靶向树突状细胞分泌的免疫调节细胞因子CCL22可减轻放疗抵抗

Targeting the Dendritic Cell-Secreted Immunoregulatory Cytokine CCL22 Alleviates Radioresistance

作者信息Jason Bugno, Liangliang Wang, Xianbin Yu, Xuezhi Cao, Jiaai Wang, Xiaona Huang, Kaiting Yang, Andras Piffko, Katherine Chen, Stephen Y Luo, Emile Naccasha, Yuzhu Hou, Sherry Fu, Chuan He, Yang-Xin Fu, Hua L Liang, Ralph R Weichselbaum
PMID38691100
发布时间2024-10-01
DOI10.1158/1078-0432.CCR-23-3616

实验完整度

包含体外共培养、细胞系、同系小鼠肿瘤模型、转录组测序等多层级实验,且明确进行CCL22阻断、Treg清除及功能验证等干预。

主要模型

MC38和B16小鼠肿瘤模型 B16-OVA和B16-EGFR肿瘤模型 Zbtb46creRosaYFP小鼠来源的脾脏cDC Batf3−/−小鼠模型

重点核对

放疗剂量:20 Gy(部分实验用15 Gy) CCL22中和抗体剂量:4 μg/mL肿瘤体积,隔日瘤内注射 αEGFR-IFNα剂量:瘤内20 μg(第0天)和10 μg(第4天),静脉给药剂量未明确说明 Treg检测时间点:放疗后5天 CD8+ T细胞ELISPOT检测时间点:放疗后7天

摘要

目的:放射介导的免疫抑制限制了疗效,是癌症治疗的一个障碍。放射诱导肿瘤免疫的负调节因子,包括调节性T细胞(Treg)。放疗(RT)后Treg浸润的机制尚不明确。鉴于树突状细胞(cDC)维持Treg,我们试图识别并靶向cDC信号以阻断放疗后Treg浸润。实验设计:转录组学和高维流式细胞术揭示了小鼠肿瘤cDC的变化,这些变化不仅在RT后介导Treg浸润,而且与人类癌症数据集中较差的生存率相关。在同系小鼠肿瘤中测试了干扰cDC-CCL22-Treg轴的抗体。研究了一种原型干扰素-抗表皮生长因子受体融合蛋白(αEGFR-IFNα),以阻断Treg浸润并促进RT后的CD8+ T细胞反应。结果:放射扩大了富含免疫调节标志物的成熟cDC1群体,该群体通过Treg募集趋化因子CCL22介导Treg浸润。阻断CCL22或清除Treg均增强了RT疗效。αEGFR-IFNα阻断cDC1产生CCL22,同时诱导抗肿瘤CD8+ T细胞反应,在多种表达EGFR的小鼠肿瘤模型中增强了RT疗效,包括全身给药后。结论:我们确定了cDC介导RT后Treg肿瘤浸润的先前未被认识的机制。我们的发现表明阻断cDC1-CCL22-Treg轴可增强RT疗效。αEGFR-IFNα联合RT提供了比全身游离干扰素给药更好的强效抗肿瘤反应,并可能克服干扰素治疗的临床局限性。我们的发现强调了RT后cDC的复杂行为,并为克服RT驱动的免疫抑制以提高RT疗效提供了新的治疗策略。

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
放疗后调节性T细胞(Treg)肿瘤浸润的机制是什么?如何靶向该机制以增强放疗疗效?
核心机制
放疗诱导肿瘤中cDC1来源的成熟树突状细胞(mregDC1)扩增,这些细胞通过上调CCL22招募Treg,导致免疫抑制和放疗抵抗;肿瘤靶向干扰素αEGFR-IFNα可抑制cDC1产生CCL22,同时诱导ISG+ cDC2群体,促进CD8+ T细胞抗肿瘤免疫。
主要证据
小鼠肿瘤模型中,放疗后mregDC1比例增加且CCL22表达上调;中和CCL22或清除Treg增强放疗疗效;αEGFR-IFNα降低肿瘤CCL22和Treg数量,增加CD8+ T细胞浸润和IFNγ ELISPOT反应,并改善B16-EGFR和MC38-EGFR模型的肿瘤生长控制和生存期。
研究意义
研究识别了cDC1-CCL22-Treg轴作为放疗驱动的免疫抑制的靶点,并提出肿瘤靶向干扰素αEGFR-IFNα与放疗联合的治疗策略,可能克服干扰素临床应用的局限性,提高放疗疗效。

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RNA测序鉴定放疗后肿瘤cDC亚群

鉴定放疗后肿瘤浸润免疫细胞中cDC亚群的变化,并识别与免疫抑制相关的cDC群体。

对MC38肿瘤(15 Gy照射4天后)的CD45+细胞进行scRNA-seq,无监督聚类识别出DC_Ccl22(mregDC)和DC_Atox1(cDC),进一步细分cDC亚群,并分析mregDC特征基因。

2

流式细胞术验证放疗后cDC亚群变化

验证放疗后肿瘤中cDC1、cDC2及mregDC亚群的比例变化,并确认mregDC1的扩增。

使用光谱流式细胞术对MC38和B16-OVA肿瘤的cDC进行分析,通过FlowSOM无监督聚类识别cDC亚群,并比较放疗前后各亚群比例。

3

体外共培养验证cDC1产生CCL22

验证放疗后cDC1是否通过上调CCL22招募Treg。

从Zbtb46creRosaYFP小鼠脾脏分选cDC1(YFP+ CD24+)和cDC2(YFP+ CD172a+),与经40 Gy照射的B16肿瘤细胞共培养18小时,通过流式细胞术检测细胞内CCL22表达。

4

体内验证cDC1对Treg浸润和放疗抵抗的作用

确定cDC1是否通过CCL22介导放疗后Treg浸润和放疗抵抗。

在Batf3−/−小鼠(缺乏cDC1)和WT小鼠中种植B16或B16F1肿瘤,给予20 Gy放疗,比较Treg浸润和肿瘤生长。

5

评估阻断CCL22或清除Treg对放疗疗效的影响

验证靶向cDC1-CCL22-Treg轴能否增强放疗疗效。

在B16和MC38肿瘤模型中,给予20 Gy放疗并联合αCCL22抗体或αCTLA4(9H10克隆),监测肿瘤生长和生存期。

6

αEGFR-IFNα对放疗后cDC和免疫微环境的影响

评估肿瘤靶向干扰素αEGFR-IFNα是否能抑制CCL22产生、重塑cDC群体并增强RT疗效。

在B16-EGFR肿瘤模型中,联合20 Gy放疗和αEGFR-IFNα(瘤内或静脉给药),通过bulk RNA-seq、流式细胞术、ELISPOT和肿瘤生长/生存期评估免疫变化和疗效。

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Sigma-Aldrich--
胎牛血清Sigma-Aldrich--
青霉素-链霉素----
MEM非必需氨基酸----
αCCL22(MDC单克隆抗体)InvitrogenMA5-23780
αCD8抗体BioXcellBE0004-1
抗小鼠CTLA-4(CD152)克隆9H10BioXcellBE0131
SiteClick抗体标记试剂盒(R-PE)ThermoFisherS10467
Pacific blue-抗CD45BioLegend103126
Pacific blue-抗CD11bBioLegend101224
Pacific blue-抗CD80BioLegend104724
BV421-抗I-A/I-EBioLegend107631
BV510-抗CD19BioLegend115545
BV510-抗CD86BioLegend105039
BV570-抗CD4BioLegend100541
BV570-抗NK1.1BioLegend108733
BV605-抗CCR7BioLegend120125
BV605-抗CD3BioLegend100351
BV605-抗CD11cBioLegend117333
BV650-抗XCR1BioLegend148220
BV711-抗CD64BioLegend139311
BV750-抗CD3BioLegend100249
BV785-抗Ly6CBioLegend128041
FITC-抗CD45BioLegend103108
FITC-抗CD25BioLegend101907
FITC-抗Ly6CBioLegend128006
Alexa Fluor 488-抗CD8aBioLegend100723
AF488-抗FceRIa(MAR-1)BioLegend134330
PerCP-Cy5.5-抗Bcl6BioLegend358508
PerCP/Cy5.5-抗Ly6GBioLegend127616
PerCP/Cy5.5-抗F4/80BioLegend123128
PE-抗H2Kb-SIINFEKLBioLegend141603
PE-抗CD11bBioLegend101208
PE-抗XCR1BioLegend148203
PE-Dazzle594-抗CD103BioLegend121430
PE/Cy5-抗CD86BioLegend105016
PE/Cy5-抗CD11cBioLegend117316
PE/Cy7-抗CD11cBioLegend117318
PE/Cy7-抗Ly6CBioLegend128017
PE/Fire810-抗MHCIIBioLegend107667
APC-抗CD11cBioLegend117310
APC-抗PD-L1BioLegend124312
APC-抗CD4BioLegend100412
AF700-抗CD206BioLegend141734
AF700-抗CD11bBioLegend101222
APC/Cy7-抗CD172aBioLegend144017
BV510-抗CD24BioLegend101831
Zombie NIR可固定染料BioLegend423105
BUV395-抗Ly6GBD Biosciences563978
BUV496-抗CD24BD Biosciences612953
BUV563-抗NK1.1BD Biosciences741233
BUV737-抗CD8aBD Biosciences564297
BUV805-抗F4/80BD Biosciences749282
BV421-抗CD40BD Biosciences562846
BV421-抗FcεR1α(MAR-1)BD Biosciences750852
BV605-抗I-A/I-E(MHCII)BD Biosciences563413
PerCP-eFluor710-抗PD-1HeBioscience46-5919-82
PE-抗FOXP3eBioscience12-5773-82
PE-抗H2Kb-SIINFEKLeBioscience12-5743-82
AF532-抗CD45Invitrogen58-0451-82
PerCP-eFluor710-抗B220Invitrogen46-0452-82
PE/Cy7-抗AxlInvitrogen25-1084-80
eBioscience Foxp3/转录因子染色缓冲液套装Invitrogen00-5523-00
SIINFEKL肽Invivogenvac-sin
小鼠MDC(CCL22)ELISA试剂盒Abcamab204525
EasySep小鼠CD11c阳性选择试剂盒IIStemCell Technologies18780
小鼠泛DC富集试剂盒IIStemCell Technologies19863
小鼠CD8+ T细胞分离试剂盒StemCell Technologies19853
小鼠CD8a阳性选择试剂盒IIStemCell Technologies18953
小鼠IFNγ ELISPOT试剂盒BD Biosciences551083
CaptivA Protein A亲和树脂Repligen--
FreeStyle293-F细胞----
C57BL/6J小鼠Envigo--
Zbtb46cre小鼠Jackson LabsIMSR_JAX:028538
RosaYFP小鼠Jackson LabsIMSR_JAX:006148
OT-I CD8+ T细胞受体(TCR)转基因小鼠Jackson LabsIMSR_JAX:003831
Batf3−/−小鼠----
MC38细胞--RRID:CVCL_B288
B16F10细胞ATCCRRID:CVCL_0159
B16F1细胞ATCCRRID:CVCL_0158
B16-OVA细胞----
B16-EGFR细胞----
B16-EGFR-OVA细胞----
MC38-EGFR细胞----
Chromium Next GEM单细胞3' GEM文库与凝胶珠试剂盒v3.110X Genomics1000128
SMARTer链特异性总RNA测序试剂盒v2 - Pico输入哺乳动物Takara Bio--
IV型胶原酶Sigma-Aldrich--
DNaseISigma-Aldrich--
抗Fc受体(2.4G2)LeincoC381
eBioscience蛋白转运抑制剂混合物eBioscience00-4980-03
Fortessa流式细胞仪BD Biosciences--
Attune流式细胞仪Invitrogen--
Aurora流式细胞仪Cytek--
FACSAriaIII流式分选仪BD Biosciences--
BC FACSAria Fusion流式分选仪BD Biosciences--
Illumina HiSeq X Ten测序仪Illumina--
Illumina NovaSEQ测序仪Illumina--