI-1640培养基Corning10-040-CV
胎牛血清GeminiBio100-700
青霉素-链霉素Corning30-002
L-谷氨酰胺Corning25-005
非必需氨基酸Corning25-025
支原体去除试剂Invivogenant-mpt
Hank's平衡盐溶液VWR02-0121-0500
30G胰岛素注射器BD328280
胶原酶DWorthington BiochemicalLS004182
DNase IRoche04716728001
ACK裂解缓冲液GibcoA1049201
胶原酶IIFisher Scientific17-101-015
分散酶IIFisher Scientific17-105-041
抗小鼠CD16/32抗体BioLegend101301
Zombie NIR 可固定活力染料BioLegend423105
Zombie Green 可固定活力染料BioLegend423111
eBioscience FOXP3/转录因子染色缓冲液套装Invitrogen00-5523-00
抗CD3e抗体(克隆145-2C11)BD Pharmingen553058
莫能菌素BioLegend420701
Cyto-Fast 固定/破膜缓冲液套装BioLegend426803
CytoFLEX流式细胞仪Beckman Coulter--
FlowJo软件BD--
TRIzol试剂Invitrogen15596026
High-Capacity cDNA逆转录试剂盒Thermo Fisher Scientific4368814
TaqMan通用PCR预混液试剂盒Thermo Fisher Scientific4304437
Bio-Rad CFX96实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--
Proteome Profiler 小鼠XL细胞因子阵列R&D SystemsARY028
CD4+ DC分选试剂盒Miltenyi Biotec130-091-262
初始CD8a+ T细胞分选试剂盒Miltenyi Biotec130-096-543
CD4+ T细胞分选试剂盒Miltenyi Biotec130-104-453
CFSE(羧基荧光素二醋酸盐琥珀酰亚胺酯)BioLegend423801
OVA包被乳胶珠Polysciences19814-15
卵清蛋白Worthington BiochemicalLS003054
OVA257-264肽InvivoGenvac-sin
OVA323-339肽InvivoGenvac-sin
伊红Epredia71204
Tris-EDTA缓冲液pH 7.6Thermo ScientificBP2475-500
DAB底物Vector LaboratorySK-4100
Permount封片剂Fisher ScientificSP15-500
PhenoImagerAkoya Biosciences--
Hamamatsu NanoZoomer S60Hamamatsu--
Chromium Next GEM单细胞固定RNA样本制备试剂盒10x Genomics1000414
用于多重样本的Chromium固定RNA分析试剂盒10x GenomicsPN
LabChip GXII HTPerkinElmer--
Qubit荧光定量仪Thermo Fisher--
Illumina NovaSeq 6000Illumina--
CellRanger分析流程10x Genomics--
Fluoresbrite羧基荧光微球Polysciences17797-1
GraphPad Prism----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
小鼠模型
CD11b-Cre 和 Piezo1fl/fl 品系;杂交方式;性别(雄性);年龄(8-14周)
阅读提示:Methods: Mice
肿瘤注射
细胞接种量(1×10^4或1×10^5);注射体积(50μL);注射部位(右侧腓肠肌);终点标准(肿瘤体积约2000mm³)
阅读提示:Methods: In vivo tumor models; Figure 1 legend
T细胞耗竭
抗体(αCD4克隆GK1.5或αCD8克隆2.43);剂量(100μg);给药时间(接种前-3、-1天,接种后1、7、14天)
阅读提示:Methods: In vivo tumor models; Figure 3 legend
流式细胞术
抗体克隆及稀释度;染色时间温度;死活染料使用;固定方案
阅读提示:Methods: Flow cytometry; 补充表S2
DC-T细胞共培养
DC和T细胞比例(5×10^4 DC: 2×10^5 T细胞);抗原浓度(300 ng/mL OVA珠或0.01 μM肽);共培养时间(72小时);阅读条件
阅读提示:Methods: T-cell co-culture experiments; Figure 6 图注
单细胞RNA测序
组织固定和保存;10x Genomics 建库方案;测序深度;数据过滤参数(min_genes=200,min_counts=1000,pct_mito<25%)
阅读提示:Methods: Single-cell RNA sequencing; scRNA-Seq analysis