β-Catenin诱导PD-L1的转录表达以促进胶质母细胞瘤免疫逃逸

β-Catenin induces transcriptional expression of PD-L1 to promote glioblastoma immune evasion

作者信息Linyong Du, Jong-Ho Lee, Hongfei Jiang, Chengde Wang, Silu Wang, Zhihong Zheng, Fei Shao, Daqian Xu, Yan Xia, Jing Li, Yanhua Zheng, Xu Qian, Xinjian Li, Hyung-Ryong Kim, Dongming Xing, Pengyuan Liu, Zhimin Lu, Jianxin Lyu
PMID32860047
期刊J Exp Med
发布时间2020-11
DOI10.1084/jem.20191115

实验完整度

包含体外细胞实验、共培养实验、颅内小鼠模型、临床标本分析及TCGA数据,并进行了功能验证(敲低/过表达)和机制验证(ChIP、报告基因)。

主要模型

U87/EGFR胶质母细胞瘤细胞 U87/EGFRvIII胶质母细胞瘤细胞 GL261小鼠胶质瘤细胞 C57BL/6小鼠颅内移植瘤模型

重点核对

Wnt3A处理浓度为20 ng/ml EGF处理浓度为100 ng/ml MK2206处理浓度为5 µM LY294002处理浓度为20 µM 颅内注射细胞数为10^5

摘要

癌细胞中PD-L1的上调有助于肿瘤细胞逃避免疫监视。在此,我们显示Wnt配体和活化的EGFR诱导β-catenin/TCF/LEF复合物结合CD274基因启动子区域,从而诱导PD-L1表达,其中AKT激活发挥重要作用。β-Catenin缺失、AKT抑制或PTEN表达降低肿瘤细胞中PD-L1的表达,增强CD8+ T细胞的活化和肿瘤浸润,并减少肿瘤生长,同时延长小鼠生存期。临床可用的AKT抑制剂与抗PD-1抗体联合治疗可克服肿瘤免疫逃逸并显著抑制肿瘤生长。此外,在人胶质母细胞瘤标本中,AKT介导的β-catenin S552磷酸化和核β-catenin与PD-L1表达呈正相关,与CD8+ T细胞肿瘤浸润呈负相关,突出了β-catenin激活在肿瘤免疫逃逸中的临床意义。

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
Wnt/EGFR信号通路是否通过β-catenin调控PD-L1表达并促进胶质母细胞瘤免疫逃逸?
核心机制
EGFR激活和Wnt信号通过AKT磷酸化β-catenin S552,促进β-catenin/TCF/LEF复合物结合CD274启动子,转录上调PD-L1表达,从而抑制CD8+ T细胞功能,促进肿瘤免疫逃逸。
主要证据
体外实验显示Wnt3A和EGF诱导β-catenin/TCF/LEF结合CD274启动子并上调PD-L1;小鼠颅内模型显示β-catenin缺失或AKT抑制减少PD-L1表达、增加CD8+ T细胞浸润并抑制肿瘤生长;人GBM标本中β-catenin S552磷酸化与PD-L1表达正相关,与CD8+ T细胞浸润负相关。
研究意义
为改善靶向治疗和PD-1/PD-L1阻断疗法的临床反应率和疗效提供了分子基础。

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

临床标本相关性分析

评估核β-catenin、PD-L1表达与CD8+ T细胞浸润及胶质瘤分级的关系。

对20例II级、20例III级、50例IV级胶质瘤标本进行IHC染色,评分并进行相关性分析。

2

体外验证Wnt/EGFR诱导PD-L1表达

验证Wnt配体和EGFR激活是否通过β-catenin上调PD-L1表达。

用Wnt3A或EGF处理多种肿瘤细胞,检测PD-L1 mRNA和蛋白水平;用β-catenin shRNA敲低或CA β-catenin过表达验证其必要性。

3

验证AKT/β-catenin通路机制

证明AKT激活通过β-catenin S552磷酸化上调PD-L1表达。

使用MK2206(AKT抑制剂)、LY294002(PI3K抑制剂)、PTEN过表达或敲低、myr-AKT1过表达,检测对β-catenin磷酸化和PD-L1表达的影响。

4

验证β-catenin/TCF/LEF结合CD274启动子

证明β-catenin/TCF/LEF复合物直接结合CD274启动子并增强转录。

构建CD274启动子荧光素酶报告基因(WT和突变TCF/LEF结合位点),进行ChIP实验检测β-catenin和LEF-1结合。

5

体外共培养验证T细胞抑制

验证肿瘤细胞PD-L1表达对T细胞活化的抑制作用。

将Wnt3A预处理的GL261或U251细胞与活化的CD8+ T细胞或Jurkat T细胞共培养,检测IL-2和IFNγ表达。

6

小鼠颅内移植瘤模型评估体内效果

评估β-catenin/PD-L1通路对肿瘤生长、免疫浸润和生存期的影响。

将GL261-FL细胞(不同基因修饰)颅内注射到C57BL/6小鼠,监测肿瘤生长和生存期;并进行MK2206和抗PD-1抗体治疗。

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
Wnt3A蛋白R&D Systems5036-WN-010
表皮生长因子EMD Millipore01-407
MK-2206Selleck ChemicalsS1078
LY294002LC LaboratoriesL-7988
佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯Sigma-AldrichP8139
离子霉素Sigma-AldrichI3909
D-荧光素Cayman14681
HyFect转染试剂Denville ScientificE2650
抗β-catenin抗体Santa Cruz Biotechnologysc-7963
抗PD-L1抗体Cell Signaling Technology13684
抗AKT抗体Cell Signaling Technology9272
抗磷酸化AKT(T308)抗体Cell Signaling Technology4056
抗磷酸化AKT(S473)抗体Cell Signaling Technology4060
抗PTEN抗体Cell Signaling Technology9559
抗LEF-1抗体Cell Signaling Technology76010
抗CD8α抗体Cell Signaling Technology98941
抗人CD8抗体Abcamab17147
PD-L1 PE偶联抗体Thermo Fisher Scientific12-5983-42
抗小鼠PD-1抗体Bio X CellBE0146
抗小鼠PD-L1抗体Bio X CellBE0101
CD4+ T细胞分离试剂盒Miltenyi Biotec--
CD8+ T细胞分离试剂盒Miltenyi Biotec--
ELISpot试剂盒R&D Systems--
SimpleChIP酶法染色质免疫沉淀试剂盒Cell Signaling Technology9003
pGL3-Basic载体Promega--
pRL-TK载体Promega--
双荧光素酶报告基因检测系统Promega--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
DMEM培养基----
DMEM/F12培养基----
牛血清HyClone--
B27添加剂----
碱性成纤维细胞生长因子----
BD FACSCelesta流式细胞仪BD Biosciences--
IVIS 100成像系统Xenogen--
Living Image软件Xenogen--
VECTASTAIN ABC试剂盒Vector Laboratories--
裂解缓冲液----
Image Lab软件Bio-Rad--
CFX96实时荧光定量PCR检测系统Bio-Rad--
抗FLAG抗体Sigma-AldrichF3165
抗HA抗体Sigma-AldrichH6908
抗微管蛋白抗体Sigma-AldrichT6074
抗颗粒酶B抗体Abcam--
抗活性β-catenin抗体Cell Signaling Technology8814
抗H2-KD抗体Santa Cruz Biotechnologysc-53852
抗CD8抗体(克隆2.43)----
抗CD3e抗体Thermo Fisher Scientific145-C11
抗CD4抗体Thermo Fisher ScientificGK1.5
抗CD8抗体Thermo Fisher Scientific53-6.7
Histopaque-1077分离液Sigma-Aldrich--
红细胞裂解液Beyotime--
嘌呤霉素EMD Biosciences540222
G418EMD Biosciences345810
正常兔免疫球蛋白Santa Cruz Biotechnologysc-2027
正常小鼠免疫球蛋白Santa Cruz Biotechnologysc-2025
QuikChange定点突变试剂盒Stratagene--
异氟烷----

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
体外细胞处理
Wnt3A、EGF浓度和处理时间;MK2206、LY294002浓度和处理时间;血清饥饿时间。
阅读提示:Figure 1 and Figure 2 legends
基因敲低/过表达
shRNA靶序列和稳定表达细胞构建;CA β-catenin、myr-AKT1、PTEN表达质粒使用。
阅读提示:Materials and methods:DNA constructs and mutagenesis
启动子报告基因和ChIP
CD274启动子片段长度和突变位点;抗体和引物序列。
阅读提示:Materials and methods:Luciferase reporter assay and ChIP assay
共培养实验
T细胞活化条件(PMA/ionomycin浓度和时间);共培养比例和时长。
阅读提示:Materials and methods:Co-culture experiments
小鼠颅内模型
细胞注射数量、体积、小鼠品系和性别;给药方案(MK2206和抗体剂量、途径、时间)。
阅读提示:Materials and methods:Animal experiments
临床标本分析
GBM标本来源、IHC评分标准、抗体、相关性分析方法。
阅读提示:Materials and methods:IHC analysis and scoring
TCGA数据分析
数据来源、PTEN突变定义、CD274表达标准化方法和统计检验。
阅读提示:Materials and methods:TCGA analyses