IL-1β+肿瘤相关巨噬细胞通过放大PGE2-EP4信号加速胶质母细胞瘤进展

IL-1β+ tumor-associated macrophages accelerate glioblastoma progression by amplifying the PGE2-EP4 signaling

作者信息Hao Liang, Qunying Yang, Biling Zhong, Dan Li, Feima Wu, Jian Zhang, Chongqi Guo, Zhengquan Zhu, Min Feng, Yong Zhang, Hui Peng
PMID41088217
发布时间2025-10-14
DOI10.1186/s12974-025-03551-y

实验完整度

包含scRNA-seq、体内CDX模型、临床样本分析及体外功能验证等多层级实验,并验证了机制通路。

主要模型

U251和T98G胶质母细胞瘤细胞系 THP1来源的巨噬细胞 BALB/c裸鼠皮下异种移植瘤模型 GBM患者肿瘤组织样本

重点核对

PGE2和TNFα协同诱导巨噬细胞IL-1β表达 EP4受体拮抗剂ONO-AE3-208的作用 PKA抑制剂H89对IL-1β和C/EBPβ表达的影响 COX-2抑制剂NS398对PGE2产生的影响

摘要

胶质母细胞瘤(GBM)具有高度炎症微环境,主要由活化的固有免疫细胞驱动,尽管由于T细胞浸润有限而被归类为免疫学冷肿瘤。肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)是疾病进展的关键因素,部分通过产生白细胞介素-1β(IL-1β)——一种具有促肿瘤功能的前炎症细胞因子。然而,IL-1β⁺ TAMs在GBM中的确切作用仍不完全清楚。本研究旨在阐明IL-1β⁺ TAMs对GBM恶性程度的功能贡献,并探讨其治疗相关性。单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析显示,与正常脑组织相比,IL-1β⁺ TAMs在GBM组织中富集,其浸润升高与侵袭性肿瘤表型和不良预后相关。功能上,IL-1β刺激GBM细胞分泌炎症介质,如PGE2和TNFα。这些介质反过来上调巨噬细胞中C/EBPβ的表达,从而增强IL-1β的转录。机制上,肿瘤来源的PGE2和TNFα通过EP4受体信号协同激活C/EBPβ,启动一个自我维持的IL-1β-PGE2/TNFα-EP4-C/EBPβ-IL-1β反馈环路,放大GBM细胞与TAMs之间的促炎串扰。破坏PGE2/EP4信号有效抑制了IL-1β+ TAM的产生,并在临床前模型中减弱了肿瘤生长。我们的发现强调了GBM细胞如何通过PGE2和TNFα的协同作用,经由EP4受体和C/EBPβ激活,诱导巨噬细胞分泌IL-1β。肿瘤细胞与巨噬细胞之间的这种反馈环路促进了促炎性肿瘤微环境,驱动GBM进展。因此,靶向PGE2/EP4-C/EBPβ信号轴可能是一种有前景的免疫治疗策略,以破坏肿瘤-TAM串扰并抑制GBM进展。

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
探究IL-1β+肿瘤相关巨噬细胞在胶质母细胞瘤恶性进展中的功能作用及其治疗潜力
核心机制
肿瘤来源的PGE2和TNFα通过EP4受体和PKA-C/EBPβ信号通路协同诱导巨噬细胞表达IL-1β,形成IL-1β-PGE2/TNFα-EP4-C/EBPβ-IL-1β正反馈环路,放大促炎肿瘤微环境
主要证据
scRNA-seq发现IL-1β+ TAMs富集于GBM且与预后不良相关;体外实验证明PGE2/TNFα诱导IL-1β表达;体内EP4拮抗剂ONO-AE3-208抑制肿瘤生长
研究意义
靶向PGE2/EP4-C/EBPβ信号轴可能成为破坏肿瘤-TAM串扰并抑制GBM进展的免疫治疗策略

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

单细胞转录组分析IL-1β+ TAMs

鉴定GBM微环境中IL-1β+ TAMs的特征及其与预后的关系

对GSE182109和GSE190453数据集进行scRNA-seq分析,鉴定细胞簇,重点分析髓系细胞亚群,结合TCGA数据库进行生存分析,并通过免疫荧光验证

2

体外验证GBM条件培养基诱导巨噬细胞IL-1β表达

验证GBM细胞分泌因子能否诱导巨噬细胞产生IL-1β

收集U251和T98G细胞的条件培养基(GCM),刺激THP1来源的巨噬细胞,检测IL-1β mRNA和蛋白水平

3

IL-1β刺激GBM细胞分泌炎症因子

探究IL-1β对GBM细胞功能的影响

用重组IL-1β处理U251细胞,进行转录组测序,分析差异表达基因,验证PGE2和TNFα的分泌

4

PGE2和TNFα协同诱导IL-1β+巨噬细胞表型

确定GBM细胞分泌的PGE2和TNFα是否协同促进巨噬细胞IL-1β表达

用PGE2和TNFα单独或联合刺激巨噬细胞,检测IL-1β表达,并进行转录组测序

5

验证PKA-C/EBPβ信号通路的作用

探究PGE2和TNFα诱导IL-1β表达的分子机制

使用PKA抑制剂H89预处理巨噬细胞,检测IL-1β和C/EBPβ的表达;检测C/EBPβ蛋白表达和亚细胞定位

6

验证EP4受体在IL-1β诱导中的作用

确定PGE2通过哪个受体亚型发挥作用

使用EP4拮抗剂ONO-AE3-208预处理巨噬细胞,检测GCM诱导的IL-1β和C/EBPβ表达

7

体内验证EP4抑制效果

评估EP4抑制在动物模型中对肿瘤生长和IL-1β+ TAMs的影响

构建U251皮下异种移植瘤模型,注射THP1巨噬细胞和ONO-AE3-208,测量肿瘤体积和重量,检测IL-1β和Ki67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
佛波醇12-十四酸酯13-醋酸酯Sigma-AldrichP8139
NS398MedChemExpressHY-13913
ONO-AE3-208MedChemExpressHY-50901
H-89MedChemExpressHY-15979
重组人肿瘤坏死因子αMedChemExpressHY-P7058
前列腺素E2MedChemExpressHY-101952
重组人白细胞介素-1βPeproTech211-11B
脂多糖Sigma-AldrichL439
DMEM培养基GibcoC11885500BT
胎牛血清MIKXMK1123-500 C
青霉素-链霉素溶液Gibco15140122
RPMI1640培养基GibcoC11875500BT
0.22 μm滤膜Merck MilliporeSLGP033RB
IL-1β ELISA试剂盒BioLegend437004
PGE2 ELISA试剂盒JINGMEI BiotechnologyJM-03317H1
TNFα ELISA试剂盒JINGMEI BiotechnologyJM-03277H1
莫能菌素BioLegend420701
抗CD16/CD32抗体BioLegend101302
抗人IL-1β抗体BioLegend511709
FACS Aria III流式细胞仪BD Biosciences--
RNA快速纯化试剂盒ES ScienceRN001
HiScript III RT SuperMixVazymeR323-01
ChamQ SYBR qPCR Master MixVazymeQ311-03
QuantStudio 6实时荧光定量PCR仪Thermo Fisher--
RIPA裂解液SolarbioBC3710
BCA蛋白定量试剂盒Cowin BiotechCW0014S
5×上样缓冲液BiosharpBL502A
预制Bis-Tris凝胶WSHTPSB2001-12 F
蛋白分子量标准Thermo Fisher26616-1
PVDF膜Merck MilliporeBS-PVDF-45
转膜缓冲液BiosharpBL626A
Western Blot快速封闭液BiosharpBL1032A
抗C/EBPβ抗体Proteintech83791-6-RR
抗GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
TBST缓冲液SolarbioT1087
HRP标记二抗Cell Signaling Technology7074 S
ECL化学发光底物BiosharpBL520A
柠檬酸盐缓冲液ServicebioG1202
3%过氧化氢G-CLONECS7730
Triton X-100SolarbioT8200
牛血清白蛋白Biofroxx4240GR100
抗CD68抗体Proteintech25747-1-AP
抗IL-1β抗体Proteintech66737-1-IG
抗Ki67抗体Proteintech27309-1
荧光二抗ProteintechRGAM002
荧光二抗ProteintechRGAR004
DAPIBeyotimeC1002
抗淬灭封片剂BeyotimeBL701A
TRIzolSigmaT9424

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
巨噬细胞分化
THP1细胞用80ng/mL PMA诱导24小时
阅读提示:Materials and methods, Cell lines and culture conditions
条件培养基收集
细胞密度约80%时换无血清培养基,48小时后收集上清
阅读提示:Materials and methods, Collection of GCM
IL-1β刺激GBM细胞
人重组IL-1β浓度1ng/mL,处理24或48小时
阅读提示:Results, IL-1β enhances GBM cells to produce inflammatory factors
PGE2/TNFα刺激巨噬细胞
PGE2浓度1nM,TNFα浓度10ng/mL,处理24或48小时
阅读提示:Results, PGE2 and TNFα derived from GBM cells cooperatively elicit the IL-1β+ TAM state
PKA抑制实验
H89预处理30分钟,浓度未明确说明
阅读提示:Results, GBM-derived PGE2 and TNFα induce IL-1β expression in macrophages through activation of the PKA-C/EBPβ signaling pathway
EP4拮抗实验
ONO-AE3-208预处理30分钟,浓度未明确说明
阅读提示:Results, Tumor-derived PGE2 induces C/EBPβ and IL-1β expression through EP4 receptor signaling
体内实验
BALB/c裸鼠,U251细胞5×10^6皮下注射,THP1巨噬细胞1×10^6静脉注射(每三天),ONO-AE3-208剂量10mg/kg每日腹腔注射
阅读提示:Materials and methods, In vivo subcutaneous xenograft model