靶向AKR1B1重编程肿瘤相关巨噬细胞以增强抗肿瘤免疫

Targeting AKR1B1 reprograms tumor-associated macrophages to enhance antitumor immunity

作者信息Yuqing Liu, Chao Zhou, Yabin Tang, Huimin Lei, Ayinazhaer Aihemaiti, Hongyu Liu, Peichen Zou, Junting Xie, Xu Guo, Ruixue Xia, Bao-Hui Han, Hongzhuan Chen, Liang Zhu
PMID41592892
发布时间2026-01-27
DOI10.1136/jitc-2025-014043

实验完整度

包含细胞系体外实验、BMDM体外共培养、4T1/LLC/E0771小鼠模型、Akr1b3基因敲除小鼠、患者样本队列分析及RNA-seq、代谢组学等多层级验证。

主要模型

4T1乳腺癌小鼠模型 LLC肺癌小鼠模型 E0771乳腺癌小鼠模型 Akr1b3基因敲除小鼠来源的骨髓来源巨噬细胞

重点核对

依帕司他给药剂量80 mg/kg,每日一次,口服 巨噬细胞清除使用氯膦酸盐脂质体,150 µL(7 mg/mL)每3-4天一次 CCR5拮抗剂马拉维罗剂量15 mg/kg,瘤内注射 抗PD-1抗体(克隆RMP1-14)剂量200 µg/小鼠,腹腔注射 4T1和LLC肿瘤模型中每组小鼠数量n=5

摘要

背景:肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)是免疫抑制性肿瘤微环境(TME)的关键驱动因素,从而限制了免疫检查点抑制剂(ICIs)的疗效。然而,其潜在机制仍不清楚。方法:采用遗传(Akr1b3基因敲除)和药理学(依帕司他)方法,在体外和体内研究醛酮还原酶家族1成员B1(AKR1B1)抑制对TAMs和T细胞功能的影响。通过RNA测序、流式细胞术、免疫荧光染色和共培养实验获得机制见解。为评估治疗相关性,使用4T1乳腺癌和LLC肺癌小鼠模型评估依帕司他对肿瘤生长、免疫浸润和T细胞反应的影响。在三阴性乳腺癌(TNBC)和肺腺癌(LUAD)患者队列中验证了临床相关性。结果:AKR1B1在TAMs中高表达,并与CD8+ T细胞功能障碍相关。靶向AKR1B1通过重编程TAMs增强抗肿瘤免疫。机制上,AKR1B1通过谷胱甘肽/活性氧轴调节巨噬细胞代谢,抑制核因子κB激活并下调C-C基序趋化因子配体5(CCL5)的产生,从而诱导CD8+ T细胞功能障碍并建立免疫抑制性TME。通过基因敲除或选择性药理学阻断抑制AKR1B1,可将TAMs重编程为免疫刺激性表型,增强CCL5–CCR5(C-C基序趋化因子受体5)信号,恢复CD8+ T细胞效应功能,并增强抗肿瘤免疫。临床上,高AKR1B1表达与TNBC和LUAD的不良预后和免疫抑制相关。值得注意的是,靶向AKR1B1可改善乳腺癌和肺癌模型中对ICIs的反应。结论:AKR1B1是TAM介导的免疫抑制的关键调节因子,并突出其增强ICIs疗效的治疗潜力。

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
AKR1B1在肿瘤相关巨噬细胞中表达,是否通过调节巨噬细胞极化促进免疫抑制性肿瘤微环境,从而影响抗肿瘤免疫及免疫检查点抑制剂疗效?
核心机制
AKR1B1通过谷胱甘肽/活性氧轴抑制NF-κB信号,下调CCL5产生,导致CD8+ T细胞功能障碍;抑制AKR1B1可恢复NF-κB活性,增加CCL5-CCR5信号,促进CD8+ T细胞效应功能。
主要证据
在4T1和LLC小鼠模型中,依帕司他抑制肿瘤生长并增加M1/M2巨噬细胞比例及CD8+ T细胞功能;体外BMDM共培养实验显示AKR1B1抑制促进T细胞活化;患者队列中AKR1B1高表达与不良预后相关。
研究意义
作者提出AKR1B1是TAM介导免疫抑制的关键调节因子,可作为增强免疫检查点抑制剂疗效的潜在药物靶点,为现有AKR1B1抑制剂的药物重定向提供机会。

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

评估AKR1B1在免疫细胞中的表达及与预后的相关性

确定AKR1B1在肿瘤免疫微环境中的表达模式及其与患者预后的关联。

利用TCGA数据库分析AKR1B1表达与免疫浸润的相关性,并在TNBC和LUAD患者队列中进行免疫荧光染色检测AKR1B1表达。

2

检测AKR1B1抑制对肿瘤生长的体内影响

验证药理学抑制AKR1B1是否抑制肿瘤生长。

在4T1和LLC同系小鼠模型中,给予依帕司他治疗,测量肿瘤体积和重量。

3

分析AKR1B1抑制对肿瘤微环境中免疫细胞的影响

确定AKR1B1抑制对免疫细胞浸润和功能的影响。

通过流式细胞术分析肿瘤浸润免疫细胞亚群,包括CD8+ T细胞、巨噬细胞极化和效应分子表达。

4

验证AKR1B1抑制的抗肿瘤效应是否依赖巨噬细胞

确定巨噬细胞是AKR1B1抑制介导抗肿瘤免疫的关键细胞类型。

使用氯膦酸盐脂质体清除巨噬细胞后,观察依帕司他的抗肿瘤效果;并将Akr1b3-/- BMDMs与肿瘤细胞共植入野生型小鼠,检测肿瘤生长和免疫反应。

5

评估AKR1B1抑制对巨噬细胞极化的影响

探究AKR1B1抑制是否将巨噬细胞重编程为M1样表型。

在体外,用肿瘤条件培养基处理BMDMs,给予依帕司他或使用Akr1b3-/- BMDMs,检测M1/M2标志物表达。

6

阐明AKR1B1介导免疫抑制的分子机制

确定AKR1B1调控巨噬细胞极化和T细胞功能的信号通路。

通过RNA-seq、Western blot、代谢组学等,分析NF-κB信号、GSH/ROS代谢及CCL5表达。

7

验证CCL5-CCR5轴在抗肿瘤免疫中的作用

确定CCL5-CCR5轴是否介导AKR1B1抑制增强T细胞功能的效应。

在体外共培养和体内模型中,使用CCR5拮抗剂或抗CCL5抗体处理,观察对CD8+ T细胞功能的影响。

8

评估AKR1B1抑制与免疫检查点抑制剂联合治疗的疗效

评估依帕司他与抗PD-1联合治疗是否增强抗肿瘤效果。

在4T1和LLC模型中,单独或联合使用依帕司他和抗PD-1抗体,监测肿瘤生长和免疫指标。

9

临床样本验证

验证AKR1B1表达与患者预后及免疫抑制的相关性。

在TNBC和LUAD患者队列中,检测AKR1B1表达与巨噬细胞浸润、分期及总生存期的关联。

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
杜尔贝科改良伊格尔培养基BasalMediaL110KJ
胎牛血清BI04-001-1A
青霉素-链霉素BasalMediaS110JV
支原体检测试剂VazymeD101
脂质体转染试剂3000Thermo Fisher ScientificL3000015
IncuCyte ZOOM活细胞分析系统Essen BioScience--
细胞计数试剂盒-8Proteintech--
羧基荧光素二醋酸琥珀酰亚胺酯BioLegend423801
Annexin V-APC/PI凋亡检测试剂盒MultiSciencesAP107
ROS染色工作液MCEHY-D0940
巨噬细胞集落刺激因子----
抗CD3抗体BioLegend145-2C11
抗CD28抗体BioLegend37N
β-巯基乙醇----
4-羟乙基哌嗪乙磺酸----
莫能霉素BD55472
依帕司他----
马拉维罗MCE--
抗PD-1抗体Bio X CellBE0146
脱氧核糖核酸酶IRoche--
胶原酶IVSigma Aldrich--
Zombie Aqua可固定活力染料试剂盒BioLegend--
抗CD16/32抗体BioLegend93
BD LSRFortessa X-20流式细胞仪BD--
FlowJo软件----
双荧光素酶报告基因检测系统BeyotimeRG027
液相色谱-串联质谱联用----
RNAFastPure细胞/组织总RNA提取试剂盒V2VazymeRC112
HiScript III一步法逆转录预混液VazymeR333
Taq Pro通用SYBR qPCR预混液VazymeQ712
LightCycler 480实时荧光定量PCR仪Roche--
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific23225
聚偏二氟乙烯膜Millipore--
化学发光底物Thermo Fisher Scientific34095
Odyssey FC成像系统LI-COR Biosciences--
IL-12p70、CCL3、CCL4和CCL5 ELISA试剂盒Multisciences--
小鼠细胞因子芯片试剂盒R&D SystemsARY006
抗颗粒酶B抗体Abcamab255598
抗CD8抗体Abcamab37291
抗iNOS抗体Abcamab37291
抗CD206抗体Cell Signaling77699
抗CD68抗体Abcamab955
抗AKR1B1抗体Abcamab75236
DyLight 488标记二抗Thermo--
DyLight 594标记二抗Thermo--
Leica正置显微镜Leica Microsystems--
柠檬酸盐缓冲液MXBMVS-0101

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
细胞培养
细胞系来源、培养基、FBS浓度、抗生素使用
阅读提示:Methods: Cell lines and cell culture
小鼠模型
小鼠品系、年龄、性别、肿瘤细胞系、接种数量和部位
阅读提示:Methods: Mouse tumor models and treatment regimen
药物处理
依帕司他剂量和给药途径(80 mg/kg,口服),治疗起始时间
阅读提示:Methods: Mouse tumor models and treatment regimen
巨噬细胞清除
氯膦酸盐脂质体剂量(150 µL,7 mg/mL)和给药频率
阅读提示:Methods: Mouse tumor models and treatment regimen
CCR5拮抗剂处理
马拉维罗剂量(15 mg/kg)和给药途径(瘤内注射)
阅读提示:Methods: Mouse tumor models and treatment regimen
免疫细胞分析
流式抗体克隆、染色方案、仪器设置
阅读提示:Methods: Flow cytometry staining and analysis
BMDM生成
BMDM来源(WT或Akr1b3-/-)、M-CSF浓度(20 ng/mL)、培养时间
阅读提示:Methods: Generation of naïve bone marrow-derived macrophages and stimulation
RNA-seq分析
测序平台、比对工具、差异表达筛选标准(adjusted p<0.01)
阅读提示:Methods: RNA sequencing and data analysis
代谢组学分析
样品制备、色谱质谱参数、代谢物鉴定平台
阅读提示:Methods: Liquid chromatography with tandem mass spectrometry and data analysis
生存分析
患者队列、分组标准(中位数)、统计方法(Cox回归)
阅读提示:Methods: Survival analysis using the TIDE database