eEF2K通过使GSK3β失活促进黑色素瘤中PD-L1的稳定化

eEF2K promotes PD-L1 stabilization through inactivating GSK3β in melanoma

作者信息Xisha Chen, Kuansong Wang, Shilong Jiang, Hongyin Sun, Xuanling Che, Minghui Zhang, Jiaying He, Ying Wen, Mengting Liao, Xiangling Li, Xiaoming Zhou, Jianxun Song, Xingcong Ren, Wenjun Yi, Jinming Yang, Xiang Chen, Mingzhu Yin, Yan Cheng
PMID35347072
发布时间2022-03
DOI10.1136/jitc-2021-004026

实验完整度

研究包含患者队列关联分析、体外细胞功能与机制实验(IP-MS、GST pull-down、激酶实验)、体内小鼠肿瘤模型及联合治疗评估,涵盖多层次验证。

主要模型

人黑色素瘤细胞系A375、SK-5、SK-28 小鼠黑色素瘤细胞系B16F10 B16F10同种移植瘤小鼠模型(C57BL/6) 38例肢端黑色素瘤患者队列

重点核对

患者队列:38例接受PD-1 mAb治疗的肢端黑色素瘤患者样本(2016-2020年) 细胞处理:siRNA敲低或Flag-eEF2K过表达处理48-72小时 蛋白质合成抑制:CHX(50 μg/mL)处理不同时间检测PD-L1半衰期 蛋白酶体抑制:MG132(10 μM)处理4小时 动物模型:B16F10细胞接种于C57BL/6小鼠,抗PD-1抗体(75 μg)在接种后第6、9、12、15、18天腹腔注射

摘要

背景:针对程序性死亡配体1(PD-L1)/程序性细胞死亡蛋白1(PD-1)通路的免疫检查点阻断(ICB)已成为癌症治疗的一种有吸引力的策略;然而,不令人满意的疗效限制了其临床获益。因此,更全面地理解PD-L1表达的调控对于开发更有效的癌症免疫治疗至关重要。近期研究揭示了真核延伸因子2激酶(eEF2K)在促进上皮间质转化(EMT)、血管生成、肿瘤细胞迁移和侵袭中的重要作用;然而,eEF2K在肿瘤免疫微环境(TIME)调控中的确切作用仍 largely unknown。方法:在本研究中,我们使用了一个包含38名接受抗PD-1治疗的黑色素瘤患者的队列,以探讨eEF2K表达与黑色素瘤免疫治疗效果之间的关联。使用免疫沉淀-质谱分析和体外实验来检查eEF2K在调控PD-L1表达中的作用和分子机制。我们还确定了eEF2K在小鼠黑色素瘤模型中对肿瘤生长和TIME中CD8+ T细胞细胞毒性的影响。我们进一步研究了eEF2K抑制与抗PD-1治疗联合在体内的疗效。结果:高eEF2K表达与接受PD-1单克隆抗体(mAb)治疗的黑色素瘤患者更好的治疗反应和更长的生存期相关。此外,eEF2K蛋白表达与PD-L1蛋白表达正相关。机制上,eEF2K直接结合并磷酸化GSK3β,从而使其失活,导致PD-L1蛋白稳定化和上调,进而导致肿瘤免疫逃逸。敲低eEF2K降低了PD-L1表达并增强了CD8+ T细胞活性,从而显著减弱了小鼠B16F10黑色素瘤的体内生长。临床上,p-GSK3β/S9表达与eEF2K和PD-L1的表达以及对抗PD-1免疫治疗的反应正相关。此外,eEF2K抑制剂NH125处理或eEF2K敲低增强了黑色素瘤小鼠模型中PD-1 mAb治疗的疗效。结论:我们的结果表明,eEF2K可能作为预测接受抗PD-1治疗患者的治疗反应和预后的生物标志物,揭示了eEF2K通过控制PD-L1表达在调控TIME中的重要作用,并为eEF2K抑制与ICB治疗联合提供了一种潜在的联合治疗策略。

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
eEF2K在黑色素瘤肿瘤免疫微环境调控中的作用及其对PD-L1表达的影响和机制是什么?
核心机制
eEF2K直接与GSK3β结合,并磷酸化GSK3β的丝氨酸9(S9)使其失活,从而抑制GSK3β介导的PD-L1蛋白酶体依赖性降解,导致PD-L1蛋白稳定化和表达上调。
主要证据
IP-MS筛选发现eEF2K与GSK3β相互作用;co-IP、GST pull-down和免疫荧光证实二者直接结合;体外激酶实验证明eEF2K磷酸化GSK3β S9;功能实验显示eEF2K敲低或GSK3β S9A突变体逆转PD-L1上调,而GSK3β敲低挽救eEF2K敲低导致的PD-L1下降。
研究意义
研究揭示eEF2K作为预测抗PD-1治疗反应和预后的潜在生物标志物,并为eEF2K抑制与ICB联合治疗黑色素瘤提供了理论依据和潜在策略。

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

临床样本关联分析

评估eEF2K表达与黑色素瘤患者抗PD-1治疗反应和预后的相关性。

对38例接受PD-1 mAb治疗的肢端黑色素瘤患者肿瘤组织进行免疫组化染色,分析eEF2K、PD-L1、p-GSK3β/S9表达,并评估其与临床反应(CR/PR/SD/PD)和总生存期的关联。

2

eEF2K对PD-L1表达的调控及机制分析

验证eEF2K是否调控PD-L1表达,并阐明其分子机制。

在人黑色素瘤细胞系(A375、SK-5、SK-28)和小鼠B16F10细胞中敲低或过表达eEF2K,检测PD-L1蛋白和mRNA水平;使用CHX和MG132处理分析PD-L1稳定性;通过IP-MS、co-IP、GST pull-down、免疫荧光和体外激酶实验验证eEF2K与GSK3β的直接相互作用及磷酸化位点。

3

体内肿瘤生长和免疫微环境分析

评估eEF2K敲低对肿瘤生长和肿瘤浸润T细胞的影响,并验证CD8+ T细胞的作用。

将对照或eEF2K敲低的B16F10细胞皮下接种到免疫缺陷裸鼠和免疫活性C57BL/6小鼠,监测肿瘤生长;通过流式细胞术分析肿瘤浸润CD8+ T细胞比例和GZMB表达;部分小鼠用CD8α抗体清除CD8+ T细胞观察肿瘤生长变化。

4

联合治疗评估

检测eEF2K抑制(NH125或敲低)与PD-1 mAb联用的抗肿瘤效果。

在B16F10同种移植瘤模型中,单独或联合给予NH125和PD-1 mAb,或使用eEF2K敲低的肿瘤细胞联合PD-1 mAb,观察肿瘤生长、体重变化及肿瘤组织中CD8+ T细胞浸润和GZMB表达。

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----
RPMI 1640培养基----
MG132Selleck--
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Invitrogen--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
Opti-MEM减血清培养基----
嘌呤霉素----
Protein A/G琼脂糖珠Santa Cruz--
谷胱甘肽-琼脂糖4B珠Sigma--
APC偶联抗人PD-L1抗体ProteintechAPC-65081
抗eEF2K抗体Abcamab96685
抗GSK3β抗体Proteintech67329-1-lg
Alexa Fluor 594偶联抗小鼠IgG----
Alexa Fluor 488偶联抗兔IgG----
DAPI----
重组GSK3β蛋白----
活性eEF2K蛋白----
10x激酶缓冲液Cell Signaling Technology9802
ATPCell Signaling Technology9804
重组人PD-1 Fc嵌合蛋白MCE--
抗人IgG/Alexa Fluor 488染料偶联物Bioss--
抗PD-1单克隆抗体(克隆J43)Bio X CellBE0033-2
抗CD8α抗体Bio X CellBP0117
同型IgG对照Bio X CellBE0091,
NH125----
eBioscience可固定活力染料eFluor 780eBiosciences65-0865-14
FITC标记抗CD45抗体eBiosciences11-0451-81
PerCP/Cy5.5标记抗CD3抗体eBiosciences45-0031-80
PE/Cy7标记抗CD8抗体eBiosciences25-0081-81
APC标记抗GZMB抗体eBiosciences17-8898-80
抗eEF2K抗体Abcamab45168,
抗PD-L1抗体Proteintech17952-1-AP
抗GSK3β抗体Proteintech22104-1-AP
抗β-actin抗体Proteintech60008-1-lg
抗Flag抗体Proteintech66008-3-lg
抗tubulin抗体Proteintech11224-1-AP
抗GST抗体Proteintech10000-0-AP
抗HA抗体Cell Signaling Technology3724
抗p-GSK3β/S9抗体Cell Signaling Technology9323
磷酸丝氨酸单克隆抗体CUSABIOCSB-MA080235
正常IgG/过氧化物酶偶联AffiniPure山羊抗兔/小鼠IgG (H+L)Jackson Immuno Research--

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
临床样本与免疫组化
样本来源:38例肢端黑色素瘤患者,接受帕博利珠单抗(Keytruda)治疗;IHC染色评分标准(阳性细胞百分比和染色强度评分)
阅读提示:Materials and methods - Patients and tissue samples、Immunohistochemical staining、Semi-quantitative analysis of IHC staining
细胞培养与转染
细胞系(A375、SK-5、SK-28、B16F10)培养条件(DMEM或RPMI1640+10% FBS+双抗);siRNA转染浓度(50 nM)和转染试剂(Lipofectamine RNAiMAX);质粒转染(Flag-eEF2K)使用Lipofectamine 2000
阅读提示:Materials and methods - Cell lines and culture、siRNA, short hairpin RNA and plasmid transfection
蛋白稳定性分析
CHX处理浓度(50 μg/mL)及时间梯度;MG132浓度(10 μM)及处理时间(4小时)
阅读提示:Materials and methods - Pulse-chase assay; Results - eEF2K upregulates PD-L1 expression by inhibiting its proteasome-mediated degradation (Figure 2E, F)
体外激酶实验
重组GSK3β用量(1 μg)和eEF2K用量(200 ng);ATP浓度(200 μM)和孵育条件(30°C、1小时)
阅读提示:Materials and methods - In vitro kinase assay
动物实验与联合治疗
B16F10细胞接种数(5×10^5);小鼠品系(C57BL/6和Balb/c裸鼠);NH125剂量(500 μg/kg,每日一次,2周);抗PD-1抗体剂量(75 μg)和时间点(第6、9、12、15、18天)
阅读提示:Materials and methods - Animal studies; Results - eEF2K inhibition synergistically enhanced the therapeutic efficacy of PD-1 blockade in vivo