CD276通过CXCL1-CXCR2诱导的NETs调控食管鳞状细胞癌的免疫逃逸

CD276 regulates the immune escape of esophageal squamous cell carcinoma through CXCL1-CXCR2 induced NETs

作者信息Gan Xiong, Zhi Chen, Qianwen Liu, Fang Peng, Caihua Zhang, Maosheng Cheng, Rongsong Ling, Shuang Chen, Yu Liang, Demeng Chen, Qimin Zhou
PMID38724465
发布时间2024-05-09
DOI10.1136/jitc-2023-008662

实验完整度

包含患者组织IHC分析、4NQO诱导的全身及条件性敲除小鼠模型、功能验证(抗体阻断、抑制剂处理)、scRNA-seq及RNA-seq机制研究。

主要模型

4NQO诱导的CD276全身敲除(CD276-wKO)小鼠ESCC模型 4NQO诱导的K14CreER;CD276flox/flox条件性敲除(CD276-cKO)小鼠ESCC模型 4NQO诱导的CD276过表达(cKI)小鼠ESCC模型 ESCC患者组织样本(SYSUCC和FAH-SYSU队列)

重点核对

CD276表达水平(IHC评分) 4NQO诱导方案(50 µg/mL,16周,随后正常饮水10周) 他莫昔芬诱导敲除或敲入(1 mg/只/天,连续3天) 抗体或抑制剂处理(抗CXCL1、抗Ly6G、抗NK1.1、GSK484,剂量及频率) NETs形成(H3cit+细胞)、NK细胞浸润(NCR1+)

摘要

背景:CD276(B7-H3)是一个关键的免疫检查点,通过逃避免疫监视促进多种肿瘤的致瘤性、侵袭性和转移;然而,其在食管鳞状细胞癌(ESCC)中介导免疫逃逸的潜在机制仍不清楚。方法:我们通过免疫组化(IHC)检测了患者ESCC组织中CD276的表达。在体内,我们建立了4-硝基喹啉1-氧化物(4NQO)诱导的CD276全身敲除(CD276wKO)和K14cre;CD276条件性敲除(CD276cKO)小鼠ESCC模型,以研究CD276在ESCC中的功能作用。此外,我们使用4NQO诱导的小鼠模型评估了抗CXCL1抗体、抗Ly6G抗体、抗NK1.1抗体和GSK484抑制剂对肿瘤生长的影响。此外,采用IHC、流式细胞术和免疫荧光技术检测ESCC中的免疫细胞比例。此外,我们进行了单细胞RNA测序分析,以检查CD276耗竭后肿瘤微环境的变化。结果:在本研究中,我们阐明CD276在ESCC中显著上调,并与不良预后相关。在体内,我们的结果表明CD276的耗竭抑制了ESCC的肿瘤发生和进展。此外,上皮细胞中CD276的条件性敲除导致CXCL1显著下调,从而通过CXCL1-CXCR2信号轴减少中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)的形成,同时增加自然杀伤(NK)细胞。此外,CD276的过表达通过增加NETs的形成和减少体内NK细胞来促进肿瘤发生。结论:本研究成功阐明了CD276在ESCC中的功能作用。我们的综合分析揭示了CD276在调节ESCC免疫监视机制中的重要作用,从而表明靶向CD276可能作为ESCC治疗的潜在治疗方法。

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
CD276在食管鳞状细胞癌(ESCC)中介导免疫逃逸的机制尚不清楚,本研究旨在阐明CD276在ESCC中的功能作用及其调控免疫监视的机制。
核心机制
CD276通过上调CXCL1,激活CXCL1-CXCR2轴,促进中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)的形成,从而抑制NK细胞活性,促进ESCC进展。
主要证据
在4NQO诱导的小鼠ESCC模型中,CD276敲除显著下调CXCL1,减少NETs形成并增加NK细胞浸润;抗CXCL1抗体、抗Ly6G抗体和GSK484抑制剂处理均抑制肿瘤生长;CD276过表达促进NETs形成并减少NK细胞。
研究意义
靶向CD276可能作为ESCC治疗的潜在治疗方法,CD276可作为ESCC的生物标志物和治疗靶点。

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CD276表达与预后分析

评估CD276在ESCC患者组织中的表达水平及其与临床病理特征和预后的关系。

通过IHC染色检测两个独立队列(SYSUCC,n=297;FAH-SYSU,n=143)的ESCC组织中CD276表达,并分析其与肿瘤分级、分期、复发、治疗反应及生存期的相关性。

2

CD276全身敲除对ESCC发生的影响

研究CD276整体缺失对4NQO诱导的ESCC肿瘤发生和进展的影响。

建立CD276-wKO小鼠,通过4NQO饮水诱导ESCC,比较WT和wKO小鼠的食管病变大小、数量、病理分级、增殖(Ki67)、凋亡(Caspase3)及免疫细胞浸润。

3

上皮特异性CD276敲除对ESCC进展的影响

验证肿瘤细胞来源的CD276是否是驱动ESCC进展的主要因素。

构建K14CreER;CD276flox/flox(cKO)小鼠,4NQO诱导ESCC,比较cKO与对照小鼠的肿瘤负荷、病理分级、增殖凋亡及免疫微环境(FCM)。

4

转录组和单细胞转录组分析揭示CD276下游机制

探讨CD276缺失对肿瘤微环境及信号通路的影响。

对cKO和WT小鼠的ESCC组织进行RNA-seq和scRNA-seq,分析差异表达基因、通路富集及细胞组成变化。

5

CXCL1在CD276调控ESCC中的作用验证

验证CD276通过下调CXCL1抑制ESCC进展。

用抗CXCL1抗体处理4NQO诱导的ESCC小鼠,评估肿瘤负荷和病理分级。

6

中性粒细胞和NETs在CD276介导的免疫逃逸中的作用

验证CD276通过CXCL1-CXCR2轴促进肿瘤-中性粒细胞互作和NETs形成,并研究NETs对NK细胞的影响。

使用抗Ly6G抗体清除中性粒细胞,使用GSK484(PAD4抑制剂)抑制NETs形成,观察对肿瘤生长和免疫细胞的影响。

7

NK细胞在CD276缺失抑制ESCC中的必要性验证

验证CD276缺失抑制ESCC进展依赖于NK细胞。

使用抗NK1.1抗体清除NK细胞,评估CD276缺失小鼠的肿瘤负荷和病理分级。

8

CD276过表达对ESCC进展的影响

验证CD276过表达促进ESCC进展并伴随NETs增加和NK细胞减少。

构建CD276-cKI小鼠,4NQO诱导ESCC,比较cKI与WT小鼠的肿瘤负荷、病理分级、免疫细胞和NETs。

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
K14CreER小鼠The Jackson Laboratory--
Cd276全身敲除小鼠Biocytogen--
Cd276条件性敲除小鼠Biocytogen--
Cd276条件性敲入小鼠Biocytogen--
他莫昔芬SigmaT5648-1G
玉米油AladdinC116025-500ml
CXCL1单克隆抗体InvitrogenMA5-23745
抗小鼠Ly6G抗体BioXcellBE0075-1
抗小鼠NK1.1抗体BioXcellBP0036
GSK484GLPBIOGC19184
抗小鼠CD8α抗体BioxcellBP0061
大鼠IgG1同型对照抗体BioXcellBE0088
H&E染色试剂盒SolarbioG1120
柠檬酸钠缓冲液BiossC02-02002
SABC免疫组化试剂盒BOSTERSA1022
DAB显色液BOSTERAR1027
Ki67抗体NovusNB500-170
Cleaved Caspase-3抗体CST9661S
CD8a抗体Abcamab93278
CXCL1抗体Proteintech12335-1-AP
NCR1抗体Abcamab283517
CD4抗体ImmunowayYT0762
PI3K抗体AffinityAF5112
AKT抗体Proteintech66444-1-Ig
MPO抗体ImmunowayYM6663
H3cit抗体Abcamab5103
DAPI----
小鼠肿瘤解离试剂盒Miltenyi Biotec130-096-730
gentleMACS解离器Miltenyi Biotec130-093-235
Chromium单细胞3' v310x Genomics--
FreeZol试剂VazymeR711-02
MGISEQ-500测序平台MGI TechnologyMGISEQ-500
CD45抗体Tonbo Biosciences60-0451
CD3抗体Tonbo Biosciences20-0032
CD8a抗体Tonbo Biosciences75-0081
CD4抗体Biolegend100510
GZMB抗体Biolegend372212
CD25抗体Tonbo Biosciences50-0251
FOXP3抗体Tonbo Biosciences55-5773
CD11b抗体Tonbo Biosciences85-0112
Ly6G抗体Tonbo Biosciences50-1276
F4/80抗体Invitrogen45-4801-80
NK1.1抗体Tonbo Biosciences80-5941

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
动物模型建立
4NQO浓度(50 µg/mL)、处理时间(16周)、后续正常饮水时间(10周)、小鼠性别和周龄(6周龄雄性)
阅读提示:Materials and methods, Animal assay
基因敲除/敲入诱导
他莫昔芬剂量(1 mg/只/天,连续3天)、给药方式(腹腔注射)
阅读提示:Materials and methods, Animal assay
抗体阻断处理
抗体种类、剂量(抗CXCL1 8 mg/kg;抗Ly6G 500 µg/只;抗NK1.1 100 µg/只;抗-CD8 100 µg/只;IgG对照10 mg/kg)、给药频率(抗IgG每周三次,其他每周两次)、持续时间(4周)
阅读提示:Materials and methods, Animal assay
抑制剂处理
GSK484剂量(4 mg/kg)、给药频率和持续时间(每周两次,共4周)、给药方式(腹腔注射)
阅读提示:Materials and methods, Animal assay
组织学检测
IHC评分标准(Q=P×I,强度0-3)、Ki67、Caspase3、CD4、CD8、NCR1、CXCL1、PI3K、AKT抗体稀释倍数
阅读提示:Materials and methods, Immunohistochemistry
免疫荧光检测
MPO和H3cit抗体稀释倍数(1:200)、NETs标记(H3cit)、中性粒细胞标记(MPO)
阅读提示:Materials and methods, Immunofluorescence
流式细胞术
组织解离方法和抗体组合(CD45, CD3, CD8a, CD4, GZMB, CD25, FOXP3, CD11b, Ly6G, F4/80, NK1.1)及稀释倍数
阅读提示:Materials and methods, Tissue dissociation and FCM analysis
单细胞RNA测序
组织解离方法(Mouse Tumor Dissociation Kit, gentleMACS)、测序平台(10x Genomics Chromium Single Cell 3' v3)、样本数量(1对照,2cKO)
阅读提示:Materials and methods, scRNA-seq dataset analysis
RNA测序
RNA提取试剂(FreeZol)、测序平台(MGISEQ-500)、参考基因组(GRCm38)、差异表达分析软件(DESeq2)
阅读提示:Materials and methods, RNA-seq analysis
统计分析
统计方法(log-rank test, two-tailed unpaired Student's t-test, one-way ANOVA with Tukey's multiple comparison test)、显著性水平(n.s., *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001)、实验重复次数(三次)
阅读提示:Materials and methods, Statistical analyses