局部溶瘤腺病毒疗法通过肿瘤来源的细胞外囊泡产生远隔效应

Local oncolytic adenovirotherapy produces an abscopal effect via tumor-derived extracellular vesicles

作者信息Yoshihiko Kakiuchi, Shinji Kuroda, Nobuhiko Kanaya, Kento Kumon, Tomoko Tsumura, Masashi Hashimoto, Chiaki Yagi, Ryoma Sugimoto, Yuki Hamada, Satoru Kikuchi, Masahiko Nishizaki, Shunsuke Kagawa, Hiroshi Tazawa, Yasuo Urata, Toshiyoshi Fujiwara
PMID34023506
期刊Mol Ther
发布时间2021-10-06
DOI10.1016/j.ymthe.2021.05.015

实验完整度

高

包含体外细胞实验、双侧皮下及原位转移瘤动物模型,并进行功能验证和机制验证(EVs介导)

主要模型

HCT116人结肠癌细胞系 SW48人结肠癌细胞系 CT26小鼠结肠癌细胞系 BALB/c裸鼠双侧皮下肿瘤模型 BALB/c小鼠CT26双侧皮下肿瘤模型 NOD/SCID小鼠CT26双侧皮下肿瘤模型 BALB/c裸鼠原位直肠肿瘤肝转移模型

重点核对

OBP-301是否为EVs包裹(EC纯化和qRT-PCR检测E1A) Exo301的细胞毒活性是否由EVs介导(抗CD63抗体阻断实验) GW4869是否抑制EVs分泌并阻断远隔效应 远隔效应是否不依赖免疫激活(免疫缺陷小鼠中的效果) 肿瘤来源EVs的肿瘤趋向性(原位模型中的生物分布)

摘要

细胞外囊泡(EVs)在多种细胞间通讯过程中发挥重要作用。远隔效应是癌症治疗中的一个有趣现象,通常认为免疫激活是其主要因素。我们之前开发了一种端粒酶特异性溶瘤腺病毒Telomelysin(OBP-301),并在免疫缺陷小鼠中局部治疗后偶尔观察到对远端肿瘤的治疗效果。在本研究中,我们假设EVs可能参与OBP-301的远隔效应。从经OBP-301处理的人结肠癌细胞HCT116的上清中分离的EVs被证实含有OBP-301,并表现出与OBP-301相似的细胞毒性活性(凋亡和自噬)。在双侧皮下HCT116和CT26肿瘤模型中,瘤内注射OBP-301对未直接接受OBP-301治疗的肿瘤产生有效的抗肿瘤作用,其中涉及含有OBP-301的肿瘤来源EVs的直接介导。这表明免疫激活不是这种远隔效应的主要因素。此外,肿瘤来源的EVs在原位HCT116直肠肿瘤中表现出高度的肿瘤趋向性,在局部直肠肿瘤治疗后,在转移性肝肿瘤中观察到腺病毒E1A和腺病毒5型蛋白。总之,局部OBP-301治疗有可能通过肿瘤来源的EVs产生远隔效应。

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
局部溶瘤腺病毒治疗是否通过肿瘤来源的细胞外囊泡产生远隔效应,以及其机制是否不依赖于免疫激活。
核心机制
肿瘤来源的细胞外囊泡包裹OBP-301或病毒组分,将其递送至远端肿瘤,直接介导抗肿瘤效应,而非通过系统性免疫激活。
主要证据
体外实验显示Exo301含有OBP-301且具有细胞毒性;体内双侧肿瘤模型中,OBP-301对未治疗肿瘤的抑制被GW4869阻断,且在免疫缺陷和免疫正常小鼠中均有效;原位模型中检测到E1A和Ad5在转移性肝肿瘤中积累。
研究意义
该研究揭示了一种不同于免疫激活的远隔效应机制,提示肿瘤来源EVs作为癌症治疗药物递送载体的潜力,并可能适用于其他溶瘤病毒。

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

EVs中包含OBP-301的验证

验证OBP-301或其组分是否存在于经处理细胞分泌的EVs中。

使用透射电镜观察EVs形态,免疫荧光染色检测腺病毒与EVs共定位,动态光散射测量粒径,使用ExoCap纯化EVs,并通过qRT-PCR和Western blot检测腺病毒E1A基因和蛋白的存在。

2

Exo301细胞毒活性检测

评估Exo301是否具有与OBP-301相似的细胞毒性机制。

使用XTT法测定细胞活力,Western blot检测凋亡(PARP切割)和自噬(p62降低)标志物,qRT-PCR检测病毒复制情况,并通过抗CD63抗体阻断实验验证EVs介导的细胞毒性。

3

体外共培养模型验证EVs递送肿瘤物质

验证肿瘤细胞分泌的物质是否通过EVs递送至远端细胞。

建立非接触共培养系统,HCT116-RFP细胞在底室,HCT116细胞在上室,用OBP-301或PBS处理底室细胞,并加入GW4869抑制EVs分泌,通过Western blot和流式细胞术检测RFP的传递。

4

体内双侧肿瘤模型验证远隔效应

验证局部注射OBP-301是否通过肿瘤来源EVs对远端肿瘤产生抗肿瘤效应。

建立双侧皮下肿瘤模型,对一侧肿瘤进行瘤内注射OBP-301或PBS,并腹腔注射GW4869,监测对侧未治疗肿瘤的体积变化,并通过IHC检测远端肿瘤中RFP、E1A和Ad5的表达。

5

肿瘤来源EVs肿瘤趋向性评估

评估肿瘤来源EVs是否优先归巢到肿瘤组织。

体外三培养模型观察RFP递送至肿瘤细胞而非正常细胞,体内原位直肠肿瘤肝转移模型检测OBP-301治疗后转移肝肿瘤中RFP、E1A和Ad5的表达,并与主要器官比较。

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
PKH26红色荧光细胞连接试剂盒Sigma-AldrichMINI26-1KT
CellTracker Green CMFDAInvitrogenC7025
CellTracker Blue CMACInvitrogenC2110
ExoCap链霉亲和素CD9/CD63/CD81试剂盒MBL InternationalMEX-SA123
GW4869Sigma-Aldrich--
Adeno-X快速滴度试剂盒Clontech Laboratories632250
BCA法Thermo Scientific--
Zetasizer Nano ZSPMalvern Instruments--
透射电子显微镜(H-7560)Hitachi--
细胞增殖检测试剂盒II (XTT)Roche--
Blocking-OneNacalai Tesque--
FITC标记的抗腺病毒抗体(Hexon)ChemiconAB1056F
DAPIInvitrogenD1306
LMS 780激光扫描共聚焦显微镜Carl Zeiss--
BD FACSLyricBD Biosciences--
miRNeasy小提试剂盒QIAGEN--
总外泌体RNA和蛋白提取试剂盒Invitrogen--
StepOnePlus实时PCR系统Applied Biosystems--
抗E1A抗体BD Pharmingen554155
抗PARP抗体Cell Signaling Technology9542
抗p62抗体Cell Signaling Technology5114
抗β-actin抗体Sigma-AldrichA-5441
抗CD9抗体Invitrogen10626D
抗RFP抗体InvitrogenR10367
抗小鼠IgG Alexa Fluor 647二抗InvitrogenA21237
抗E1A抗体Biossbs-7697R
抗Ad5抗体Abcamab6982
DAB显色液Dako--
IVIS成像系统Xenogen--

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
EVs分离与纯化
EVs分离方法(超速离心、ExoCap)、细胞处理条件(MOI、时间)、纯化试剂盒
阅读提示:Materials and methods: Isolation and characterization of EVs
细胞毒性实验
细胞系、初始接种密度、处理浓度、处理时间、检测方法(XTT)
阅读提示:Materials and methods: Cell viability assay
共培养模型
细胞系、细胞数量、培养板孔径、处理条件(MOI、时间)、GW4869浓度
阅读提示:Materials and methods: Flow cytometry
体内远隔效应实验
动物品系、细胞接种数量、OBP-301剂量、GW4869剂量、处理时间间隔、监测周期
阅读提示:Materials and methods: In vivo experiments
原位肿瘤模型
细胞接种数量、植入部位、OBP-301剂量、GW4869剂量、处理时间间隔、取材时间
阅读提示:Materials and methods: In vivo experiments