TGF-β1驱动中性粒细胞胞外陷阱形成,通过ERK-c-Fos-JunB轴促进CD8+ T细胞耗竭,介导胃癌免疫治疗耐药

TGF-β1 drives neutrophil extracellular traps formation to promote CD8+ T cell exhaustion via the ERK-c-Fos-JunB axis, mediating gastric cancer immunotherapy resistance

作者信息Ziting Qu, Zhikun Wang, Yongtao Hu, Xiaoli Wei, Wenxi Ding, Sachiyo Nomura, Xiaoyu Guo, Hui Feng, Yiyin Zhang, Kangsheng Gu
PMID42552060
发布时间2026-08-04
DOI10.1136/jitc-2026-015618

实验完整度

包含体外细胞共培养、体内小鼠模型、临床样本分析等多个证据层级,并进行功能验证和机制验证。

主要模型

CD8+ T细胞与NETs共培养体系 Jurkat T细胞 YTN16皮下荷瘤小鼠模型 临床胃癌患者样本

重点核对

CD177+中性粒细胞亚群(Neu5)在耐药患者中富集,且高表达NETs相关基因 TGF-β1(20 ng/mL)刺激CD177+中性粒细胞释放NETs,且可被SB431542抑制 NETs(5 ng/mL)处理CD8+ T细胞48小时,诱导PD-1和TIM3表达上调 MEK/ERK抑制剂(trametinib、SCH772984)逆转NETs诱导的CD8+ T细胞耗竭 DNase I或TGF-β1抑制剂在YTN16小鼠模型中抑制肿瘤生长并减少CD8+ T细胞耗竭

摘要

背景 胃癌(GC)对抗程序性细胞死亡蛋白-1(PD-1)治疗的耐药性与免疫抑制性肿瘤微环境密切相关。然而,中性粒细胞在抗PD-1治疗耐药中的作用仍不清楚。 方法 对接受抗PD-1治疗的晚期胃癌(AGC)患者的肿瘤样本进行单细胞RNA测序,以鉴定与中性粒细胞胞外陷阱(NETs)相关的中性粒细胞亚群。使用多组学分析、流式细胞术、多重免疫荧光和体外共培养进行了多水平实验验证。在YTN16肿瘤小鼠模型中评估了靶向NETs和CD8+ T细胞耗竭的治疗策略。 结果 我们在对抗PD-1治疗耐药的GC患者中富集到了一个与NETs相关的中性粒细胞亚群。该亚群以CD177为标志,并表现出较高的NETs释放潜力。GC患者外周血NETs水平和CD177+中性粒细胞比率可作为评估PD-1抑制剂疗效的标志物。此外,在GC中高表达并与CD177+中性粒细胞空间共定位的转化生长因子-β1(TGF-β1)可能通过Smad3-NFE2轴诱导中性粒细胞释放NETs。NETs通过激活MEK/ERK-c-Fos/JunB轴促进CD8+ T细胞耗竭,表现为PD-1/TIM3表达增加和干扰素-γ/肿瘤坏死因子-α分泌减少。体内实验证实,使用DNase I或TGF-β1抑制剂靶向抑制NETs形成可显著抑制肿瘤生长和CD8+ T细胞耗竭。值得注意的是,MEK抑制剂曲美替尼逆转了与CD8+ T细胞耗竭相关的免疫抑制微环境,并与抗PD-1治疗协同增强抗肿瘤疗效。 结论 TGF-β1驱动CD177+中性粒细胞释放NETs,NETs通过ERK-c-Fos-JunB通路诱导CD8+ T细胞耗竭,从而介导GC对抗PD-1治疗的耐药。此外,靶向NETs形成以及将曲美替尼与PD-1抑制剂联合使用可显著逆转CD8+ T细胞耗竭,发挥协同抗肿瘤作用,并为克服GC抗PD-1治疗耐药提供潜在的治疗策略。

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
TGF-β1是否驱动CD177+中性粒细胞释放NETs,并通过何种机制诱导CD8+ T细胞耗竭,从而导致胃癌抗PD-1治疗耐药?
核心机制
TGF-β1通过Smad3-NFE2轴驱动CD177+中性粒细胞释放NETs,NETs激活CD8+ T细胞中的MEK/ERK-c-Fos/JunB通路,导致CD8+ T细胞耗竭。
主要证据
单细胞RNA测序鉴定出耐药患者富集的CD177+ NETs相关中性粒细胞亚群;体外实验证实TGF-β1诱导CD177+中性粒细胞释放NETs,NETs直接诱导CD8+ T细胞耗竭;体内实验证实靶向NETs或MEK/ERK通路可逆转CD8+ T细胞耗竭并抑制肿瘤生长。
研究意义
揭示了TGF-β1-NETs-ERK-c-Fos-JunB轴在胃癌抗PD-1治疗耐药中的关键作用,血浆NETs水平和外周血CD177+中性粒细胞比例可作为预测免疫治疗疗效的生物标志物,靶向NETs形成或MEK/ERK通路联合抗PD-1治疗有望成为克服耐药的策略。

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

单细胞转录组图谱解析

描绘胃癌微环境中的细胞组成,并鉴定与免疫治疗耐药相关的特定细胞亚群。

对6例接受抗PD-1治疗的AGC患者肿瘤样本进行scRNA-seq,鉴定出8种主要细胞类型和8种中性粒细胞亚群,并发现NETs相关亚群Neu5在耐药患者中富集。

2

CD177+ NETs相关中性粒细胞亚群鉴定与功能验证

验证CD177+中性粒细胞亚群是否具有NETs形成能力及其临床意义。

通过流式细胞术检测外周血CD177+中性粒细胞比例,免疫荧光观察NETs形成,并分析血浆NETs水平与患者预后的关系。

3

TGF-β1诱导CD177+中性粒细胞释放NETs的机制验证

探究TGF-β1是否通过Smad3-NFE2轴驱动CD177+中性粒细胞NETs形成。

免疫组化检测TGF-β1表达,ELISA检测血清TGF-β1水平,体外用TGF-β1刺激CD177+中性粒细胞,并通过Western blot检测相关蛋白表达。

4

NETs诱导CD8+ T细胞耗竭的体外机制研究

确定NETs是否直接诱导CD8+ T细胞耗竭,并阐明其下游信号通路。

将NETs与CD8+ T细胞共培养,检测耗竭标志物,并通过RNA-seq和Western blot分析信号通路,使用MAPK通路抑制剂验证通路。

5

体内靶向NETs或TGF-β1治疗评估

评估靶向NETs形成或TGF-β1通路对肿瘤生长和CD8+ T细胞耗竭的影响。

在YTN16荷瘤小鼠模型中,分别给予DNase I、SB431542或联合治疗,检测肿瘤体积、肿瘤内NETs水平和CD8+ T细胞耗竭标志物。

6

MEK抑制剂与抗PD-1联合治疗评估

评估MEK抑制剂曲美替尼联合抗PD-1治疗是否协同抑制肿瘤生长并逆转CD8+ T细胞耗竭。

在YTN16荷瘤小鼠模型中,给予抗PD-1抗体、曲美替尼或联合治疗,检测肿瘤生长和CD8+ T细胞耗竭标志物。

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
RPMI 1640培养基GibcoC11875500BT
F-12K培养基Gibco21127022
DMEM培养基GibcoC11995500BT
人中性粒细胞分离液TBD ScienceLZS11131
小鼠中性粒细胞分离液TBD ScienceTBD2013NM
EasySep人CD3+ T细胞分离试剂盒STEMCELL19661
EasySep人CD8+ T细胞分离试剂盒STEMCELL19663
佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯SigmaP1585
脱氧核糖核酸酶IRoche10104159001
SYTOX Green染料InvitrogenS7020
羧基荧光素二醋酸盐琥珀酰亚胺酯BioLegend423801
2',7'-二氯荧光素二乙酸酯BeyotimeS0033S
PMA/离子霉素eBioscience00-4970-93
布雷菲德菌素A/莫能霉素eBioscience00-4980-93
RIPA裂解液SolarbioR0020
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0012S
Transwell小室Corning3422
基质胶YEASEN40
D-Nano转染试剂--DN001
抗PD-1抗体Innovent11430
SB431542SelleckS1067
曲美替尼SelleckS2673
DAB底物ZSGB-BIOZLI-9018
DAPI染色液BeyotimeC1005
TGF-β1 ELISA试剂盒MULTI SCIENCESEK981
MPO-DNA复合物检测试剂盒Roche11774425001
牛血清白蛋白ServicebioG5001
II型胶原酶Gibco17101015
胎牛血清GibcoA5256701
青霉素-链霉素BeyotimeC0222
SB431542MCEHY-10431
T-5224MCEHY-12270
SCH772984SelleckS7101
BIRB 796SelleckS1574
SP600125SelleckS1460
转化生长因子-β1Peprotech100-21

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
单细胞RNA测序
患者样本来源、抗PD-1治疗分组标准(SITC标准)、细胞捕获平台(BD Rhapsody)、质量控制参数(基因数200-7500、UMI数1000-50000、线粒体基因比例<50%)、双细胞去除方法、批次效应校正方法
阅读提示:Materials and methods - scRNA-seq and data processing
中性粒细胞NETs形成实验
中性粒细胞来源(人外周血或小鼠骨髓)、分离方法(密度梯度离心)、刺激物(TGF-β1 20 ng/mL或PMA 100 nM)、刺激时间(4小时)、NETs定量方法(免疫荧光、SYTOX Green)
阅读提示:Materials and methods - In vitro NETs formation assays
T细胞-NETs共培养
T细胞来源(人外周血)、激活方法(anti-CD3/CD28、IL-2)、NETs浓度(5 ng/mL)、共培养时间(48小时)、耗竭标志物检测(PD-1、TIM3)
阅读提示:Materials and methods - In vitro T cell-NETs co-culture
体内小鼠模型
小鼠品系(C57BL/6)、性别(雌性)、周龄(6-8周)、肿瘤细胞系(YTN16)、接种细胞数(5×10^6)、治疗药物及剂量(DNase I 10 mg/kg/day, SB431542 10 mg/kg/day, anti-PD-1 3 mg/kg 每周两次, trametinib 1 mg/kg/day)、给药途径(腹腔注射)、治疗持续时间(14或15天)、肿瘤测量频率(每3天)
阅读提示:Materials and methods - In vivo mouse models and treatment
流式细胞术
抗体信息(克隆号、荧光标记)、细胞处理(表面染色、胞内因子染色)、门控策略(FSC/SSC去碎片、FSC-A/FSC-H去粘连、7-AAD排除死细胞)
阅读提示:Materials and methods - Flow cytometry analysis