METTL3通过m6A依赖的CXCL5/CCL5调控促进膀胱癌免疫抑制微环境

METTL3 promotes an immunosuppressive microenvironment in bladder cancer via m6A-dependent CXCL5/CCL5 regulation

作者信息Yonghua Tong, Zhiqiang Chen, Jian Wu, Qiu Huang, Yu He, Haojie Shang, Ding Xia, Ejun Peng, Zhihua Wang, Xiaoyu Liang, Kun Tang
PMID40234090
发布时间2025-04-15
DOI10.1136/jitc-2024-011108

实验完整度

包含体外细胞实验(细胞系、共培养、ELISA、RNA降解等)、动物模型(异位和原位)、流式细胞术、临床样本分析及多组学测序,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

小鼠膀胱癌MB49细胞系 异位和原位膀胱癌小鼠模型 5637和T24人膀胱癌细胞系 临床膀胱癌组织样本

重点核对

细胞系:小鼠MB49、人5637和T24细胞系。 动物模型:C57BL/6J小鼠,皮下或膀胱壁注射MB49细胞。 METTL3敲低/过表达:shRNA或过表达质粒。 药物处理:STM2457(METTL3抑制剂)和抗PD-1抗体。 机制验证:MeRIP-seq、RIP-qPCR、RNA降解实验、ChIP-qPCR。

摘要

背景:膀胱癌(BLCA)是一种预后不良的难治性恶性肿瘤,尤其是肌层浸润性病例。尽管免疫治疗近期有所进展,但缓解率仍不理想。本研究探讨了m6A RNA甲基化“写入器”METTL3在调控BLCA免疫微环境中的作用。方法:通过生物信息学分析,我们确定METTL3与BLCA免疫抑制微环境的形成及免疫治疗反应不佳相关。随后,我们使用短发夹RNA(shRNA)沉默BLCA细胞中的METTL3表达,或使用STM2457抑制其功能。通过动物实验和流式细胞术证实了这些干预措施在重塑BLCA肿瘤微环境(TME)中的有效性。机制上,RNA测序和甲基化RNA免疫沉淀(MeRIP)测序揭示了METTL3调控TME的分子通路。这通过体外细胞共培养、免疫沉淀、ELISA和RNA降解实验进一步验证。METTL3与抗程序性细胞死亡蛋白1(PD-1)治疗在BLCA中的协同效应在原位和异位BLCA动物模型中得到证实。结果:METTL3以m6A依赖性方式增加CXCL5水平并抑制CCL5表达,导致髓源性抑制细胞(MDSCs)募集增加和CD8+T细胞浸润减少。沉默METTL3或抑制其功能恢复了免疫细胞平衡,并显著增强了抗PD-1治疗的疗效。临床上,METTL3过表达与免疫检查点抑制剂(ICIs)治疗的完全缓解率低相关,并与以MDSC水平升高和CD8+T细胞浸润减少为特征的免疫抑制微环境相关。结论:这些发现凸显了METTL3作为BLCA免疫微环境的关键调节因子,以及作为改善免疫治疗结果的有前景的治疗靶点。靶向METTL3可能增强ICIs在BLCA患者中的疗效。

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
METTL3是否通过m6A修饰调控CXCL5和CCL5表达,进而影响膀胱癌免疫微环境及免疫治疗疗效?
核心机制
METTL3通过m6A修饰上调CXCL5(经IGF2BP1稳定mRNA)和AHR(经IGF2BP1稳定mRNA),AHR转录抑制CCL5表达,从而促进MDSC募集并抑制CD8+T细胞浸润。
主要证据
RNA-seq和MeRIP-seq鉴定靶点;RT-qPCR、ELISA验证表达;细胞共培养验证趋化;动物模型和流式细胞术验证免疫细胞浸润变化;临床样本分析显示METTL3与免疫抑制和ICIs疗效相关。
研究意义
靶向METTL3可能增强膀胱癌免疫治疗疗效,为改善ICIs治疗反应提供新策略。

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

生物信息学分析

筛选与免疫治疗反应相关的m6A修饰基因,并分析METTL3表达与免疫浸润的关系。

使用IMvigor210队列、TCGA-BLCA数据库和单细胞测序数据,分析METTL3表达与免疫细胞浸润及ICIs疗效的相关性。

2

体外细胞实验验证METTL3对趋化因子表达的影响

验证METTL3敲低或抑制对CXCL5和CCL5表达及分泌的影响。

使用shRNA敲低METTL3或STM2457处理MB49、5637、T24细胞,通过RT-qPCR和ELISA检测CXCL5和CCL5水平。

3

体内动物实验验证METTL3对肿瘤生长和免疫微环境的影响

验证METTL3敲低或过表达对肿瘤生长及免疫细胞浸润的影响。

将MB49细胞(对照、METTL3敲低或过表达)皮下或原位注射至C57BL/6J小鼠,测量肿瘤体积和重量,并通过流式细胞术分析肿瘤浸润免疫细胞。

4

机制研究:METTL3调节CXCL5和AHR的m6A依赖性机制

阐明METTL3调控CXCL5和CCL5的分子机制。

进行MeRIP-seq、RIP-qPCR、RNA降解实验、ChIP-qPCR,验证METTL3通过m6A修饰调控CXCL5和AHR的稳定性,AHR结合CCL5启动子并抑制其转录。

5

联合治疗实验:METTL3靶向与抗PD-1协同

验证METTL3抑制与抗PD-1联合治疗的协同抗肿瘤效果。

在小鼠模型中,给予METTL3敲低或STM2457与抗PD-1抗体联合治疗,测量肿瘤大小和免疫细胞浸润。

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
DMEM培养基PricellaPM150210
RPMI 1640培养基PricellaPM150110
胎牛血清HyCyteFBP-C520
青霉素-链霉素PricellaPB180120
MycAway Plus-Color一步法支原体检测试剂盒Yeasen40612ES25
pLKO.1-puro慢病毒载体MiaoLingBioP0258
AgeI-HF 限制性内切酶NEBR3552S
EcoRI-HF 限制性内切酶NEBR3101S
FastPure凝胶DNA提取试剂盒VazymeDC301-01
Ligation High 连接酶TOYOBOLGK-101
Phanta Max 预混液VazymeP515-01
pCDH-CMV-MCS-EF1-Puro慢病毒载体MiaoLingBioP1268
XbaI 限制性内切酶NEBR0145S
ClonExpress II 一步克隆试剂盒VazymeC112-01
psPAX2包装质粒MiaoLingBioPP0261
pMD2.G包膜质粒MiaoLingBioP0262
Lipo 293转染试剂BeyotimeC0521
Zombie NIR 可固定活力试剂盒Biolegend423106
抗小鼠CD45抗体BioLegend103130
抗小鼠CD3抗体BD Horizon562600
抗小鼠CD8抗体BioLegend100707
抗小鼠颗粒酶B抗体Invitrogen25-8898-82
抗小鼠IFNG抗体ElabscienceE-AB-F1101E
抗小鼠CD11b抗体BioLegend101205
抗小鼠GR1抗体BioLegend108440
抗小鼠Ly-6G抗体ElabscienceE-AB-F1108D
抗小鼠Ly-6C抗体ElabscienceE-AB-F1121E
TruStain FcX PLUS 封闭液BioLegend156603
RNA快速提取试剂盒BiologyBOLG203
HiScript III RT SuperMix 用于 qPCR (+gDNA wiper)VazymeR323-01
ChamQ Blue 通用 SYBR qPCR 预混液VazymeQ312-02
RIPA裂解液BosterAR1194
蛋白酶抑制剂MCEHY-K0010
上样缓冲液BosterAR1112
SDS-PAGE凝胶SevenSW143-02
PVDF膜MilliporeIPVH00010
METTL3抗体Proteintech15073-1-AP
AHR抗体Proteintech28727-1-AP
HRP标记山羊抗小鼠IgGABclonalAS003
HRP标记山羊抗兔IgG抗体ABclonalAS014
兔对照IgG抗体ABclonalAC005
ECL检测试剂Absinabs9434
BeyoRIP RIP检测试剂盒BeyotimeP1801S
超声ChIP试剂盒AbclonalRK20258
Protein A/G磁珠MCEHY-K0202
EpiQuik CUT&RUN m6A RNA富集(MeRIP)试剂盒EpigentekP-9018-24
MojoSort小鼠CD8 T细胞分离试剂盒BioLegend480007
CD3/28磁珠ThermoFisher11456D
白细胞介素-2MCEHY-P7077
EasySep小鼠MDSC(CD11b+Gr1+)分离试剂盒Stemcell19867
24孔板,8 µm插入式小室Corning353097
小鼠CXCL5 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0471
小鼠RANTES ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0009
STM2457MCEHY-12591A
抗小鼠PD-1抗体BioxcellBE0146
抗小鼠CD8α抗体BioxcellBE0061
抗小鼠Gr-1抗体BioxcellBE0075
异氟烷RWDR510-22-10
D-荧光素MCEHY-12591A
PerkinElmer IVIS 成像系统Xenogen--

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
细胞培养
细胞系来源:MB49 (#JY357), HEK293T (#TCH-C101), 5637 (#CL-0002), T24 (#CL-0227);培养基:DMEM或RPMI 1640,添加10% FBS和1%青霉素-链霉素;细胞传代不超过15次,每2周进行支原体检测。
阅读提示:见Materials and methods的Cell culture部分
质粒构建和转染
shRNA序列设计、载体(pLKO.1-puro、pCDH-CMV-MCS-EF1-Puro)、包装质粒(psPAX2、pMD2.G)、转染试剂Lipo 293。
阅读提示:见Materials and methods的Plasmid construction, lentiviral packaging, and transfection部分
动物模型
小鼠品系:C57BL/6J,4-6周龄;细胞注射剂量:1×10^6 MB49细胞;注射途径:皮下或膀胱壁;药物剂量:STM2457(250 µg/肿瘤,每日,瘤内),抗PD-1抗体(200 µg/小鼠,每3天,腹腔注射)。
阅读提示:见Materials and methods的Animal models部分及图6图例
流式细胞术
抗体组合:CD45, CD3, CD8, Granzyme B, IFNG(免疫细胞);CD45, CD11b, GR1, Ly-6G, Ly-6C(MDSC);封闭:TruStain FcX PLUS。
阅读提示:见Materials and methods的Single-cell dissociation and flow cytometry analysis部分
RT-qPCR
RNA提取试剂盒、逆转录试剂盒、SYBR qPCR预混液;引物序列见补充表S3。
阅读提示:见Materials and methods的RNA extraction and RT-qPCR部分
MeRIP-seq和RNA-seq
METTL3敲低MB49细胞系,由DIATRE Biotechnology进行建库和测序。
阅读提示:见Materials and methods的N6-Methyladenosine Methylated RNA Immunoprecipitation (m6A-MeRIP) and transcriptome sequencing部分
ELISA
检测CXCL5和CCL5分泌水平,使用相应ELISA试剂盒。
阅读提示:见Materials and methods的ELISA部分