癌症分泌的外泌体miR-1468-5p通过淋巴管的免疫抑制性重编程促进肿瘤免疫逃逸

Cancer-secreted exosomal miR-1468-5p promotes tumor immune escape via the immunosuppressive reprogramming of lymphatic vessels

作者信息Chenfei Zhou, Wenfei Wei, Jing Ma, Yang Yang, Luojiao Liang, Yanmei Zhang, Zici Wang, Xiaojing Chen, Lei Huang, Wei Wang, Sha Wu
PMID33388421
期刊Mol Ther
发布时间2021-04-07
DOI10.1016/j.ymthe.2020.12.034

实验完整度

包括临床样本分析、体外细胞实验、体内异种移植模型、机制验证(靶基因预测、荧光素酶报告、ChIP)和多层次验证。

主要模型

人宫颈癌细胞系Siha、hCEp细胞 人真皮淋巴管内皮细胞(HDLECs) B-NDG小鼠异种移植模型 宫颈癌患者临床样本

重点核对

临床样本中PD-L1+淋巴管与PD-1+CD8+ T细胞的共定位和相关性 Siha细胞来源外泌体对HDLECs PD-L1表达和管形成的影响 miR-1468-5p对HMBOX1的直接靶向作用 HMBOX1对SOCS1启动子的转录调控 体内模型中α-PD-L1对肿瘤生长和免疫浸润的影响

摘要

癌症相关的淋巴管内皮细胞(LECs)是抗肿瘤免疫效应臂的主动屏障;然而,目前尚不清楚LECs如何在肿瘤微环境(TME)中变得具有免疫抑制性。外泌体微小RNA(miRNAs)最近被牵涉到TME内的细胞间串扰中。在此,我们报道了一个机制模型,通过该模型,宫颈癌分泌的、外泌体包裹的微小RNA(miR)-1468-5p促进淋巴PD-L1上调和淋巴管生成,从而损害T细胞免疫。随后,外泌体miR-1468-5p通过直接靶向SOCS1启动子中的同源盒包含蛋白1(HMBOX1)表观遗传激活LECs中的JAK2/STAT3通路,激活允许癌细胞逃避免疫的免疫抑制程序。此外,临床数据显示,血清外泌体miR-1468-5p水平升高与TME免疫抑制状态和宫颈癌(CCa)患者的不良预后相关。总之,我们的结果表明,癌症分泌的外泌体miR-1468-5p指导LECs形成整合的免疫抑制TME成分,可能成为CCa的预后生物标志物和治疗靶点。

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
癌症分泌的外泌体miRNA是否参与肿瘤微环境中淋巴管内皮细胞的免疫抑制性重编程,从而促进肿瘤免疫逃逸?
核心机制
宫颈癌细胞分泌的外泌体miR-1468-5p通过直接靶向HMBOX1并抑制SOCS1表达,表观激活JAK2/STAT3通路,促进淋巴管内皮细胞PD-L1表达和淋巴管生成,抑制CD8+ T细胞免疫。
主要证据
临床样本中PD-L1+淋巴管与PD-1+CD8+ T细胞正相关且与不良预后相关;体外共培养显示Siha外泌体通过miR-1468-5p抑制CD8+ T细胞活化并促进凋亡;体内模型中miR-1468-5p处理的内皮细胞促进肿瘤生长且可被α-PD-L1逆转;机制上验证了miR-1468-5p靶向HMBOX1并调控SOCS1-JAK2/STAT3通路。
研究意义
研究揭示了外泌体miRNA介导的宫颈癌细胞与肿瘤微环境之间细胞间通讯的关键机制,并提示血清外泌体miR-1468-5p可作为非侵入性诊断标志物和宫颈癌治疗靶点。

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

临床样本分析

评估宫颈癌组织中PD-L1+淋巴管与PD-1+CD8+ T细胞的分布、相关性及预后意义。

对102例宫颈癌和67例正常宫颈组织进行多重免疫荧光染色,定量分析CD8、PD-1、淋巴管标志物D240和PD-L1的表达,并进行相关性分析和Kaplan-Meier生存分析。

2

外泌体摄取和功能验证

验证癌细胞分泌的外泌体能否被淋巴管内皮细胞摄取并诱导其免疫抑制表型。

用携带CD63-GFP的慢病毒感染hCEp和Siha细胞,在Transwell中共培养后检测HDLECs对外泌体的摄取;分离纯化外泌体,处理HDLECs后检测PD-L1表达和管形成能力,并与CD8+ T细胞共培养检测免疫抑制。

3

miRNA筛选和鉴定

鉴定介导癌细胞外泌体重编程HDLECs的关键miRNA。

对hCEp细胞、hCEp-exo、Siha细胞和Siha-exo进行miRNA微阵列分析,筛选上调且富集于Siha外泌体中的miRNA,并通过qRT-PCR和功能实验验证miR-1468-5p的作用。

4

靶基因预测和验证

验证miR-1468-5p的直接靶基因并确定其功能。

使用miRWalk和miRDB预测靶基因,通过qRT-PCR和Western blot验证HMBOX1的表达,用荧光素酶报告实验验证miR-1468-5p与HMBOX1 3'UTR的结合。

5

机制通路验证

阐明miR-1468-5p-HMBOX1轴调控JAK2/STAT3通路的分子机制。

检测JAK2/STAT3通路磷酸化水平和荧光素酶活性,验证HMBOX1对SOCS1启动子的结合和转录调控,并使用通路抑制剂(tofacitinib)验证功能。

6

体内动物模型验证

在体内验证外泌体miR-1468-5p介导的淋巴管免疫抑制对肿瘤生长的影响。

将肿瘤反应性CD8+ T细胞和Siha/anti-1468-5p细胞(单独或与处理过的HDLECs混合)皮下接种B-NDG小鼠,建立异种移植模型,给予α-PD-L1或tofacitinib治疗,监测肿瘤生长并分析肿瘤微环境。

7

临床相关性分析

评估血清外泌体miR-1468-5p与宫颈癌患者临床病理特征的关系。

收集宫颈癌患者和正常对照血清,分离外泌体,通过qRT-PCR检测miR-1468-5p水平,并分析与肿瘤组织中PD-1+CD8+ T细胞和PD-L1+淋巴管密度及预后的相关性。

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
宫颈上皮细胞培养基ScienCell7601
内皮细胞培养基ScienCell1001
Ficoll-Paque Plus淋巴细胞分离液GE Healthcare--
人CD8+ T细胞富集试剂盒STEMCELL Technologies--
RPMI-1640培养基----
白细胞介素-2----
抗CD3抗体 (OKT3)Thermo Fisher Scientific--
抗CD28抗体 (10F3)Thermo Fisher Scientific--
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
HLA-A24抗体 (K0208-5)MBL InternationalK0208-5
PE偶联的PD-L1抗体 (329706)BioLegend329706
FITC偶联的抗CD69抗体 (11-0699-42)Thermo Fisher Scientific11-0699-42
PE偶联的抗IFN-γ抗体 (12-7319-42)Thermo Fisher Scientific12-7319-42
APC偶联的抗PD-1抗体 (17-2799-42)Thermo Fisher Scientific17-2799-42
Annexin V-APC凋亡检测试剂盒 (KGF004)KeyGEN BioTechKGF004
FACS LSRFortessa流式细胞仪BD Biosciences--
Mir-X miRNA第一链合成试剂盒TaKaRa--
PrimeScript RT预混液TaKaRa--
SYBR Premix Ex Taq试剂TaKaRa--
TaqMan分析----
SYBR Green分析----
RIPA裂解缓冲液Thermo Fisher Scientific--
完全蛋白酶抑制剂片剂Roche--
Pierce BCA蛋白检测试剂盒Thermo Fisher Scientific--
TSG101抗体 (ab125011)Abcamab125011
CD63抗体 (ab216130)Abcamab216130
HSP70抗体 (ab2787)Abcamab2787
SOCS1抗体 (ab62584)Abcamab62584
SOCS2抗体 (ab3692)Abcamab3692
SOCS3抗体 (ab16030)Abcamab16030
JAK2抗体 (#3230)Cell Signaling Technology3230
pJAK2抗体 (#4406)Cell Signaling Technology4406
STAT3抗体 (#30835)Cell Signaling Technology30835
pSTAT3抗体 (#9145)Cell Signaling Technology9145
GAPDH抗体 (#2118)Cell Signaling Technology2118
HMBOX1抗体 (PA5-21558)Thermo Fisher ScientificPA5-21558
HRP偶联的抗小鼠IgG (ab6728)Abcamab6728
HRP偶联的抗兔IgG (ab6721)Abcamab6721
Opal 7色荧光免疫组化试剂盒PerkinElmer--
CD8抗体 (ab93278)Abcamab93278
PD-1抗体 (ab137132)Abcamab137132
D240抗体 (M361929-2)DakoM361929-2
PD-L1抗体 (ab205921)Abcamab205921
HRP广谱SuperPicture聚合物检测试剂盒Thermo Fisher Scientific--
DAPI----
ProLong Diamond抗淬灭封片剂Life Technologies--
Zeiss LSM 880共聚焦激光扫描显微镜Zeiss--
0.22 μm过滤器Millipore--
RNase If (M0243)New England BiolabsM0243
miRNeasy Mini试剂盒QIAGEN--
H-7500透射电子显微镜Hitachi--
NanoSight NS300纳米颗粒分析仪Malvern Instruments--
B-NDG小鼠Biocytogen--
抗PD-L1抗体 (MEDI4736)AstraZeneca--
托法替布 (HY-40354)MedChemExpressHY-40354
基底膜基质BD Biosciences--
倒置显微镜 (CX41)Olympus--
ImageJ软件----
pmiR-RB-REPORT载体RiboBio--
JAK2报告质粒 (MV-h11386)Applied Biological MaterialsMV-h11386
STAT3报告质粒 (#79730)BPS Bioscience79730
双荧光素酶检测试剂盒Promega--
酶法ChIP试剂盒 (#9003)Cell Signaling Technology9003
HMBOX1抗体 (16123-1-AP)Proteintech16123-1-AP
正常IgGMillipore--
Illumina GAIIx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
临床样本分析
宫颈癌和正常组织样本数量、免疫组化染色条件(抗体稀释度、抗原修复)、阳性细胞定量方法及统计方法。
阅读提示:Materials and methods - Clinical samples and study approval; Multiplexed immunofluorescence staining; Statistical analysis
外泌体分离与鉴定
超速离心步骤(转速、时间、温度)、外泌体定量方法(NanoSight分析)、纯度鉴定(TEM和Western blot检测的标志物)。
阅读提示:Materials and methods - Exosome purification and characterization; Figure 3B-D legends
细胞共培养实验
供体细胞(hCEp、Siha)和受体HDLECs的细胞密度和比例、共培养时间、外泌体处理浓度(1x10^11 exosomes/1x10^5 cells, 48h)。
阅读提示:Materials and methods - Cell lines and cell culture; Exosome purification and characterization; Figure 3A legend
CD8+ T细胞功能性实验
CD8+ T细胞分离和活化方法(anti-CD3/CD28浓度)、HDLECs预处理时间、共培养时间和检测指标(IFN-γ, CD69, PD-1, Annexin V)。
阅读提示:Materials and methods - Human-activated CD8+ T cell preparation; In vitro CD8+ T cell immune suppression; Figure 3G-J legends
miRNA靶基因验证
靶基因预测工具和筛选标准、荧光素酶报告质粒构建(WT/MT)、共转染比例、荧光素酶活性检测方法。
阅读提示:Materials and methods - Luciferase activity assay; Figure 6E legend
体内动物模型
小鼠品系、周龄、性别、细胞接种数量(Siha/anti-1468-5p 1x10^5,CD8+ T 2x10^6)、给药剂量和方案(α-PD-L1 5 μg/g;tofacitinib 3 μg/g)、肿瘤测量方法。
阅读提示:Materials and methods - In vivo xenograft model; Figure 5A-B legends
临床相关性分析
患者血清样本收集和处理、血清外泌体提取方法、miR-1468-5p检测方法(qRT-PCR)、统计检验(Pearson相关、Kaplan-Meier)。
阅读提示:Materials and methods - Clinical samples and study approval; Statistical analysis; Figure 8D-H legends