溶瘤单纯疱疹病毒重塑小鼠胰腺导管腺癌的免疫微环境

Reshaping the Immune Microenvironment by Oncolytic Herpes Simplex Virus in Murine Pancreatic Ductal Adenocarcinoma

作者信息Liming Zhang, Wei Wang, Ruikun Wang, Nianchao Zhang, Hang Shang, Yang Bi, Da Chen, Cuizhu Zhang, Long Li, Jie Yin, Hongkai Zhang, Youjia Cao
PMID33130310
期刊Mol Ther
发布时间2021-02-03
DOI10.1016/j.ymthe.2020.10.027

实验完整度

包含体外细胞感染与杀伤实验、同基因小鼠荷瘤模型、流式细胞术、单细胞RNA测序、单核细胞过继转移及联合治疗生存分析,并明确进行功能与机制验证。

主要模型

Pan02_HVEM小鼠胰腺导管腺癌皮下移植瘤模型 C57BL/6同基因小鼠模型 双侧肿瘤模型

重点核对

oHSV治疗剂量:1×10^7 PFU/只,瘤内注射,共3次 治疗时间点:肿瘤接种后第8、11、14天 细胞接种量:5×10^5个Pan02_HVEM细胞皮下注射 主要检测终点:肿瘤体积、重量、生存期及免疫细胞组成 统计方法:t检验或log-rank检验

摘要

胰腺导管腺癌(PDAC)是胰腺恶性肿瘤的主要类型,预后极差。尽管免疫检查点抑制剂(ICIs)在一些实体瘤中取得了有前景的结果,但由于其免疫抑制性肿瘤微环境(TME),免疫疗法对PDAC的效果较差。在本研究中,我们建立了一个免疫感受态的同基因PDAC模型,并研究了溶瘤单纯疱疹病毒-1(oHSV)对TME免疫细胞组成的影响。oHSV治疗显著减少了肿瘤负荷并延长了荷瘤小鼠的生存期。此外,通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)和多重荧光激活细胞分选(FACS)分析,我们证明oHSV给药下调了肿瘤相关巨噬细胞(TAMs),尤其是抗炎巨噬细胞,并增加了肿瘤浸润淋巴细胞的比例,包括活化的细胞毒性CD8+ T细胞和辅助性T细胞(Th)1细胞。此外,oHSV与免疫检查点调节剂的联合治疗延长了荷瘤小鼠的寿命。总体而言,我们的数据表明,oHSV通过增强免疫活性重塑PDAC的TME,并提高了PDAC对免疫疗法的应答性。

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
溶瘤单纯疱疹病毒(oHSV)能否重塑胰腺导管腺癌(PDAC)的免疫抑制性肿瘤微环境,并增强PDAC对免疫治疗的反应性?
核心机制
oHSV通过减少肿瘤相关巨噬细胞(尤其是M2型抗炎巨噬细胞)和调节性T细胞(Treg)的比例,增加CD8+ T细胞和CD4+ Th1细胞的浸润与活化,并将免疫抑制性TME转变为免疫活性状态,从而增强抗肿瘤免疫应答。
主要证据
在同基因PDAC小鼠模型中,oHSV治疗显著抑制肿瘤生长并延长生存期;scRNA-seq和流式细胞术显示oHSV治疗后M2型巨噬细胞和Treg减少,效应T细胞增加;联合抗CTLA-4和抗OX40抗体进一步延长生存期。
研究意义
本研究为选择与oHSV联合的免疫治疗药物提供了理论基础,提示oHSV与免疫调节剂联合可能成为PDAC的一种治疗策略。

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

构建oHSV可感染的胰腺癌细胞系

建立能够被oHSV感染并支持其复制的鼠源PDAC细胞系,以便在免疫功能正常的小鼠中研究oHSV的溶瘤和免疫效应。

通过慢病毒转导在Pan02细胞中稳定表达人HVEM受体,建立Pan02_HVEM细胞系;通过流式细胞术验证HVEM表达,并通过病毒滴定和蛋白印迹确认oHSV的感染和复制。

2

体外验证oHSV的溶瘤活性

评估oHSV对Pan02_HVEM细胞的直接杀伤和细胞病变效应。

将Pan02_HVEM细胞与oHSV共培养,检测细胞凋亡、细胞增殖抑制和细胞病变效应。

3

在小鼠模型中验证oHSV的抗肿瘤效果

评估oHSV在体内对PDAC肿瘤生长和荷瘤小鼠生存期的影响。

在C57BL/6小鼠皮下接种Pan02_HVEM细胞,待肿瘤形成后瘤内注射oHSV,定期测量肿瘤体积,记录生存期,并检测病毒在体内的复制。

4

分析oHSV对肿瘤微环境免疫细胞组成的影响

揭示oHSV治疗后PDAC肿瘤组织中免疫细胞亚群的变化。

通过多色流式细胞术和单细胞RNA测序分析肿瘤浸润免疫细胞的类型、比例和基因表达谱。

5

单核细胞过继转移和T细胞增殖实验

验证oHSV处理后的单核细胞对肿瘤生长和CD8+ T细胞增殖的功能影响。

从oHSV处理或PBS处理的小鼠肿瘤中分离CD11b+单核细胞,过继转移至荷瘤小鼠,或与CD8+ T细胞共培养,观察对肿瘤生长和T细胞增殖的影响。

6

联合治疗评估

探索oHSV与免疫检查点抑制剂或激动剂联合治疗对PDAC小鼠生存期的影响。

在荷瘤小鼠中分别给予oHSV单独或联合抗PD-1、抗TIM-3、抗LAG-3抗体,或联合抗CTLA-4和抗OX40抗体,监测生存期。

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
HiScreen Capto Core 700GE Healthcare17-5481-15
ÄKTA蛋白质纯化系统----
超滤管MilliporeUFC910096
Vero细胞宿主残留蛋白ELISA试剂盒CygnusF500
抗HVEM抗体R&D SystemsMAB356
抗HSV-1抗体DakoB0114
抗GAPDH抗体SungeneKM9002
APC偶联的Annexin VSungeneAO2001
CCK-8试剂盒UEC6005
I型胶原酶----
脱氧核糖核酸酶----
分散酶II----
红细胞裂解液SolarbioR1010
抗CD45抗体BioLegend103108
抗CD3ε抗体BioLegend100328
抗CD4抗体BioLegend100428
抗CD8抗体BioLegend100752
抗CD25抗体BioLegend102036
抗PD-1抗体BioLegend135228
抗CD11b抗体BioLegend101224
抗F4/80抗体BioLegend123114
抗CD206抗体BioLegend141732
抗Ly6C抗体BioLegend128033
抗Ly6G抗体BioLegend127639
抗Foxp3抗体BioLegend320014
抗iNOS抗体eBioscience12-5920-82
抗IFN-γ抗体BioLegend505846
抗GZMB抗体BioLegend372208
True Nuclear 转录因子缓冲液套装BioLegend424401
抗CD4抗体Cell Signaling Technology25229
抗CD8抗体Cell Signaling Technology98941
抗Foxp3抗体Cell Signaling Technology12653
抗F4/80抗体Cell Signaling Technology70076
抗iNOS抗体Abcamab15323
抗甘露糖受体抗体Abcamab64693
CD11b磁珠Miltenyi Biotec130-126-725
CD8a+ T细胞分离试剂盒Miltenyi Biotec130-104-075
CFSEBD565082
抗CD3抗体BioLegend102111
抗CD28抗体BioLegend100208
死细胞去除试剂盒Miltenyi Biotec130-090-101
CD45(TIL)磁珠Miltenyi Biotec130-110-618
10x Genomics Chromium平台10x Genomics--
Illumina NovaSeq 6000测序仪Illumina--
热循环仪C1000Bio-Rad--
Agilent Bioanalyzer 2100Agilent--
抗PD-1抗体Bio X CellBE0146
抗TIM-3抗体Bio X CellBE0115
抗LAG-3抗体Bio X CellBE0174
抗CTLA-4抗体Bio X CellBE0164
抗OX40激动剂抗体Bio X CellBE0031
同型对照抗体(抗IgG2a)Bio X CellBE0089
同型对照抗体(抗IgG1)Bio X CellBE0088
DMEM培养基----
RPMI-1640培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素----

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
细胞系构建
人HVEM编码序列、慢病毒载体(pCDH-CMV-MCS-EF1-Puro)、嘌呤霉素筛选浓度(1.25 μg/mL)及筛选时间(7天)
阅读提示:Materials and Methods: Establishment of Pan02_HVEM Cells
体内肿瘤模型
小鼠品系(C57BL/6)、性别(雄性)、年龄(6-8周龄)、细胞接种量(5×10^5个)、接种途径(皮下)、肿瘤体积达50 mm³时的处理时间点(第8、11、14天)
阅读提示:Materials and Methods: Mice and PDAC Tumor Model
oHSV治疗
oHSV剂量(1×10^7 PFU/只)、注射体积(100 μL)、注射途径(瘤内)、治疗频率(每3天一次,共3次)及对照组(PBS)
阅读提示:Materials and Methods: Mice and PDAC Tumor Model
免疫细胞分析
肿瘤组织单细胞悬液制备方法(胶原酶I、DNase、Dispase II消化)、染色抗体克隆号及浓度、流式细胞术的圈门策略(如CD45+、CD3+、CD4+、CD8+、Foxp3+等)
阅读提示:Materials and Methods: Dissociation of Single Cells from Tumor Tissues, Flow Cytometry Analysis; Figure S4 (gating strategy)
单细胞RNA测序
CD45+细胞分选流程(死细胞去除、CD45磁珠)、10x Genomics平台参数(约1000细胞/μL,总共约20000细胞)、数据分析软件版本(Cell Ranger 3.1.0,Seurat,参考基因组mm10-3.0.0)
阅读提示:Materials and Methods: Preparation for scRNA-Seq Library, Data Processing and Analysis
联合治疗
抗体种类(抗PD-1、抗TIM-3、抗LAG-3、抗CTLA-4、抗OX40)、剂量(100 μg/只)、给药途径(腹腔注射)、治疗时间点(第8、11、14天)及对照组设置
阅读提示:Materials and Methods: Therapeutic Administration and Survival; Figure 8