胶质母细胞瘤手术与类固醇治疗的临床前建模揭示与肿瘤生长和预后相关的免疫表型变化

Preclinical Modeling of Surgery and Steroid Therapy for Glioblastoma Reveals Changes in Immunophenotype that are Associated with Tumor Growth and Outcome

作者信息Balint Otvos, Tyler J Alban, Matthew M Grabowski, Defne Bayik, Erin E Mulkearns-Hubert, Tomas Radivoyevitch, Anja Rabljenovic, Sarah Johnson, Charlie Androjna, Alireza M Mohammadi, Gene H Barnett, Manmeet S Ahluwalia, Michael A Vogelbaum, Peter E Fecci, Justin D Lathia
PMID33542075
发布时间2021-04
DOI10.1158/1078-0432.CCR-20-3262

实验完整度

研究包含小鼠手术模型(GL261和CT-2A)的体内实验、流式细胞术分析、MRI肿瘤体积测量,并在95例GBM患者队列中进行了临床验证,同时进行了多变量Cox回归生存分析,涵盖了从模型建立到功能验证再到临床验证的多个层次。

主要模型

GL261小鼠胶质瘤模型 CT-2A小鼠胶质瘤模型 95例原发GBM患者队列

重点核对

肿瘤细胞颅内注射数量:20,000个细胞/5 μl 手术切除时间:肿瘤接种后7天 地塞米松剂量:4 μg/只/天,腹腔注射 流式细胞术分析时间点:手术后7天 患者队列:95例原发GBM患者,其中61例术前未接受类固醇治疗

摘要

目的:胶质母细胞瘤(GBM)免疫治疗临床试验通常在标准治疗方案(包括手术切除、围手术期大剂量类固醇治疗、化疗和放疗)开始或失败后启动。然而,这些干预措施对抗肿瘤免疫反应的影响尚未得到充分研究。虽然关于化疗和放疗对免疫反应影响的发现已被做出并转化为临床试验设计,但手术切除和类固醇对抗肿瘤免疫反应的影响尚未确定。实验设计:我们开发了一个整合肿瘤切除和类固醇治疗的小鼠模型,并使用流式细胞术分析全身和局部免疫变化。这些小鼠模型的发现在95例原发GBM患者队列中得到验证。结果:使用我们的小鼠切除模型,我们观察到与肿瘤体积增加和循环淋巴细胞减少相对应的全身性淋巴细胞减少,这种减少被地塞米松治疗所掩盖。循环T细胞的减少是由于CCR7表达减少,导致T细胞在淋巴器官和骨髓中隔离。我们在原发GBM患者队列中证实了这些发现,并发现在接受类固醇治疗之前,循环淋巴细胞与肿瘤体积呈负相关。最后,我们证明外周血淋巴细胞含量随无进展生存期和总生存期而变化,且与肿瘤体积、类固醇使用或分子谱无关。结论:这些数据表明,在干预之前,肿瘤体积增加与全身免疫功能降低相对应,并且在考虑类固醇治疗时,外周血淋巴细胞计数具有预后意义。

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
胶质母细胞瘤(GBM)患者在接受标准治疗(手术切除和类固醇)后,这些干预措施如何影响抗肿瘤免疫反应?
核心机制
手术切除和类固醇治疗导致循环T细胞减少,部分原因是CCR7表达降低,导致T细胞隔离在淋巴器官和骨髓中。
主要证据
小鼠模型(GL261和CT-2A)显示手术切除后外周血T细胞减少,骨髓CD8+ T细胞增加;流式细胞术证实CCR7表达降低;在95例患者队列中验证了未经类固醇治疗的患者外周血淋巴细胞计数与肿瘤体积呈负相关,且初始淋巴细胞计数与无进展生存期和总生存期相关。
研究意义
研究强调手术和类固醇使用对GBM免疫抑制的影响,并建议在未来的免疫治疗试验设计中考虑这些因素,可能有助于识别更可能从免疫治疗中获益的患者。

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

建立小鼠手术切除模型

开发一个模拟GBM患者标准治疗(手术切除和类固醇)的临床相关小鼠模型。

将GL261或CT-2A细胞颅内注射到C57BL/6J小鼠中,7天后进行手术切除或模拟切除,术后给予地塞米松或PBS。

2

MRI监测肿瘤体积与水肿

在手术前后及术后第7天评估肿瘤体积和水肿变化,以验证手术切除效果和地塞米松的作用。

在肿瘤接种后7天(术前)、术后24小时和术后14天进行T2加权MRI扫描,使用BrainLab软件量化肿瘤体积和水肿评分。

3

流式细胞术分析免疫表型

检测手术切除和类固醇治疗对系统性和局部免疫细胞群的影响,特别是T细胞的变化。

在术后第7天收集血液、脾脏、骨髓、肿瘤和非肿瘤皮层,进行流式细胞术分析,包括淋巴和髓系panel。

4

T细胞迁移机制分析

探讨手术切除后循环T细胞减少的机制,特别是CCR7表达的变化。

通过高维流式细胞术分析CD4和CD8 T细胞上CCR7、CD62L、CXCR3、CXCR4、LFA1和PD-1的表达。

5

患者队列验证

验证小鼠模型中发现的外周血淋巴细胞计数与肿瘤体积的相关性,以及淋巴细胞计数对生存的预测价值。

分析95例原发GBM患者的术前CBC w/ diff和MRI数据,将患者分为术前未接受类固醇治疗(n=61)和接受类固醇治疗(n=34)两组,进行相关性分析和Cox回归生存分析。

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培养基----
聚维酮碘Medline53329-945-09
地塞米松Sigma-Aldrich4 µg
可固定蓝色死细胞染色试剂盒Thermo Fisher ScientificL23105
Fc受体阻断剂Miltenyi Biotec130-092-575
抗Ly6C抗体Biolegend128024
抗Ly6G抗体Biolegend127618
抗CD11b抗体Biolegend101212
抗CD68抗体Biolegend137024
抗I-A/I-E抗体Biolegend107606
抗CD11c抗体Biolegend117330
抗CD3抗体Biolegend100330
抗CD4抗体Biolegend100422
抗CD8抗体Biolegend100712
抗NK1.1抗体Biolegend108741
抗CD45抗体Biolegend103132
抗Ki-67抗体Biolegend652404
异氟烷Kent Scientific--
生理监测系统SA Instruments--
BrainLab 3.0软件BrainLab--

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
手术切除模型
肿瘤细胞类型和数量(20,000个细胞/5 μl),小鼠品系(C57BL/6J)和年龄(6周),手术时间(肿瘤接种后7天),麻醉和镇痛方案(异氟烷、丁丙诺啡),抗生素和镇痛药饮水补充(新霉素500 μg/ml,布洛芬200 μg/ml)
阅读提示:Materials and Methods: Syngenic Tumor Resection Models
药物治疗
地塞米松剂量(4 μg/天/只,腹腔注射)和给药频率(每日),对照组PBS
阅读提示:Materials and Methods: Syngenic Tumor Resection Models
MRI成像
MRI时间点(术前、术后24小时和14天),扫描参数(7 T,T2-TURBO RARE,FOV=1.8×1.8 cm),体积分析软件(BrainLab 3.0)
阅读提示:Materials and Methods: MRI, Edema Scoring
流式细胞术
时间点(术后7天),样本类型(血液、脾脏、骨髓、肿瘤和非肿瘤皮层),抗体panel和克隆号,活/死染色试剂盒,数据采集和分析软件(FlowJo v10)
阅读提示:Materials and Methods: Flow Cytometry
患者队列验证
患者纳入标准(术前有MRI和CBC w/ diff),类固醇使用分组(术前未用类固醇n=61,术前用类固醇n=34),统计方法(Pearson相关,Cox模型,AIC模型选择)
阅读提示:Results: Steroid-naïve GBM patients..., Methods: Statistics