靶向微卫星不稳定结直肠癌中的WRN解旋酶通过染色体外环状DNA释放诱导抗肿瘤免疫

Targeting WRN Helicase in Microsatellite Instable Colorectal Cancer Induces Antitumor Immunity through Extrachromosomal Circular DNA Release

作者信息Suisui Hao, Yoshiaki Sato, Zhaojin Liu, Darleny Lizardo, Xinyan Lu, Heinz-Josef Lenz, Robert E Schoen, Jian Yu, Lin Zhang
PMID42461083
发布时间2026-07-16
DOI10.1158/0008-5472.CAN-25-3567

实验完整度

包括体外细胞模型、同系小鼠肿瘤模型和患者来源类器官等多个证据层级,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

MSI结直肠癌细胞系HCT116及其MSS衍生物CH3+5 Mlh1敲除的小鼠CT26细胞及移植瘤模型 MSI子宫内膜癌细胞系Ishikawa MSI CRC患者来源类器官

重点核对

WRN抑制方式:siRNA敲低、ML216或HRO761处理 eccDNA生成依赖于凋亡和LIG3,p53/PUMA缺失阻断eccDNA产生 免疫激活通过eccDNA介导,对PS/PacI/RNase处理抵抗,对benzonase敏感 体内肿瘤模型采用Mlh1-KO CT26移植瘤,Lig3敲除消除抗肿瘤效果 联合治疗剂量:ML216(10 mg/kg i.p.每日)、HRO761(30 mg/kg口服每日)、抗PD-1(100或180 μg/只,每3天)

摘要

具有微卫星不稳定性(MSI)的结直肠癌(CRC)通常使用免疫检查点抑制剂(ICIs)治疗,例如抗PD-1抗体。然而,相当一部分MSI CRC对ICIs无反应。近期研究已确定DNA解旋酶WRN是MSI癌细胞中的合成致死靶点,从而推动了数种目前正处于临床试验中的小分子WRN抑制剂的开发。在本研究中,我们发现靶向MSI CRC细胞中的WRN可触发强烈的抗肿瘤免疫反应。WRN抑制诱导的细胞死亡在MSI CRC细胞中具有选择性,并导致染色体外环状DNA(eccDNA)的释放,其直接刺激免疫细胞活化和细胞因子产生。核连接酶LIG3(eccDNA生物发生的关键介质)的缺失,消除了MSI CRC细胞和肿瘤中WRN抑制的抗肿瘤和免疫原性效应。此外,WRN抑制增强了MSI CRC模型(包括同系小鼠肿瘤和患者来源的肿瘤类器官)中的抗PD-1治疗。总之,这些结果揭示了WRN抑制在MSI CRC中介导的eccDNA免疫原性效应,进一步强化了将WRN抑制剂与ICIs联合使用的理论基础。

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
靶向WRN解旋酶在MSI CRC细胞中是否诱导抗肿瘤免疫反应,以及其潜在机制是否涉及eccDNA释放。
核心机制
WRN抑制诱导MSI CRC细胞凋亡,凋亡过程中通过核LIG3产生并释放eccDNA,eccDNA作为免疫刺激物激活DC和先天免疫,增强抗肿瘤免疫应答。
主要证据
WRN敲低或抑制在MSI细胞中诱导凋亡、eccDNA释放和免疫激活,而LIG3、p53或PUMA敲除阻断这些效应;体内实验中Lig3敲除消除WRN抑制的肿瘤抑制作用;类器官实验显示联合治疗增强免疫细胞浸润。
研究意义
研究结果支持WRN抑制剂与免疫检查点抑制剂联合治疗MSI CRC的临床应用潜力,可能有助于克服免疫治疗耐药。

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

细胞模型构建和基因编辑

建立MSI和MSS的细胞模型,包括HCT116、CH3+5、Mlh1-KO CT26等,并敲除关键基因以验证机制。

使用CRISPR/Cas9敲除HCT116中的LIG3、p53、PUMA,敲除CT26中的Mlh1、Lig3、Sting等基因,通过Western blot和测序验证。

2

WRN抑制和细胞表型分析

验证WRN抑制对MSI细胞的选择性杀伤作用及凋亡诱导。

用siRNA敲低WRN或用ML216、HRO761处理细胞,检测细胞活力、凋亡、DNA损伤标志物(γH2AX、pKAP1)和p53/PUMA表达。

3

eccDNA检测和功能分析

确认WRN抑制诱导eccDNA产生,并评估其免疫刺激功能。

从细胞或肿瘤中分离eccDNA,通过琼脂糖凝胶电泳检测;将eccDNA转染至细胞或将其条件培养基处理DC,检测DC活化和细胞因子表达。

4

体内肿瘤模型验证

评估WRN抑制在体内的抗肿瘤效应及免疫机制。

建立Mlh1-KO CT26移植瘤模型,用ML216或HRO761处理,监测肿瘤生长,检测eccDNA、凋亡、免疫细胞浸润和细胞因子表达。

5

联合治疗实验

评估WRN抑制剂与抗PD-1联合使用的协同抗肿瘤效果。

在移植瘤模型中,单独或联合使用ML216/HRO761和抗PD-1,比较肿瘤生长和免疫指标。

6

患者来源类器官实验

验证WRN抑制和联合治疗在人体组织模型中的免疫激活效果。

利用ALI培养的PDO,用ML216和/或抗PD-1处理,检测免疫细胞浸润和细胞因子分泌。

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
McCoy's 5A培养基----
RPMI-1640培养基----
ML216Apexbio--
HRO761MedChemExpress--
z-VAD-fmkBachem--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Invitrogen--
pSpCas9-2A-GFP载体Addgene#48138
DNeasy血液和组织试剂盒Qiagen--
Illumina NovaSeq 6000测序平台Illumina--
Platinum Taq聚合酶试剂盒Invitrogen--
3730 DNA分析仪Applied Biosystems--
高保真DNA聚合酶----
Red DNA凝胶染料Bioland--
MTS检测试剂盒Promega--
Wallac Victor 1420多功能酶标仪Perkin Elmer--
膜联蛋白V(Alexa Fluor 488)Invitrogen--
碘化丙啶Invitrogen--
BD Fortessa流式细胞仪BD Biosciences--
Mini RNA提取II试剂盒ZYMO Research--
SuperScript III反转录酶Invitrogen--
SYBR Green荧光染料----
CFX OPUS 96实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--
QIAGEN质粒Plus Midi试剂盒QIAGEN--
PacI限制性内切酶NEBR0547L
Plasmid Safe ATP依赖性DNA酶LucigenE3101K
Phase Lock Gel管QuantaBio--
One-Step Max质粒DNA提取试剂TIANDZ--
SYBR Gold核酸染料Thermo Fisher--
Opti-MEM培养基Gibco--
Ficoll-Hypaque密度梯度离心液----
CD14磁珠分选Miltenyi--
AIM V培养基Gibco--
白细胞介素-4----
粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子----
胶原酶I----
胶原酶IV----
脱氧核糖核酸酶I----
70微米细胞筛网Thermo Fisher--
红细胞裂解液Thermo Fisher--
MS分离柱Miltenyi--
小鼠CD11c超纯磁珠Miltenyi--
羧基荧光素琥珀酰亚胺酯Invitrogen--
CellTrace Far Red染料Invitrogen--
人免疫球蛋白G----
0.45微米滤膜EMD Millipore--
Slide-A-Lyzer透析卡Thermo Fisher10K MWCO
苯zonase核酸酶----
核糖核酸酶A----
诺考达唑----
Hoechst 33342染料----
EverBrite封片剂----
TissueFAXS SL玻片扫描仪----
TUNEL凋亡检测----
活化caspase 3抗体----
DAPI核酸染料----
Cellmatrix I型胶原蛋白----
Ham's F-12培养基----
Normocin抗菌剂InvivoGen--
I型胶原凝胶Trevigen--
Wnt3a蛋白----
RSPO1蛋白----
Noggin蛋白----
HEPES缓冲液Invitrogen--
Glutamax添加剂Invitrogen--
烟酰胺Sigma--
N-乙酰半胱氨酸Sigma--
无维生素A的B-27添加剂Invitrogen--
A83-01抑制剂Tocris--
青链霉素谷氨酰胺Invitrogen--
胃泌素Sigma--
SB-202190抑制剂Sigma--
表皮生长因子Invitrogen--
重组人白细胞介素-2Peprotech--
帕博利珠单抗----
LEGEND MAX人IFN-γ ELISA试剂盒BioLegend--
LEGEND MAX人IL12 (p70) ELISA试剂盒BioLegend--
胶原酶IVWorthington--
Liberase-TL消化酶Roche--
40微米滤膜Thermo Fisher--
Prism 10软件GraphPad--

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
细胞培养和基因编辑
细胞系来源、培养基、基因敲除方法和验证
阅读提示:Materials and Methods中的Cell lines and gene targeting
WRN抑制处理
siRNA序列、ML216和HRO761的浓度、处理时间
阅读提示:Materials and Methods中的Transfection和Cell viability and apoptosis
eccDNA提取和检测
eccDNA提取方法、细胞数量、酶消化条件
阅读提示:Materials and Methods中的Isolation and analysis of eccDNA
DC共培养
DC来源、分离方法、共培养时间、条件培养基处理
阅读提示:Materials and Methods中的Preparation of human and mouse DCs和Preparation of conditional media
动物实验
小鼠品系、细胞注射数量、移植方式、给药剂量和途径、处理时间
阅读提示:Materials and Methods中的Animal experiments
联合治疗
抗PD-1剂量、给药频率、联合治疗方案
阅读提示:Materials and Methods中的Animal experiments和Results中的Figure 8