树突状细胞中YTHDF1缺失通过STING依赖的I型干扰素产生增强放疗诱导的抗肿瘤免疫

YTHDF1 loss in dendritic cells potentiates radiation-induced antitumor immunity via STING-dependent type I IFN production

作者信息Chuangyu Wen, Liangliang Wang, András Piffkó, Dapeng Chen, Xianbin Yu, Katarzyna Zawieracz, Jason Bugno, Kaiting Yang, Emile Z Naccasha, Fei Ji, Jiaai Wang, Xiaona Huang, Stephen Y Luo, Lei Tan, Bin Shen, Cheng Luo, Megan E McNerney, Steven J Chmura, Ainhoa Arina, Sean Pitroda, Chuan He, Hua Laura Liang, Ralph R Weichselbaum
PMID39325547
发布时间2024-12
DOI10.1172/JCI181612

实验完整度

包含患者样本分析、多种小鼠肿瘤模型(MC38、B16-OZ、B16-OVA)、体外BMDC实验、功能验证(ELISPOT、流式)及机制验证(WB、IP、RIP-qPCR)等至少两个独立证据层级。

主要模型

MC38结肠癌小鼠模型 B16-OZ黑色素瘤小鼠模型 B16-OVA黑色素瘤小鼠模型 骨髓来源树突状细胞(BMDC) 转移性非小细胞肺癌患者PBMC样本

重点核对

RT诱导DC中YTHDF1表达依赖于STING/IFN-I信号(Ifnar1-KO、Sting-KO小鼠验证) Ythdf1缺失增强DCs交叉呈递能力及CD8+ T细胞抗肿瘤免疫(OT-I ELISPOT、CD8+ T细胞耗竭) YTHDF1通过增加溶酶体组织蛋白酶A/B降解STING蛋白(E64抑制、co-IP验证) YTHDF1抑制剂SAC模拟Ythdf1缺失效果(SAC处理BMDC) DC疫苗(Ythdf1-KO或SAC处理)增强RT及RT+anti-PD-L1疗效(B16-OVA模型)

摘要

RNA N6-甲基腺苷(m6A)阅读器YTHDF1与癌症的发生和进展有关。我们发现放疗(RT)增加了癌症患者PBMCs中树突状细胞(DCs)的YTHDF1表达,但在其他检测的免疫细胞中未发现此现象。DCs中YTHDF1表达升高与接受RT的患者预后不良相关。我们发现,在多种小鼠癌症模型中,DC中Ythdf1缺失通过增强DCs的交叉呈递能力来增强电离辐射(IR)的抗肿瘤效果。机制上,IR通过干扰素基因刺激因子/I型干扰素(STING/IFN-I)信号通路上调DCs中YTHDF1的表达。YTHDF1反过来通过增加溶酶体组织蛋白酶触发STING降解,从而减少IFN-I的产生。我们创建了一种YTHDF1缺失/抑制的原型DC疫苗,显著改善了小鼠黑色素瘤模型中RT和放射免疫治疗的治疗效果。我们的发现揭示了YTHDF1/m6A与STING在响应IR时的新调控层面,为开发靶向YTHDF1的疗法开辟了新途径。

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
放疗诱导的树突状细胞中YTHDF1表达是否以及如何影响放疗的抗肿瘤免疫效果?
核心机制
IR通过STING/IFN-I信号上调DC中YTHDF1表达,YTHDF1通过增加溶酶体组织蛋白酶A/B促进STING降解,从而抑制IFN-I产生,削弱DC交叉呈递能力,形成负反馈回路。
主要证据
在患者样本中RT后DC内YTHDF1表达升高与不良预后相关;小鼠模型中DC特异性Ythdf1敲除增强放疗效果,提高DC交叉呈递和CD8+ T细胞杀伤功能;机制上,Ifnar1或Sting缺失废除IR诱导的YTHDF1表达,YTHDF1促进STING降解,E64抑制组织蛋白酶或Ythdf1缺失可恢复STING和IFN-I产生。
研究意义
揭示了YTHDF1/m6A作为STING抑制的新层面,为开发靶向YTHDF1的疗法增强放疗和免疫治疗疗效提供了理论基础和DC疫苗原型。

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

临床样本中验证RT对DC中YTHDF1表达及预后的影响

评估RT是否影响患者DC中YTHDF1表达及其与临床结局的关系。

收集接受SBRT治疗的转移性NSCLC患者PBMC,通过流式细胞术检测DC(CD11c+HLA-DR+)中YTHDF1的平均荧光强度,并根据RT前后变化中位数分组,分析无进展生存期。

2

小鼠模型中验证DC特异性Ythdf1缺失对放疗效果的影响

验证DC中Ythdf1缺失是否增强放疗的抗肿瘤效果。

将MC38或B16-OZ细胞皮下接种至WT(Ythdf1fl/fl)和Ythdf1-cKO(Cd11cCreYthdf1fl/fl)小鼠,待肿瘤体积100-200 mm3时给予单次局部IR,监测肿瘤生长和生存。

3

评估Ythdf1缺失对DC交叉呈递和CD8+ T细胞应答的影响

探究Ythdf1缺失增强放疗效果是否通过增强DC交叉呈递和CD8+ T细胞免疫。

从B16-OZ荷瘤小鼠引流淋巴结中分离DC和CD8+ T细胞,进行ELISPOT检测IFN-γ;流式检测肿瘤浸润DC的MHC-I-SIINFEKL复合物、CD8+ T细胞数量及功能(IFN-γ、granzyme B);并用抗CD8抗体耗竭CD8+ T细胞验证其必要性。

4

验证IR通过STING/IFN-I信号诱导YTHDF1表达

探究IR上调DC中YTHDF1的分子机制。

利用scRNA-Seq数据、WT及基因敲除小鼠(Ifnar1-KO、Sting-KO)的肿瘤浸润DC、BMDC共培养体系,结合STING激动剂2'3'-cGAMP和IFN-β处理,检测YTHDF1表达变化。

5

验证Ythdf1缺失通过STING增强IFN-I产生

验证Ythdf1缺失是否通过增强STING/IFN-I信号增强DC功能。

通过RNA-Seq和GSEA分析Ythdf1-KO BMDC的IFN-I相关通路;ELISA检测IFN-β;利用Ythdf1/Ifnar1-cKO和Ythdf1/Sting-cKO小鼠的BMDC或体内实验验证IFN-I和STING通路的作用。

6

探究YTHDF1通过溶酶体组织蛋白酶降解STING的机制

阐明YTHDF1负调控STING信号的具体机制。

检测IR后DC中组织蛋白酶A/B的表达变化,通过RIP-qPCR验证YTHDF1与组织蛋白酶mRNA结合,用E64抑制组织蛋白酶或敲除Ythdf1观察STING蛋白水平变化,通过co-IP验证STING与组织蛋白酶A/B结合。

7

评估YTHDF1缺失/抑制DC疫苗联合放疗和免疫治疗的效果

探索基于YTHDF1调控的DC疫苗的转化潜力。

利用Ythdf1-KO或经YTHDF1抑制剂SAC处理的BMDC制备疫苗,与IR联合或IR+anti-PD-L1联合治疗B16-OVA荷瘤小鼠,监测肿瘤生长。

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
IMDM培养基Gibco12440046
胎牛血清GeminiBio100106500
青霉素-链霉素Gibco15140122
MEM非必需氨基酸Gibco11140050
β-巯基乙醇Gibco21985023
FMS样酪氨酸激酶3配体BioLegend550606
DMEM培养基Gibco11965092
2'3'-环鸟苷酸-腺苷酸InvivoGentlrl-nacga23-1
E64(半胱氨酸蛋白酶抑制剂)MilliporeSigma66701-25-5
I型胶原酶Worthington BiochemicalLS004197
脱氧核糖核酸酶IMilliporeSigma10104159001
抗Fc受体抗体BioXCellBE0307
Zombie UV可固定活性检测试剂盒BioLegend423107
含布雷菲德菌素A的细胞激活混合物BioLegend423303
固定和透化试剂盒BD554714
IFN-γ APC抗体BioLegend505810
颗粒酶B Pacific Blue抗体BioLegend515408
YTHDF1抗体Proteintech17479-1-AP
组织蛋白酶A抗体Proteintech15020-1-AP
组织蛋白酶B抗体Cell Signaling Technology31718
Alexa Fluor 647山羊抗兔IgGInvitrogenA21247
Cytek Aurora流式细胞仪Cytek Biosciences--
CD45 BV510抗体BioLegend103137
CD11c PE/cyanine 7抗体BioLegend117318
MHC-II AF700抗体BioLegend107622
CD80 Pacific Blue抗体BioLegend104724
CD86 APC/cyanine 7抗体BioLegend105030
CD11b BV711抗体BioLegend101241
XCR1 BV650抗体BioLegend148220
PD-L1 APC抗体BioLegend124312
CD3 BV711抗体BioLegend100241
F4/80 BUV805抗体BD749282
CD8 BUV395抗体BD563786
H-2Kb-SIINFEKL PE抗体eBioscience12-5743-82
人CD4 BV750抗体BioLegend344644
人CD14 BV510抗体BioLegend301842
人HLA-DR APC/Fire 750抗体BioLegend307658
人CD11c BV605抗体BioLegend301636
人CD16 eFluor 450抗体Invitrogen48-0168-42
人CD56 BUV563抗体BD612929
人CD45 BUV805抗体Thermo Fisher Scientific368-0459-42
人CD3 AF532抗体Thermo Fisher Scientific58-0038-42
人CD8 PerCP-eFluor 710抗体Thermo Fisher Scientific46-0087-42
EasySep小鼠CD11c阳性分选试剂盒IISTEMCELL Technologies18780
EasySep小鼠CD8+ T细胞分离试剂盒STEMCELL Technologies19853
SIINFEKL肽InvivoGenvac-sin
ELISPOT检测试剂盒BD551083
RIPA裂解液Thermo Fisher Scientific89900
蛋白酶抑制剂Thermo Fisher Scientific78429
小鼠IFN-β ELISA试剂盒PBL Assay Science42410
RNeasy Plus微型试剂盒QIAGEN74136
高容量cDNA反转录试剂盒Thermo Fisher Scientific4368814
SYBR Green PCR预混液Thermo Fisher Scientific43-687-02
QuantStudio 3实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
Magna RIP RNA结合蛋白免疫沉淀试剂盒MilliporeSigma17-700
抗YTHDF1抗体Proteintech17479-1-AP
IgG对照抗体Cell Signaling Technology2729
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific15596026
磷酸酶抑制剂Thermo Fisher Scientific78426
Pierce BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific723225
增强化学发光底物Thermo Fisher Scientific32106
STING抗体Proteintech19851-1-AP
SMARTer链特异性总RNA测序试剂盒v2TaKaRa634411
Illumina NovaSeq X测序平台Illumina--
Magna ChIP A/G染色质免疫沉淀试剂盒MilliporeSigma17-10086
抗STAT2抗体Cell Signaling Technology72604
Dynabeads Protein G免疫沉淀试剂盒Invitrogen10007D
RPMI-1640培养基Gibco11875093
粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子BioLegend576306
脂多糖MilliporeSigmaL2630
丹酚酸CMedchemExpressHY-N0319
抗CD8单克隆抗体LeincoC375

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
患者样本处理
患者来源:转移性NSCLC,接受SBRT;YTHDF1检测方法(高维流式);分组标准(中位数变化);样本量(n=25)
阅读提示:见Results部分及Figure 1A, 1B图注
小鼠肿瘤模型与照射
细胞系(MC38、B16-OZ、B16-OVA);接种数量(1×10^6);照射剂量(15或20 Gy,单次);治疗时机(肿瘤体积100-200 mm3);鼠龄(6-12周)
阅读提示:见Methods中'Cell lines'、'Tumor growth and treatments'部分及Figure 1图注
DC功能检测
DC来源(TDLN或BMDC);DC分选(CD11c阳性分选);共培养条件(DC:CD8+ T=1:10);OT-I肽浓度(5 μg/mL);ELISPOT检测IFN-γ;时间点(IR后5天或8天)
阅读提示:见Methods中'ELISPOT assay'部分及Figure 2图注
机制验证
基因敲除小鼠(Ifnar1-KO、Sting-KO、Ythdf1/Ifnar1-cKO、Ythdf1/Sting-cKO);激动剂(2'3'-cGAMP, 10 μg i.t.);抑制剂(E64, 50 μM i.t.);IFN-β1处理(100 ng/mL)
阅读提示:见Methods中'Mice'、'Tumor growth and treatments'部分及Figure 3、4、5图注
DC疫苗实验
BMDC制备(GM-CSF 20 ng/mL培养7天);抗原脉冲(IR处理的B16-OVA,1:1比例,250 ng/mL LPS,24小时);SAC浓度(20 μM);DC注射量(3×10^6,i.t.,每周两次);IR剂量(20 Gy);anti-PD-L1给药方案
阅读提示:见Methods中'Generation of the BMDC vaccine and in vivo vaccination'部分及Figure 6图注