通过抑制髓源性抑制细胞中的PI3K-γ信号来预防手术诱导的自然杀伤细胞抑制和转移

Preventing surgery-induced natural killer cell suppression and metastases by inhibiting PI3K-gamma signaling in myeloid-derived suppressor cells

作者信息Leonard Angka, Gayashan Tennakoon, David P Cook, Andre B Martel, Marisa Market, Christiano Tanese de Souza, Emma Cummins, Ismael Samudio, Natasha Kekre, Michele Ardolino, Barbara C Vanderhyden, Michael A Kennedy, Rebecca C Auer
PMID41611243
发布时间2026-01-29
DOI10.1136/jitc-2025-013304

实验完整度

包含患者队列流式细胞术、单细胞RNA测序、体外共培养抑制实验、小分子筛选及小鼠手术应激模型等功能验证和机制验证。

主要模型

癌症手术患者外周血单个核细胞 NK92-MI细胞系与K562靶细胞 C57Bl/6小鼠手术应激模型 B16F10-lacZ黑色素瘤转移模型

重点核对

患者入组排除标准:排除术前接受化疗、放疗或免疫治疗以及术中输血的患者 scRNA-seq患者仅来自腹部癌症手术,且部分接受精氨酸补充或对照补充 MDSC:NK共培养比例如4:1,共培养时间24小时 小分子筛选浓度1μM,孵育时间1小时 小鼠给药方案:TG100-115 6 mg/kg腹腔注射每日一次,IPI-549 30 mg/kg口服每日两次

摘要

背景:髓源性抑制细胞(MDSCs)在术后阶段占据主导地位,介导自然杀伤(NK)细胞的抑制并促进手术后癌症转移。然而,它们对术后细胞免疫的表型和影响仍不完全清楚。本研究旨在功能性地表征手术诱导的(sx)MDSCs,并确定减轻其免疫抑制效应的潜在治疗策略。方法:我们使用多色流式细胞术对来自55名接受手术的癌症患者在不同时间点的sx-MDSCs进行了表征。此外,对一组患者进行了单细胞RNA测序。我们使用功能性离体sx-MDSC:NK细胞抑制实验来研究sx-MDSCs的活性,并筛选了一个包含147种小分子化合物的文库以鉴定sx-MDSC拮抗剂。最后,我们使用术后转移的临床前小鼠模型来评估所鉴定抑制剂的治疗潜力。结果:Sx-MDSCs在手术后显著扩增,单细胞RNA测序鉴定出与免疫抑制性单核细胞相似的签名,包括PI3K信号的上调。这些sx-MDSCs还抑制了患者样本中NK细胞的活性,小分子筛选鉴定出PI3K-γ抑制剂作为sx-MDSC活性的有效调节剂。在我们的鼠模型中,用特异性抑制剂抑制PI3K-γ可减少术后转移,进一步证实了该通路在sx-MDSC介导的免疫抑制中的作用。结论:我们的发现强调了PI3K-γ信号在术后sx-MDSC介导的免疫抑制中的关键作用。用PI3K-γ抑制剂靶向该通路代表了一种有前景的治疗策略,以预防NK细胞抑制并减少术后转移。

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
手术后诱导的MDSCs如何抑制NK细胞并促进转移,以及能否通过靶向关键信号通路来逆转其免疫抑制效应?
核心机制
PI3K-γ信号通路是sx-MDSCs抑制功能的关键调控者,其激活导致NK细胞抑制,从而促进术后转移。
主要证据
人类sx-MDSCs抑制NK92-MI细胞对K562靶细胞的杀伤,单细胞RNA测序显示PI3K信号上调;PI3K-γ抑制剂在体外恢复NK细胞毒性,并在小鼠模型中减少术后转移。
研究意义
研究表明靶向PI3K-γ的围手术期干预可能预防术后免疫抑制和转移复发,为开发针对sx-MDSCs的特异性治疗策略提供了依据。

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

患者队列与样本收集

收集癌症手术患者的血液样本,用于分析术后MDSC的变化。

从55名癌症手术患者和6名健康志愿者中收集外周血样本,术前和术后第1天分离PBMCs。

2

流式细胞术表征sx-MDSCs

定义手术诱导的MDSC亚群及其表型变化。

使用多色流式细胞术分析CD33+Lin−细胞的比例,并区分M-MDSC、PMN-MDSC和E-MDSC亚群。

3

单细胞RNA测序

揭示手术后单核细胞/髓系细胞的转录组变化。

对6名患者的基线及POD1冻存PBMC进行scRNA-seq,并进行差异表达分析、GSEA和NMF分析。

4

功能抑制实验

验证sx-MDSCs对NK细胞杀伤功能的抑制作用。

将分选的sx-MDSCs与NK92-MI细胞共培养,检测NK细胞对K562靶细胞的杀伤率。

5

小分子筛选

鉴定能够解除sx-MDSC抑制活性的化合物。

在MDSC:NK共培养体系中筛选147种小分子化合物,以NK细胞杀伤率恢复>50%为命中标准。

6

PI3K通路验证

验证PI3K-γ信号在sx-MDSC抑制功能中的必要性。

使用PI3K抑制剂(LY294002、IPI-549、TG100-115)处理共培养体系,检测NK细胞杀伤率及AKT磷酸化水平。

7

小鼠模型验证

评估PI3K-γ抑制在体内对术后转移的影响。

小鼠手术应激模型(剖腹手术+肾切除),给予PI3K-γ抑制剂,检测sx-MDSC抑制功能、NK细胞杀伤和肺转移数量。

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
Ficoll密度梯度离心GE HealthCare17-1440-03
RPMI培养基----
胎牛血清----
CD33微珠Miltenyi130-045-501
CD15微珠Miltenyi130-046-601
Histopaque 1077Sigma-Aldrich10771
Histopaque 1119Sigma-Aldrich11191
细胞增殖染料eFluor 450eBioscience65-0842-90
溴化乙锭同二聚体InvitrogenE1169
可固定活力染料BD564406
CD33抗体(克隆P67.6)BioLegend366617
CD14抗体(克隆MθP9)BD561709
CD11b抗体(克隆ICRF44)NovusFAB1699N
HLA-DR抗体(克隆L243)BioLegend307609
CD15抗体(克隆MMA)eBioscience48-0158-41
CD124抗体(克隆25463)R&D systemsFAB230P-025
CD3抗体(克隆UCHT1)BioLegend300440
CD56抗体(克隆NCAM16.2)BD Biosciences340410
CD19抗体(克隆HIB19)BioLegend302205
LOX-1抗体(克隆15C4)BioLegend358603
VISTA抗体(克隆730804)R&D systemsFAB71261N
PD-L1抗体(克隆MIH1)eBioscience12-5983-42
Cytofix/Cytoperm试剂盒BD554714
Arg1抗体(APC)R&D systemsIC5868A
10x Genomics Chromium单细胞3'平台10x Genomics--
NextSeq 500Illumina--
RNeasy Plus试剂盒Qiagen4134
High-Capacity cDNA反转录试剂盒Applied Biosystems4374966
SsoAdvanced Universal SYBR Green SupermixBio-Rad1725271
IPI-549SelleckchemS8330
TG100-115----
AKT pT308抗体(克隆D25E6)Cell Signaling Technology13038S
AKT pS473抗体(克隆M89-61)BD Biosciences561670
Lyse/Fix缓冲液BD Biosciences558049
固定缓冲液BD Biosciences554655
Perm缓冲液IIIBD Biosciences558050
PEG-300Sigma-Aldrich8.07484
PEG-400Sigma-Aldrich25322-68-3
5-0 Polysorb缝线CovidienSL5687G
细胞过滤器Thermo Fisher Scientific08-771-2
MDSC分离试剂盒Miltenyi130-094-538
EasySep NK细胞分离试剂盒STEMCELL100-0960
重组IL-2Thermo Fisher ScientificCB-40043
X-GalThermo Fisher ScientificR0404
Nikon Te2000e显微镜Nikon--
Zeiss SteREO Discovery模块化显微镜Zeiss--

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
患者入组
排除标准:术前化疗、放疗、免疫治疗,术中输血
阅读提示:Materials and methods, Study design
MDSC分离
分选纯度
阅读提示:Methods, Cell lines and isolation of sx-MDSC subsets
共培养抑制实验
MDSC与NK细胞比例、共培养时间、靶细胞数量
阅读提示:Methods, MDSC:NK92 suppression assay
小分子筛选
化合物浓度、孵育时间、筛选标准
阅读提示:Methods, Small molecule screen for MDSC antagonists
小鼠手术模型
手术类型、麻醉方案、药物剂量及给药方式
阅读提示:Methods, Murine surgical stress model
转移评估
肿瘤细胞数量、静脉注射、肺转移计数时间
阅读提示:Methods, Assessment of postoperative metastases