IgA转胞吞作用与抗原识别调控卵巢癌免疫

IgA transcytosis and antigen recognition govern ovarian cancer immunity

作者信息Subir Biswas, Gunjan Mandal, Kyle K Payne, Carmen M Anadon, Chandler D Gatenbee, Ricardo A Chaurio, Tara Lee Costich, Carlos Moran, Carly M Harro, Kristen E Rigolizzo, Jessica A Mine, Jimena Trillo-Tinoco, Naoko Sasamoto, Kathryn L Terry, Douglas Marchion, Andrea Buras, Robert M Wenham, Xiaoqing Yu, Mary K Townsend, Shelley S Tworoger, Paulo C Rodriguez, Alexander R Anderson, Jose R Conejo-Garcia
PMID33536615
期刊Nature
发布时间2021-03
DOI10.1038/s41586-020-03144-0

实验完整度

包含患者样本队列分析、细胞实验、动物模型及单细胞测序等多层级验证,并明确功能与机制研究。

主要模型

高级别浆液性卵巢癌患者队列 OVCAR3卵巢癌细胞系 RAG1缺陷小鼠移植瘤模型 原代卵巢癌细胞

重点核对

IgA与pIgR共定位与患者生存期的关联分析 IgA转胞吞作用依赖pIgR及Fc段 IgA处理对RAS通路下游ERK磷酸化的影响 T细胞杀伤增强依赖IgA-Fc与pIgR 体内实验中抗体给药剂量及时间

摘要

大多数卵巢癌被预后相关的活化T细胞浸润,然而对免疫检查点抑制剂反应率低。记忆B细胞和浆细胞浸润先前已与卵巢癌更好的预后相关,但这些反应的性质和功能相关性存在争议。在此,我们使用3个独立队列,共包含534例高级别浆液性卵巢癌患者,表明稳健的保护性体液反应主要由多克隆IgA的产生主导,IgA与卵巢癌细胞上普遍表达的多聚IgA受体结合。值得注意的是,肿瘤B细胞来源的IgA将髓系细胞重定向至细胞外致癌驱动因子,导致肿瘤细胞死亡。此外,IgA通过恶性上皮细胞的转胞吞作用引发转录变化,拮抗RAS通路,并使肿瘤细胞对T细胞的细胞溶解杀伤敏感化,这也有助于阻碍恶性进展。因此,肿瘤抗原特异性和抗原非依赖性IgA反应通过协调肿瘤细胞、T细胞和B细胞反应来拮抗卵巢癌的生长。这些发现为识别被瘤内B细胞来源抗体自发识别的靶点提供了平台,并提示增强B细胞反应的免疫疗法可能比专注于T细胞的方法更有效,特别是在对检查点抑制剂耐药的恶性肿瘤中。

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
肿瘤浸润B细胞产生的抗体同种型(尤其是IgA)在卵巢癌中的作用及其机制是什么?
核心机制
IgA通过pIgR介导的转胞吞作用进入肿瘤细胞,上调DUSP磷酸酶,抑制RAS-MEK-ERK信号通路,同时增强T细胞杀伤;IgA通过Fc段与髓系细胞上的Fcα/μR结合,介导抗体依赖性细胞吞噬作用。
主要证据
通过534例患者队列分析、细胞实验、动物模型及单细胞测序,证明IgA-pIgR共定位与预后改善相关,IgA转胞吞抑制肿瘤生长并增强T细胞毒性,抗原特异性IgA介导髓系细胞杀伤。
研究意义
研究为识别肿瘤内B细胞来源抗体自发识别的靶点提供平台,并提示增强B细胞反应的免疫疗法可能对卵巢癌等对检查点抑制剂耐药的恶性肿瘤更有效。

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

患者队列相关性分析

评估B细胞浸润及IgA-pIgR共定位与患者生存期的关联

对534例HGSOC组织芯片进行多重免疫组化染色,分析CD19、CD138、IgA、pIgR等标记,结合生存数据统计。

2

IgA转胞吞验证

确认IgA能否通过pIgR在卵巢癌细胞中发生转胞吞作用

将荧光标记的IgA与pIgR+ OVCAR3细胞共孵育,观察内化和细胞表面沉积;用PIGR敲除或转胞吞抑制剂处理验证依赖性;LC-MS/MS检测分泌组分的肽段。

3

转录组及信号通路分析

探究IgA转胞吞对肿瘤细胞转录组及信号通路的影响

对IgA处理后的OVCAR3细胞进行RNA-seq,GSEA分析;Western blot检测DUSP5和磷酸化ERK水平。

4

体外T细胞杀伤实验

验证IgA处理能否增强T细胞对肿瘤细胞的杀伤

将NY-ESO-1 TCR或FSH-CAR T细胞与IgA预处理的肿瘤细胞共培养,检测细胞毒性;用原代肿瘤细胞和自体T细胞进行验证。

5

体内治疗效果评估

评估IgA或抗原特异性IgA对肿瘤生长的抑制作用

在RAG1缺陷小鼠中建立OVCAR3移植瘤,瘤内或瘤周注射IgA抗体,测量肿瘤体积和重量;使用PIGR敲除肿瘤或NSG小鼠验证机制。

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
R10培养基ThermoScientific--
青霉素-链霉素----
L-谷氨酰胺----
TrueCut Cas9蛋白v.2Invitrogen--
Neon转染系统ThermoFisher--
人卵巢表面上皮细胞ScienCell Research Laboratories7310
R10培养基ThermoScientific--
胎牛血清----
Zombie NIR活性染料BioLegend--
Zombie Yellow活性染料BioLegend--
DAPIThermoScientific--
抗CD16/32抗体BioLegend--
CD45抗体BD BiosciencesHI30
CD3抗体BD BiosciencesSK7
CD19抗体BD BiosciencesHIB19
CD20抗体BioLegend2H7
CD38抗体BD BiosciencesHIT2
CD138抗体BioLegendMI15
CD27抗体BD BiosciencesM-T271
IgA抗体Tonbo Biosciences35-8016-M001
IgG抗体BioLegendM1310G05
IgM抗体BioLegendMHM-88
IgD抗体BD BiosciencesIA6-2
IgE抗体BD BiosciencesG7-26
EpCAM抗体BD BiosciencesKS1/4
pIgR抗体ThermoScientificPA5-35340
CD45抗体(小鼠)BioLegend30-F11
CD11b抗体BioLegendM1/70
CD351抗体BioLegendTX61
APC偶联人IgA----
CD351中和抗体BioLegend137303
同型对照BioLegend400123
OPAL 7色自动化免疫组化试剂盒PerkinElmer--
BOND RX自动染色仪Leica Biosystems--
CD3抗体DakoA0452
CD4抗体Cell Marque104R-25
CD8抗体DakoM7103
CD19抗体DakoM7296
CD20抗体DakoM0755
CD138抗体DakoM7228
pIgR抗体Abcamab96196
IgA抗体Abcamab124716
IgG抗体Abcamab109489
广谱细胞角蛋白抗体DakoM3515
Vectra3自动定量病理成像系统PerkinElmer--
HALOIndica Labs--
Leica SP8共聚焦显微镜Leica--
Zeiss Imager Z2正置显微镜Carl Zeiss--
ORCA-Flash 4.00 V3 CMOS相机Hamamatsu Photonics K.K.--
TUNEL Alexa Fluor 647成像检测试剂盒ThermoScientific--
APC偶联试剂盒Abcam--
RIPA裂解液ThermoScientific--
蛋白酶磷酸酶抑制剂混合物SigmaAldrich--
BCA蛋白定量试剂盒ThermoScientific--
抗pIgR抗体Abcamab96196
抗IgA抗体Abcamab124716
抗磷酸化ERK1/2抗体CST5726
抗ERK1/2抗体CST4696
抗DUSP5抗体Abcamab200708
抗β-肌动蛋白抗体CST5125
抗小鼠二抗CST7074
抗兔二抗CST7076
抗人二抗Abcamab97215
增强化学发光底物GE HealthCare--
免疫共沉淀试剂盒Pierce--
抗IgA抗体Abcamab124716
抗分泌成分抗体Abcamab3924
RNA提取试剂盒Qiagen--
Illumina NextSeq 550测序仪Illumina--
MaxQuant----
荧光素酶检测Promega--
CD19磁珠Miltenyi Biotec130-050-301
人B细胞扩增试剂R&D SystemsCDK005
EB病毒ATCCVR-1492
Amicon超滤管MilliporeUFC900325
人类蛋白质组芯片CDi Lab--
生物素化肽GenScript--
PE标记链霉亲和素BioLegend405203
LigaTrap纯化试剂盒LigaTrapLT-146KIT
LigaTrap纯化试剂盒LigaTrapLT-095KIT
胃蛋白酶消化试剂盒ThermoScientific44988
NK1.1中和抗体BioXCellPK136
NK1.1中和抗体BioXCellBE0036
10X Genomics Chromium系统10X Genomics--
Chromium NextGEM单细胞V(D)J试剂盒10X Genomics--
Illumina NextSeq 500测序仪Illumina--

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
患者队列分析
队列组成(534例HGSOC来自NECC、NHS、MCC),组织芯片制备及免疫组化染色条件,IgA-pIgR共定位阈值(中位数)
阅读提示:Methods: Human samples, Multiplex immunohistochemistry; Extended Data Fig. 1
IgA转胞吞实验
IgA浓度(0.5 μg/ml),孵育时间(8小时),转胞吞抑制剂(wortmannin 1 μM, brefeldin A 1 μg/ml),细胞系(OVCAR3等),PIGR敲除验证
阅读提示:Methods: IgA transcytosis and pIgR LC-MS/MS; Fig. 2a, b
转录组分析
IgA或IgG处理浓度(0.5 μg/ml)和时间(24小时),细胞培养条件(2% FBS),RNA-seq平台及数据分析流程
阅读提示:Methods: RNA sequencing
T细胞杀伤实验
效应细胞(NY-ESO-1 TCR或FSH-CAR T细胞)制备,靶细胞(OVCAR3-NY-ESO-1等),IgA浓度(0.5 μg/ml),共培养时间(4或16小时),效靶比
阅读提示:Methods: Cytotoxicity assay; Fig. 2f, g
体内实验
小鼠品系(RAG1-/-或NSG),肿瘤细胞接种量(1×10^7),抗体给药剂量(100 μg/20g体重)及时间(第7、11、15、19、23天),给药方式(瘤内或瘤周)
阅读提示:Methods: Mice and tumours; Extended Data Fig. 5a