WEE1抑制通过激活ERV和dsRNA通路诱导抗肿瘤免疫

WEE1 inhibition induces anti-tumor immunity by activating ERV and the dsRNA pathway

作者信息Ensong Guo, Rourou Xiao, Yifan Wu, Funian Lu, Chen Liu, Bin Yang, Xi Li, Yu Fu, Zizhuo Wang, Yuan Li, Yuhan Huang, Fuxia Li, Xue Wu, Lixin You, Tianyu Qin, Yiling Lu, Xiaoyuan Huang, Ding Ma, Gordon B Mills, Chaoyang Sun, Gang Chen
PMID34825915
期刊J Exp Med
发布时间2022-01-03
DOI10.1084/jem.20210789

实验完整度

包含体外细胞系实验、体内同系小鼠模型、类器官培养、组学分析(RNA-seq、ChIP-seq)、功能验证(siRNA敲低、回补实验)和机制验证。

主要模型

卵巢癌细胞系(OV90、OVCAR4、ID8等) 同系小鼠肿瘤模型(ID8、MC38) 患者来源的肿瘤球体(PDOS) CT26和B16同系小鼠模型

重点核对

WEE1抑制剂AZD1775的浓度与处理时间(如500 nM、48-72小时) 细胞系类型(如HCT116-Dual、OV90、ID8等) siRNA敲低的相关基因(WEE1、SETDB1、FOXM1、MAVS、DDX58等) 体内实验中AZD1775剂量(60 mg/kg/d)和给药方式(口服)

摘要

靶向治疗与免疫检查点阻断(ICB)是扩大受益人群或阻断耐药出现的极具吸引力的联合策略。我们证明,靶向WEE1通过双链RNA(dsRNA)病毒防御通路上调免疫信号,并随后对免疫检查点阻断产生响应,即使在cGAS/STING缺陷的肿瘤中也是如此,这是多种癌症类型中的典型表型。WEE1抑制通过下调FOXM1解除SETDB1/H3K9me3的抑制,从而增加内源性逆转录病毒元件(ERVs)的表达。ERVs触发dsRNA应激和干扰素反应,在多种肿瘤模型中增加抗肿瘤T细胞的募集,同时PD-L1升高。此外,WEE1抑制与PD-L1阻断联合在CD8+ T细胞依赖的方式下诱导了显著的肿瘤消退。WEE1抑制诱导的病毒防御特征为患者选择WEE1和ICB联合治疗提供了一个潜在的信息丰富的生物标志物。WEE1抑制刺激抗肿瘤免疫并增强对ICB的敏感性,为WEE1抑制剂和ICB联合治疗的临床试验提供了理论依据。

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
WEE1抑制如何通过调节ERV表达和dsRNA通路来影响抗肿瘤免疫及免疫检查点阻断的疗效。
核心机制
WEE1抑制通过下调FOXM1,减少SETDB1表达和H3K9me3水平,从而解除对ERVs的表观遗传抑制,导致ERV转录和dsRNA积累,激活MAVS/DDX58介导的干扰素信号通路,进而促进T细胞浸润并上调PD-L1表达。
主要证据
在多种卵巢癌细胞系和同系小鼠模型中,AZD1775处理增加ERV表达、dsRNA积累、干扰素刺激基因(ISGs)表达和PD-L1水平;siRNA敲低MAVS或DDX58能阻断这些效应;联合AZD1775和抗PD-L1治疗在CD8+ T细胞依赖的方式下显著抑制肿瘤生长。
研究意义
该研究为WEE1抑制剂与免疫检查点阻断联合治疗癌症提供了合理的理论依据,并提示FOXM1、SETDB1及干扰素通路激活状态可作为预测联合治疗反应的潜在生物标志物。

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

筛选诱导IFN信号的靶向抑制剂

确定哪些靶向抑制剂能激活干扰素(IFN)信号通路。

使用HCT116-Dual报告细胞系检测多种激酶抑制剂处理后IRF和NF-κB的活性,发现WEE1抑制剂AZD1775诱导IFN信号最强。

2

验证WEE1抑制在体外激活IFN信号和ISGs

验证AZD1775是否能在卵巢癌细胞中激活IFN信号通路及下游基因表达。

通过RNA-seq和RT-qPCR检测AZD1775处理后的ID8和OV90细胞,分析ISGs和抗原加工提呈相关基因的表达变化。

3

评估体内抗肿瘤效应和T细胞浸润

评估AZD1775在免疫健全和免疫缺陷小鼠中的抗肿瘤作用是否依赖于T细胞。

在C57BL/6和NOD/SCID小鼠中建立ID8肿瘤模型,给予AZD1775治疗,监测肿瘤生长、生存期及肿瘤浸润淋巴细胞。

4

证实WEE1抑制诱导ERV表达和dsRNA积累

验证AZD1775是否通过诱导ERV转录和dsRNA形成来激活IFN信号。

通过RepeatMasker分析RNA-seq数据,RT-qPCR验证ERV表达,并使用J2抗体免疫荧光检测dsRNA积累,以及SDD-AGE检测MAVS聚合。

5

确定dsRNA传感器通路介导IFN激活

鉴别介导AZD1775诱导IFN信号的dsRNA传感器。

在OVCAR4细胞中敲低cGAS、STING、MAVS、DDX58、IFIH1和TLR3,检测ISG表达和NanoString免疫谱。

6

探究SETDB1和H3K9me3在ERV去抑制中的作用

阐明AZD1775如何通过表观遗传修饰调控ERV表达。

Western blot检测SETDB1和H3K9me3水平,ChIP-seq分析H3K9me3在全基因组尤其是LTR区域的分布,并结合RNA-seq分析。

7

验证FOXM1对SETDB1的转录调控

确认FOXM1是否直接调控SETDB1表达,从而影响ERV和IFN信号。

使用RPPA分析AZD1775对FOXM1通路的影响,ChIP-qPCR验证FOXM1与SETDB1启动子的结合,以及FOXM1过表达和敲低对相关表型的影响。

8

证明PD-L1上调是由IFN信号介导

验证AZD1775诱导的PD-L1表达依赖于IFN信号通路。

Western blot和流式细胞术检测PD-L1表达,使用JAK抑制剂ruxolitinib阻断IFN信号,检测下游STAT1和PD-L1的变化。

9

评估联合治疗在体内模型的疗效

验证AZD1775与抗PD-L1联合治疗在同系小鼠模型中的抗肿瘤效果及机制。

在ID8、MC38等模型中评估联合治疗的肿瘤生长抑制和生存期,并分析肿瘤浸润免疫细胞表型。

10

探索预测AZD1775反应的生物标志物

寻找能预测AZD1775敏感性的分子标志物。

通过AZD1775耐药细胞系、44个癌细胞系筛选、患者来源器官型肿瘤球体(PDOS)培养,以及公共数据库分析,评估FOXM1、SETDB1表达与药物敏感性的关联。

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
AZD1775Selleck ChemicalsS1525
AZD7762Selleck ChemicalsS1532
McCoy's 5a培养基----
RPMI-1640培养基----
DMEM培养基----
胎牛血清----
QUANTI-Blue检测试剂InvivoGenrep-qbs
QUANTI-Luc检测试剂InvivoGenrep-qlc1
RNA提取试剂盒TIANGENDP419
RevertAid第一链cDNA合成试剂盒Thermo Fisher ScientificK1622
SYBR Green预混液VazymeR223-01
RIPA裂解液ServicebioG2002
cOmplete、Mini、无EDTA蛋白酶抑制剂混合物Roche05892970001
磷酸酶抑制剂ServicebioG2007
考马斯亮蓝BeyotimeST1119
SDS-PAGE凝胶BioSci8012011
PVDF膜Cytiva Life Sciences10600023
Pierce ECL蛋白质印迹底物Thermo Fisher Scientific32209
WEE1抗体Proteintech14375-1-AP
β-微管蛋白抗体ABclonalAC021
MAVS抗体Santa Cruz Biotechnologysc-365334
STING抗体Cell Signaling Technology13647
cGAS抗体Santa Cruz Biotechnologysc-515777
RIG-I/DDX58抗体Cell Signaling Technology3743
SETDB1抗体Abcamab12317
FOXM1抗体Abcamab180710
三甲基化组蛋白H3K9抗体Abcamab176916
二甲基化组蛋白H3K9抗体Abcamab32521
组蛋白H3抗体ABclonalA2348
PD-L1抗体Abcamab205921
STAT1抗体Cell Signaling Technology9172
磷酸化STAT1 (Tyr701)抗体Cell Signaling Technology7649
CD3抗体Abcamab5690
CD4抗体Abcamab183685
CD8抗体Cell Signaling Technology98941
Foxp3抗体Cell Signaling Technology12653
免疫组织化学试剂盒ServicebioG1216-200T
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher ScientificL3000015
聚肌胞苷酸Sigma-AldrichP9582
小干扰RNASigma-Aldrich见表2
GV493载体Genechem Inc.--
嘌呤霉素Thermo Fisher ScientificL3000015
nCounter免疫学检测面板(人V2)NanoStringXT-CSO-HIM2-12
TruSeq ChIP文库制备试剂盒Illumina--
SimpleChIP酶促染色质免疫沉淀试剂盒(磁珠)Cell Signaling Technology9003
DNeasy血液和组织试剂盒QIAGEN69504
TruSeq DNA甲基化试剂盒IlluminaFC-151-1002
PhiX基因组DNA对照Illumina--
血液和细胞培养DNA中量提取试剂盒QIAGEN13343
MethylFlash全球DNA甲基化(5-mC)ELISA检测EpiGentekP-1030-96
肿瘤解离试剂盒Miltenyi Biotec4035581
染色缓冲液BD Biosciences4032357
CD45抗体BD Biosciences557659
CD3抗体BD Biosciences555275
CD4抗体BD Biosciences563151
CD8a抗体BD Biosciences553030
CD11c抗体BD Biosciences558079
CD279抗体BD Biosciences744546
CD274抗体BD Biosciences741014
MHCII抗体BD Biosciences746197
Foxp3抗体BD Biosciences560401
Ki-67抗体BD Biosciences561283
颗粒酶B抗体Ebioscience46-8898-82
IFN-γ抗体BD Biosciences563376
白细胞激活混合物BD Biosciences550583
CD8a磁珠Miltenyi Biotec130-117-044
CFSE染料TOPSCIENCE150347-59-4
抗CD28抗体BD PharMingen555725
白介素-2BD PharMingen554562
抗CD3e抗体BD PharMingen555329
细胞计数试剂盒-8Dojindo LaboratoriesCK04
3D细胞培养芯片AIM BiotechDAX-1
组织解离试剂盒Miltenyi Biotec130-095-929
AO/PI染色液Nexcelom BioscienceCS2-0106
抗小鼠PD-L1抗体(B7-H1;克隆:10F.9G2)Bio X CellBE0101
抗小鼠CD8α抗体(克隆:2.43)Bio X CellBE0061
鲁索利替尼Selleck ChemicalsS1525
去羟肌苷----
FDI-6----
NB55----

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、培养基类型、血清浓度、抗生素使用
阅读提示:Materials and methods: Cell lines
药物处理
AZD1775浓度(常用500 nM)、处理时间(48-72小时)
阅读提示:Materials and methods: Cell lines, Results sections
体外IFN信号检测
细胞系(HCT116-Dual)、处理时间(48小时)、检测IRF/NF-κB活性的试剂
阅读提示:Materials and methods: IFN pathway response detection by HCT116-Dual assay
基因敲低/过表达
siRNA序列、转染试剂、转染浓度(100 µM)、处理时间
阅读提示:Materials and methods: Gene interference and ectopic expression
体内动物模型
小鼠品系、年龄、性别、肿瘤细胞接种数量、药物剂量(AZD1775 60 mg/kg/d)、给药途径、给药方案(5天用药/2天停药)
阅读提示:Materials and methods: Animal studies, In vivo drug studies, ID8 xenografts, MC38, B16, and CT26 xenografts
体内免疫分析
肿瘤解离方法、抗体组合、流式细胞术分析参数
阅读提示:Materials and methods: Flow cytometry
生物标志物分析
细胞系AZD1775敏感性筛选、患者样本IHC评分标准、CTRP数据库分析
阅读提示:Results: FOXM1, SETDB1, and IFN pathway activation may be informative biomarkers for response to AZD1775