微波消融骨肉瘤来源的IL-18促进抗肿瘤反应

IL-18 derived from microwave-ablated osteosarcoma facilitates antitumor response

作者信息Jielong Zhou, Yunhui Zhang, Wenjie Yang, Xin Wang, Mei Li, Mengyu Yao, Wenhan Huang, Xiao Chu, Christopher Schliehe, Manzhi Zhao, Yu Zhang
PMID42398970
发布时间2026-07-03
DOI10.1136/jitc-2026-014796

实验完整度

包含患者血浆多细胞因子检测与流式细胞术、体外BMDC共培养与功能实验、RNA-seq转录组分析、体内原位骨肉瘤模型及中和抗体和联合治疗验证,涵盖体外、体内及临床样本多个独立证据层级,并进行功能与机制验证。

主要模型

K7M2小鼠骨肉瘤细胞系 小鼠骨髓来源树突状细胞(BMDC) BALB/c小鼠股骨原位骨肉瘤模型 骨肉瘤患者血浆样本

重点核对

MWA处理条件:5 W功率,2分钟处理时间 BMDC与MWA处理后的K7M2细胞共培养12小时 IL-18中和抗体剂量:100 µg/只,每3天腹腔注射 抗PD-1单克隆抗体剂量:12.5 mg/kg,每3天腹腔注射 IL-18细胞因子剂量:1 µg/只,每3天腹腔注射

摘要

背景:骨肉瘤(OSA)是儿童和青少年中最常见的原发性恶性骨肿瘤,而在过去的几十年里,其生存率没有进一步提高。微波消融(MWA)是一种新兴的热疗法,用于消融恶性骨肿瘤并诱导抗肿瘤免疫,但其内在机制仍不清楚。本研究揭示了MWA治疗促进了白细胞介素(IL)-18的表达,并增强了树突状细胞(DC)的功能以及CD8+ T细胞的浸润。将IL-18与抗程序性细胞死亡蛋白1(PD-1)联合使用显示出额外的肿瘤抑制效果。方法:将MWA处理的OSA与骨髓树突状细胞(BMDC)在体外共培养。进行了RNA测序以分析BMDC受MWA处理的OSA刺激后的内在机制。建立了原发性股骨骨肉瘤的小鼠模型,用于体内免疫反应评估,并利用该模型测量IL-18和抗PD-1联合治疗的额外肿瘤根除效果。结果:MWA促进了BMDC的活化、抗原摄取和抗原交叉呈递。小鼠模型表明,MWA治疗可以提高肿瘤和引流淋巴结中CD8+ T细胞和CD11c+DC的比例。肿瘤抑制是通过MWA处理的OSA释放IL-18并与DC上的IL-18受体相互作用介导的,而应用抗IL-18抗体后可逆转这种作用。此外,IL-18细胞因子发挥了肿瘤根除作用,并与抗PD-1治疗联合时对OSA显示出额外的抗肿瘤作用。结论:我们的研究证明了IL-18介导的信号在诱导针对OSA的保护性免疫反应中的关键作用,为MWA诱导的免疫激活提供了一种新的机制解释,并且IL-18细胞因子治疗可被视为临床上治疗OSA的一种可行且有效的治疗方法。

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
微波消融(MWA)治疗骨肉瘤诱导抗肿瘤免疫的分子机制尚不明确,本研究旨在揭示MWA治疗后免疫激活的关键调控因子及其机制。
核心机制
MWA处理的骨肉瘤细胞通过释放IL-18,与树突状细胞上的IL-18受体相互作用,促进DC成熟、抗原摄取与交叉呈递,进而增强CD8+ T细胞浸润和抗肿瘤免疫反应。
主要证据
体外共培养实验证实MWA处理的K7M2细胞增强BMDC活化与功能;体内小鼠模型显示MWA治疗增加肿瘤和淋巴结中CD8+ T和DC浸润,且该效应被IL-18中和抗体逆转;RNA-seq揭示IL-18R在DC中表达上调;临床样本中MWA治疗患者血浆IL-18水平升高。
研究意义
该研究阐明了MWA诱导免疫激活的新机制,为骨肉瘤治疗提供了基于IL-18的免疫治疗策略,并支持将MWA与IL-18或免疫检查点抑制剂联合应用以增强抗肿瘤效果。

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

患者血浆细胞因子和免疫细胞分析

评估MWA治疗对骨肉瘤患者系统性炎症和T细胞活化的影响

收集接受MWA联合手术切除或单纯手术切除的患者术前及术后第7天的血浆和外周血单个核细胞,进行多细胞因子检测和流式细胞术分析。

2

MWA处理细胞死亡特征分析

确定MWA处理K7M2细胞的最佳时间点并表征细胞死亡模式

使用5 W功率的微波天线处理K7M2细胞不同时间(1、2、3、4、5分钟),检测细胞活力、凋亡和坏死以及亚细胞结构变化。

3

BMDC体外共培养功能实验

评估MWA处理的骨肉瘤细胞对树突状细胞活化、抗原摄取和交叉呈递的影响

将未处理或MWA处理(5 W, 2 min)的K7M2细胞与BMDC共培养12小时,通过流式细胞术检测BMDC活化标志物(CD80/CD86)、FITC标记OVA摄取能力以及H-2Kb/SIINFEKL复合物评估交叉呈递。

4

RNA-seq转录组分析

揭示MWA处理骨肉瘤细胞对BMDC转录谱的影响,筛选关键细胞因子-受体通路

将BMDC与MWA处理或未处理的K7M2细胞共培养24小时,通过CD11c磁珠分选BMDC,进行RNA测序并分析差异表达基因及KEGG通路富集。

5

IL-18表达和分泌验证

验证MWA处理后IL-18在mRNA、蛋白及分泌水平的表达变化

MWA处理K7M2细胞24小时后,通过RT-qPCR、Western blot检测IL-18表达,通过ELISA检测培养上清中IL-18分泌;并通过免疫荧光检测体内肿瘤组织IL-18表达及其与p53的共定位。

6

体内IL-18中和实验

验证IL-18在MWA抗肿瘤效应中的关键作用

建立BALB/c小鼠股骨原位骨肉瘤模型,对MWA治疗组和对照组分别给予IL-18中和抗体或同种型对照,比较肿瘤生长、生存率、肿瘤浸润CD8+ T和DC比例及DC共刺激分子表达。

7

IL-18联合抗PD-1治疗实验

评估IL-18单药及联合抗PD-1对骨肉瘤的抑制效果

建立原位骨肉瘤模型,当肿瘤体积达100 mm³时,分别给予抗PD-1、IL-18或两者联合治疗,测量肿瘤生长并检测肿瘤组织CD8+ T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GibcoC11995500BT
胎牛血清VivaCellC04001-500
胰蛋白酶-EDTAGibco25200-072
粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子----
白细胞介素-4----
微波治疗仪BaoxingWB-3100AI
红外热像仪FLIR--
细胞计数试剂盒-8DojindoCK04
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒DojindoAD10
HMGB-1 ELISA试剂盒InvitrogenEEL102
IL-18 ELISA试剂盒Abcamab216165
IL-18BP ELISA试剂盒Abcamab254509
CRT ELISA试剂盒Abcamab284624
人细胞因子检测试剂盒QuantoBioC60011
Luminex 200系统Luminex--
Cyto-Fast固定/破膜缓冲液----
固定活力染料FVS 780eBioscience65-0865-14
FlowJo软件FlowJo--
TRIzol试剂----
NEBNext Ultra RNA文库制备试剂盒New England Biolabs--
Illumina NovaSeq 6000测序仪Illumina--
AMPure XP磁珠Beckman Coulter--
总RNA提取试剂盒Omega BIO-TEKR6834-02
NanoDrop 2000分光光度计Thermo Fisher Scientific--
PrimeScript RT预混液TakaraRR036Q
ChamQ SYBR qPCR预混液VazymeQ311-02
RIPA裂解液Beyotime BiotechnologyP0013B
蛋白酶抑制剂混合物TargetMolC0001
BCA蛋白定量试剂盒Thermo FisherA53225
PVDF膜Merck MilliporeIPVH00010
抗IL-18抗体Abcamab191860
二抗Abcamab7090
抗CD11c抗体Abcamab219799
抗IL-18抗体Abcamab191860
抗CD8抗体Abcamab217344
Nikon AX-NIS-Elements共聚焦显微镜Nikon--
抗小鼠IL-18中和抗体----
抗PD-1单克隆抗体Bio X CellBE0146
IL-18重组蛋白Sino Biological50073-MNCE
基质胶----
Origin Pro软件Origin Lab Corporation--
GraphPad Prism软件GraphPad Software--

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
K7M2细胞培养条件:DMEM培养基、10% FBS、1%青链霉素,37°C、5% CO2;BMDC分化:RPMI培养基、10% FBS、1%青链霉素、20 ng/mL GM-CSF和20 ng/mL IL-4,第4天换液,第7天收获
阅读提示:见Materials and methods中“Cell lines”和“Primary cells”部分
MWA处理
MWA参数:功率5 W,处理时间2分钟(体外);体内肿瘤MWA时功率5 W、时间2分钟
阅读提示:见Materials and methods中“MWA procedure of experiments”部分
BMDC共培养
BMDC与MWA处理或未处理的K7M2细胞共培养12小时
阅读提示:见Results中“MWA-treated OS cells promoted BMDC activation...”部分及图3图注
动物模型
小鼠品系:4-6周龄雄性BALB/c;细胞注射:1×10^6 K7M2细胞重悬于10 µL基质胶中,注射于股骨外侧髁骨缺损处,注射后14天进行MWA
阅读提示:见Materials and methods中“In vivo experiments”部分
IL-18中和抗体治疗
IL-18中和抗体剂量:100 µg/只,每3天腹腔注射
阅读提示:见Materials and methods中“In vivo experiments”部分
联合治疗
抗PD-1单克隆抗体剂量:12.5 mg/kg,每3天腹腔注射;IL-18细胞因子剂量:1 µg/只,每3天腹腔注射
阅读提示:见Materials and methods中“In vivo experiments”部分
流式细胞术
抗体克隆和稀释比例,如抗小鼠CD8(克隆53-6.7,1:200)、抗小鼠IL-18R(克隆P3TUNYA,1:80)等
阅读提示:见Materials and methods中“Flow cytometry”部分