烟酰胺联合吉西他滨是一种抑制小鼠胰腺癌的免疫调节疗法

Nicotinamide combined with gemcitabine is an immunomodulatory therapy that restrains pancreatic cancer in mice

作者信息Benson Chellakkan Selvanesan, Kiran Meena, Amanda Beck, Lydie Meheus, Olaya Lara, Ilse Rooman, Claudia Gravekamp
PMID33154149
发布时间2020-11
DOI10.1136/jitc-2020-001250

实验完整度

高

包含原位Panc-02和KPC小鼠模型、裸鼠模型、T细胞体内耗竭、流式、IHC、ELISPOT、Nanostring和RNAscope等多层级验证,且包含功能验证和机制探索。

主要模型

原位Panc-02小鼠胰腺癌模型 原位KPC小鼠胰腺癌模型 原位Panc-02裸鼠模型

重点核对

Panc-02细胞注射剂量:106细胞/50µL PBS KPC细胞注射剂量:105细胞/50µL PBS NAM给药剂量:20 mg/200µL/剂,口服 GEM给药剂量:1.2 mg/200µL/剂,腹腔注射 治疗周期:肿瘤注射后10天开始,隔天交替给药,持续2周

摘要

背景:胰腺导管腺癌的治疗效果不佳,至少部分是由于肿瘤的免疫抑制性基质区室所致。肿瘤微环境中免疫反应积极效应的新证据,促使我们在胰腺癌小鼠中测试吉西他滨(GEM)与烟酰胺(NAM,烟酸(维生素B3)的酰胺形式)的联合用药。方法:使用多种小鼠胰腺癌肿瘤模型,即原位Panc-02和KPC(KrasG12D, p53R172H, Pdx1-Cre)移植瘤,用NAM和GEM交替治疗2周,并通过免疫组织化学(IHC)、流式细胞术、酶联免疫斑点(ELISPOT)、体内T细胞耗竭、Nanostring分析和RNAscope检查其对疗效、生存期、基质结构和肿瘤浸润免疫细胞的影响。结果:与所有对照组相比,NAM+GEM组的肿瘤重量和转移数量显著减少,生存期显著改善。IHC和流式细胞术显示,NAM+GEM治疗的小鼠肿瘤中肿瘤相关巨噬细胞和髓源性抑制细胞显著减少。这与NAM+GEM治疗的肿瘤中CD4和CD8 T细胞数量显著增加,以及CD4和CD8 T细胞对肿瘤相关抗原survivin的反应显著增加相关,这很可能通过表位扩展发生。体内T细胞耗竭证明了CD4 T细胞参与NAM+GEM治疗根除肿瘤。此外,观察到肿瘤基质重塑,胶原蛋白I减少,透明质酸结合蛋白表达降低,免疫细胞重组为淋巴结样结构,CD31阳性血管形成。免疫肿瘤学基因面板的表达谱分析显示,参与T细胞迁移和活化、树突状细胞募集和表位扩展的基因发生显著变化。结论:本研究强调了NAM+GEM作为晚期胰腺癌免疫疗法的潜力。

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
联合使用烟酰胺(NAM)和吉西他滨(GEM)能否通过免疫调节作用抑制小鼠胰腺癌的生长和转移?
核心机制
NAM+GEM联合治疗显著增加肿瘤内CD4和CD8 T细胞的浸润和活化,并减少肿瘤相关巨噬细胞(TAM)和髓源性抑制细胞(MDSC),其中CD4 T细胞在肿瘤根除中起关键作用;同时重塑肿瘤基质(减少胶原蛋白I和HABP,增加αSMA和CD31阳性血管),并促进淋巴结样结构形成,相关基因表达变化涉及T细胞迁移、树突状细胞募集和表位扩展。
主要证据
在两种免疫活性小鼠模型中(原位Panc-02和KPC)发现肿瘤重量和转移显著减少、生存期显著延长;流式和IHC显示CD4/CD8 T细胞浸润增加及TAM/MDSC减少;体内CD4 T细胞耗竭显著削弱抗肿瘤效果;ELISPOT显示CD4/CD8 T细胞对survivin的应答增强;Nanostring和RNAscope验证了Ccl21a和Fcer-1等基因表达上调。
研究意义
该研究强调了NAM+GEM作为晚期胰腺癌免疫疗法的潜力,为基于现有化疗药物吉西他滨的联合治疗策略提供了新的思路。

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

建立原位胰腺癌小鼠模型

在免疫活性小鼠中建立反映胰腺癌特征的肿瘤模型,用于评估治疗效果。

将Panc-02细胞(106细胞/50µL PBS)或KPC细胞(105细胞/50µL PBS)原位注射到小鼠胰腺中,分别形成原位Panc-02和KPC模型;另在裸鼠中建立原位Panc-02模型。

2

NAM+GEM联合治疗

评估NAM和GEM交替给药对肿瘤生长、转移和生存期的影响。

在肿瘤注射后10天开始治疗,NAM(20 mg/200µL/剂)口服,GEM(1.2 mg/200µL/剂)腹腔注射,隔天交替,持续2周。

3

评估治疗效果

量化肿瘤重量、转移数量和腹水等级,并进行生存分析。

治疗结束后测量肿瘤重量、计数转移灶、评估腹水等级;生存研究中监测小鼠至死亡或达到人道终点。

4

分析肿瘤免疫细胞浸润

检测治疗对肿瘤内免疫细胞亚群(T细胞、TAM、MDSC)的影响。

用胶原酶和分散酶消化肿瘤组织,获得单细胞悬液,通过流式细胞术分析CD45+、CD4+、CD8+、TAM和MDSC;并用免疫组织化学(IHC)验证CD4和CD8 T细胞的数量及颗粒酶B和穿孔素的表达。

5

检测肿瘤抗原特异性T细胞反应

评估治疗是否诱导针对肿瘤相关抗原survivin的T细胞反应。

分离脾细胞,用survivin质粒转染进行ELISPOT检测,并通过磁珠分选去除CD4或CD8 T细胞来确定产生IFNγ的细胞亚群。

6

体内T细胞耗竭实验

确定CD4和CD8 T细胞在NAM+GEM治疗抗肿瘤效应中的相对贡献。

在NAM+GEM治疗期间,给荷瘤小鼠注射抗CD4或抗CD8抗体(或同型对照),比较肿瘤重量和转移数量。

7

分析肿瘤基质重塑

观察治疗对肿瘤基质成分(胶原蛋白I、HABP、αSMA、CD31)及淋巴结样结构的影响。

通过Masson三色染色检测胶原蛋白I,RT-PCR检测HABP表达,IHC检测αSMA和CD31,并观察肿瘤周围和内部的淋巴结样结构。

8

免疫肿瘤基因表达谱分析

识别NAM+GEM治疗引起的与免疫反应和肿瘤进展相关的基因表达变化。

提取肿瘤RNA,使用nCounter PanCancer Immune Profiling Panel(Nanostring)对770个免疫相关基因进行表达定量,并用RNAscope验证关键基因(Ccl21a和Fcer1a)的表达。

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
McCoy's 5A培养基文中未明确说明--
胎牛血清文中未明确说明--
L-谷氨酰胺文中未明确说明--
非必需氨基酸文中未明确说明--
青霉素/链霉素文中未明确说明--
分散酶Roche049422078001
胶原酶Sigma-AldrichC0130
抗CD3抗体BD Bioscience560527
抗CD8抗体BD Bioscience552877
抗CD4抗体BD Bioscience552051
抗CD11b抗体BD Bioscience553312
抗Gr1抗体BD Bioscience553127
抗F4/80抗体eBioscience17-4801-82
可固定蓝色或绿色活/死细胞染色试剂盒BD Bioscience564406
LSR-II流式细胞仪Beckton and Dickinson--
FlowJo V.7.6软件FlowJo--
酶联免疫斑点试剂盒BD Biosciences551083
pcDNA-3.1-survivin质粒文中未明确说明--
pCDNA3.1空白载体文中未明确说明--
CTL Immunospot S4分析仪CTL--
磁珠去除试剂盒Miltenyi Biotec--
抗CD4抗体Cell Signaling Technology25229
抗CD8α抗体Cell Signaling Technology98941
抗穿孔素抗体Cell Signaling Technology31647
抗颗粒酶B抗体Cell Signaling Technology44153
抗CD31抗体Cell Signaling Technology77699
抗α-平滑肌肌动蛋白(αSMA)抗体Cell Signaling Technology19245
SignalStain Boost免疫组化检测试剂Cell Signaling Technology8114S
3D Histech P250高容量玻片扫描仪3D Histech--
抗CD4抗体(克隆GK1.5)BioXCellBE0003-1
抗CD8抗体(克隆YTS169.4)BioXCellBE0117
同型对照抗体(克隆LTF-2)BioXCellBE0090
RNA稳定液Invitrogen--
TRIzolLife Technologies--
NanoDrop 2000微量分光光度计Thermo Fisher Scientific--
nCounter小鼠泛癌免疫分析面板NanoString--
RNAScope 2.5 HD检测试剂盒(红色)ACD Bio-Techne--
Ccl21a探针ACD Bio-Techne489921
Fcer1a探针ACD Bio-Techne886381
Aperio CS2扫描仪Leica Biosystems--
HALO图像分析软件Indica Labs--
EVOS M7000成像系统Thermo Fisher Scientific--

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
小鼠品系、年龄、性别、细胞注射数量、注射体积、注射部位(胰腺)、肿瘤可触及时间
阅读提示:Methods中的Animals、Cell lines、Mouse models
药物治疗
NAM剂量(20 mg/200µL/剂)、GEM剂量(1.2 mg/200µL/剂)、给药途径(口服、腹腔)、给药频率(隔天交替)、治疗持续时间(2周)、治疗起始时间(肿瘤注射后10天)
阅读提示:Methods中的Protocol for treatment of mice with NAM+GEM
疗效评估
肿瘤重量测量、转移计数、腹水等级评分标准、生存分析终点标准、每组动物数(n=10)
阅读提示:Results部分和图1图注
免疫细胞分析
肿瘤消化酶浓度(Dispase和Collagenase)、流式抗体克隆、细胞获取数量、分析软件设置、IHC抗体稀释度、视野数及定量方法
阅读提示:Methods中的Flow cytometry、Immunohistochemistry,图2图注
T细胞功能分析
ELISPOT检测的脾细胞数量、survivin质粒和对照质粒、刺激时间、磁珠分选去除非CD4/CD8细胞、使用试剂盒
阅读提示:Methods中的Elispot,图2M图注
体内T细胞耗竭
抗体剂量(300µg)、注射间隔(每3天)、注射次数(5次)、抗体克隆(GK1.5和YTS169.4)、对照抗体
阅读提示:Methods中的CD4 and CD8 T cell depletions in vivo,图3图注
基因表达分析
RNA提取方法、RNA质量指标(OD260/280、RIN)、Nanostring面板型号、数据标准化方法、差异表达阈值(调整p<0.01,倍数变化>2)
阅读提示:Methods中的Nanostring technology、Bioinformatics analysis、Statistical analysis Nanostring