武装溶瘤病毒通过原位将肿瘤转化为人工抗原呈递细胞增强肿瘤浸润淋巴细胞疗法的疗效

An armed oncolytic virus enhances the efficacy of tumor-infiltrating lymphocyte therapy by converting tumors to artificial antigen-presenting cells in situ

作者信息Kai Ye, Fan Li, Ruikun Wang, Tianyi Cen, Shiyu Liu, Zhuoqian Zhao, Ruonan Li, Lili Xu, Guanmeng Zhang, Zhaoyuan Xu, Li Deng, Lili Li, Wei Wang, Alexey Stepanov, Yajuan Wan, Yu Guo, Yuanke Li, Yuan Wang, Yujie Tian, Alexander G Gabibov, Yingbin Yan, Hongkai Zhang
PMID35715953
期刊Mol Ther
发布时间2022-12-07
DOI10.1016/j.ymthe.2022.06.010

实验完整度

包含体外共培养、PDX模型、同系小鼠模型、免疫细胞耗竭、细胞因子分析及单细胞测序等多个证据层级,并进行了功能验证和机制探索。

主要模型

人原代口腔癌细胞与匹配的自体TIL共培养体系 口腔癌PDX小鼠模型(OC1、OC4) MC38结直肠癌同系小鼠模型 Pan02-HVEM胰腺癌同系小鼠模型

重点核对

OV-OX40L/IL12的构建及表达验证(OX40L表面表达、IL12分泌) 肿瘤细胞感染OV后aAPC表型变化(MHC I/II、CD80/CD86、PD-L1) TIL与OV感染肿瘤细胞共培养后的活化(IFN-γ ELISpot/ELISA)和杀伤效果(MTT) 联合疗法在PDX和同系小鼠模型中的抑瘤效果及生存期 免疫细胞耗竭实验(CD8、CD4、NK)验证CD8+ T细胞的关键作用

摘要

肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)疗法的全部潜力受到TIL活化不足、持久性低以及肿瘤新生抗原呈递效率低下的阻碍。我们通过用编码OX40L和IL12的基于单纯疱疹病毒1型(HSV-1)的溶瘤病毒(OV-OX40L/IL12)感染肿瘤细胞,将其转化为人工抗原呈递细胞(aAPC),为最佳T细胞活化提供局部信号。受感染的肿瘤细胞表现出抗原呈递细胞相关标志物表达增加,并在与TIL共培养时诱导增强的T细胞活化和杀伤。OV-OX40L/IL12与TIL疗法联合在患者来源异种移植和小鼠同系肿瘤模型中诱导了完全肿瘤消退,并引发抗肿瘤免疫记忆。此外,联合疗法在肿瘤细胞中产生aAPC特性,激活T细胞,并将肿瘤微环境中的巨噬细胞重编程为更偏向M1样表型。这种联合策略释放了TIL疗法的全部潜力,并值得在临床研究中进一步评估。

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
能否通过在肿瘤原位诱导人工抗原呈递细胞,克服TIL疗法在实体瘤中活化不足、持久性低及抗原呈递缺陷,从而增强其抗肿瘤疗效?
核心机制
OV-OX40L/IL12感染肿瘤细胞后,将其转化为aAPC,提供T细胞活化所需的共刺激信号(OX40L、CD80/CD86)和细胞因子(IL12),增强T细胞活化、增殖和杀伤功能,同时重编程肿瘤微环境中的巨噬细胞为M1样表型,并诱导全身性免疫应答和免疫记忆。
主要证据
体外共培养实验显示OV-OX40L/IL12感染的肿瘤细胞上调MHC和共刺激分子,促进TIL增殖和IFN-γ分泌,并增强对肿瘤细胞的杀伤;体内PDX和同系小鼠模型(MC38、Pan02-HVEM)中,联合疗法诱导完全肿瘤消退、产生免疫记忆,耗竭CD8+ T细胞后抗肿瘤效应消失;细胞因子谱显示Th1相关细胞因子升高,肿瘤微环境中免疫细胞活化增强。
研究意义
该联合策略释放了TIL疗法的全部潜力,为实体瘤的过继细胞治疗提供了新方法,并支持进一步在临床试验中评估OV-OX40L/IL12与TIL联合治疗的可行性。

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

构建和验证表达OX40L和IL12的武装溶瘤病毒

构建能够感染肿瘤细胞并表达功能性OX40L和IL12的HSV-1溶瘤病毒,以提供T细胞活化所需的共刺激信号和细胞因子。

基于ICP34.5和ICP47双缺失的HSV-1骨架,构建表达三聚体OX40L和IL12的重组病毒(OV-OX40L/IL12)及单表达或GFP对照病毒。在SCC-15等肿瘤细胞中感染后,通过流式细胞术检测OX40L表面表达,用OX40报告细胞和IL12荧光素酶报告细胞验证其功能活性,并用ELISA检测IL12分泌。

2

验证OV感染的肿瘤细胞转化为aAPC并激活TIL

评估OV感染的肿瘤细胞是否呈现aAPC表型,并增强自体TIL的活化、增殖和杀伤能力。

将原代口腔癌细胞与自体TIL共培养,使用RT-PCR和流式细胞术检测APC相关分子(HLA-A/B/C、HLA-DR/DP/DQ、CD80、CD86、PD-L1)表达;通过细胞计数、IFN-γ ELISpot和ELISA检测TIL活化;MTT法评估TIL的细胞毒性;并对共培养的TIL进行scTCR-seq和scRNA-seq分析TCR组库和转录组。

3

评估联合疗法在PDX模型中的抗肿瘤疗效

在患者来源异种移植(PDX)模型中测试OV-OX40L/IL12与自体TIL联合治疗的抗肿瘤效果。

免疫缺陷NSG小鼠皮下接种患者肿瘤组织(OC1和OC4 PDX模型),待肿瘤生长至200–300 mm3时,瘤内注射单剂量OV(2×105 PFU),2天后瘤内注射自体TIL(2×106),隔天腹腔注射IL2(10 μg),监测肿瘤生长、生存期,并进行免疫组化和瘤内IFN-γ水平检测。

4

评估联合疗法在同系小鼠模型中的疗效和免疫记忆

在免疫功能正常的小鼠模型中验证联合疗法的系统性抗肿瘤效应和长期免疫记忆的建立。

建立MC38结直肠癌和Pan02-HVEM胰腺癌同系小鼠模型,待肿瘤体积约50 mm3时,瘤内注射OV-mOX40L/IL12两次(每次2×106 PFU),第二次注射后2天瘤内注射TIL(106/只),监测肿瘤生长和生存期;进行双侧肿瘤模型评估远端效应;对治愈小鼠进行肿瘤再挑战实验评估免疫记忆;进行抗体介导的CD4、CD8、NK细胞耗竭实验;并通过流式细胞术分析肿瘤浸润免疫细胞表型、血清细胞因子谱。

5

分析肿瘤微环境中的免疫细胞重编程

阐明联合疗法对肿瘤微环境中免疫细胞组成和功能状态的影响。

通过流式细胞术分析MC38和Pan02-HVEM肿瘤模型中肿瘤细胞和肿瘤浸润免疫细胞(包括T细胞、NK细胞、巨噬细胞、DC)的活化状态和表型,使用Bio-Plex系统检测血清细胞因子水平,并通过OT-I/OT-II细胞共培养实验评估肿瘤细胞对初始T细胞的激活能力。

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
超滤管MilliporeUFC910096
Vero细胞宿主蛋白ELISA试剂盒CygnusF500
胶原酶SigmaC5138
透明质酸酶SigmaH2126
脱氧核糖核酸酶ISigmaD5025
细胞筛网Falcon352350
红细胞裂解液SolarbioR1010
重组人IL2PeproTechAF-200-02-10
重组人IL7PeproTechAF-200-07-10
重组人IL15PeproTechAF-200-07-10
OKT-3抗体AcroCDE-M120a
AIM V培养基Invitrogen12055083
地西他滨SolarbioD9010
重组人IFN-γACROIFG-H4211
重组人TNF-αACROTNA-H4211
CD45磁珠MACS130-118-780
MTT溶液BeyotimeST316
二甲基亚砜SolarbioD8371
alamarBlue细胞活力检测试剂SolarbioA7631
酶标仪MDSpectraMax
L-谷氨酰胺SolarbioG0200
IFN-γ ELISA试剂盒R&D SystemsVAL104
IFN-γ预包被ELISpot试剂盒Dakewe Biotech--
TRIzol试剂Thermo Fisher15596018
HiScript第一链cDNA合成试剂盒Vazyme BiotechR111-01
FS通用SYBR Green Master RoxRoche4913850001
ABI 7700序列检测系统Applied Biosystems--
Matrigel基质胶Biocoat354234
初始CD8a+ T细胞分离试剂盒Miltenyi--
初始CD4+ T细胞分离试剂盒Miltenyi--
小鼠IL2Sino Biological--
Ultra-LEAF纯化抗小鼠CD3ε抗体BioLegend145-2C11
Ultra-LEAF纯化抗小鼠CD28抗体BioLegend37.51
CD8+ T细胞分离试剂盒IIMiltenyi--
柠檬酸钠抗原修复液Beyotime--
山羊血清Solarbio--
兔抗IFN-γ多克隆抗体Bioss--
兔抗HLA-A/B/C多克隆抗体Bioss--
兔抗HLA-DR单克隆抗体Bioss--
兔抗CD134多克隆抗体Bioss--
兔抗CD137多克隆抗体Bioss--
兔抗CD86多克隆抗体Bioss--
山羊抗兔二抗ZSGB-Bio--
TruStain FcX(抗小鼠CD16/32)BioLegend101320
Bio-Plex Pro小鼠细胞因子23重检测试剂盒Bio-Rad Laboratories--
InVivoMab抗小鼠CD4抗体Bio X Cell--
InVivoMab抗小鼠CD8α抗体Bio X Cell--
InVivoMab抗小鼠NK1.1抗体Bio X Cell--
抗HVEM抗体R&D SystemsMAB356

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
病毒构建与表达验证
病毒构建方法、OX40L/IL12表达框设计、感染MOI、报告细胞系统
阅读提示:Materials and methods: OV modification; Figures 1C-1F
体外共培养
肿瘤细胞类型(原代口腔癌细胞)、TIL共培养比例、OV感染MOI、共培养时间、检测指标(IFN-γ、细胞毒性)
阅读提示:Results: OV-OX40L/IL12 transformed tumor cells...; Materials and methods: Tumor cell and TIL coculture assay; Figure 2
PDX模型
NSG小鼠、肿瘤接种方法(皮下)、OV和TIL的剂量、给药途径(瘤内)、IL2支持方案、肿瘤体积测量频率
阅读提示:Materials and methods: Establishment of the PDX model; Figure 3
同系小鼠模型
C57BL/6J小鼠、MC38/Pan02-HVEM细胞植入数量、OV和TIL的剂量和给药时间、再挑战实验方案、耗竭抗体种类和剂量
阅读提示:Materials and methods: Syngeneic tumor mouse models; Figure 4
免疫细胞分析
处理时间点(第3天、第7天)、流式抗体panel、细胞因子检测方法(Bio-Plex)
阅读提示:Materials and methods: Flow cytometry analysis; Serum cytokine profile; Figure 5-6