抗B7-H4检查点协同曲妥珠单抗治疗促进吞噬作用并根除乳腺癌

The anti-B7-H4 checkpoint synergizes trastuzumab treatment to promote phagocytosis and eradicate breast cancer.

作者信息Xiaochen Hu, Yiwen Liu, Xiusen Zhang, Dejiu Kong, Jinyu Kong, Di Zhao, Yibo Guo, Lingyun Sun, Luoyi Chu, Shupei Liu, Xurong Hou, Feng Ren, Ying Zhao, Chengbiao Lu, Desheng Zhai, Xiang Yuan
PMID32966956
期刊Neoplasia
发布时间2020-11
DOI10.1016/j.neo.2020.08.007

实验完整度

包含体外ADCP实验、多种体内模型(同系小鼠、人源化小鼠、PDX)、患者样本分析、功能验证(敲低/过表达)和机制研究,证据层级多且完整。

主要模型

MM3MG-HER2Δ16小鼠乳腺癌细胞系 BALB/c小鼠原位移植瘤模型 人源化NSG小鼠PDX模型 人HER2+乳腺癌患者样本队列

重点核对

曲妥珠单抗处理浓度(体外ADCP实验:5 μg/mL) 体内给药方案(负荷剂量4 μg/g,每周维持2 μg/g) 抗B7-H4中和抗体剂量(100 μg/只,每周腹腔注射) PDX模型中人源化小鼠的建立(CD34+ HSC移植及外周血单核细胞过继转移)

摘要

曲妥珠单抗是一种用于治疗HER2过表达乳腺癌的人源化单克隆抗体,然而其作用机制尚未完全阐明。既往研究表明免疫在介导曲妥珠单抗特异性抗肿瘤效应中发挥作用。本研究评估了曲妥珠单抗及其他抗体对巨噬细胞活化和HER2+乳腺癌细胞的抗体依赖性细胞介导的吞噬作用(ADCP)在体外和体内的作用。我们采用免疫活性小鼠模型中HER2+小鼠乳腺癌细胞的原位植入、免疫人源化小鼠模型中的人HER2+乳腺癌异种移植,以及涉及自体巨噬细胞过继转移的人PDX,以模拟内源性乳腺肿瘤免疫微环境。我们的研究表明,曲妥珠单抗显著且一致地增加巨噬细胞频率和肿瘤细胞吞噬作用,同时通过中和抗体敲低B7-H4可增加免疫细胞浸润并促进抗肿瘤表型。此外,新辅助曲妥珠单抗治疗显著上调HER2+乳腺癌患者癌症浸润巨噬细胞中的B7-H4,这预示着曲妥珠单抗反应不良。我们认为,特异性增强ADCP活性的策略可能对于通过抑制肿瘤生长和潜在增强抗原呈递来克服HER2单克隆抗体疗法的耐药性至关重要。此外,这些结果通过揭示ADCP在巨噬细胞中的双重作用(吞噬癌细胞消除肿瘤,同时通过上调免疫抑制检查点引起伴随的不良效应),增进了对巨噬细胞可塑性的理解。

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
曲妥珠单抗治疗HER2+乳腺癌的作用机制是否涉及巨噬细胞介导的ADCP,以及B7-H4是否限制其疗效。
核心机制
曲妥珠单抗通过诱导巨噬细胞对HER2+肿瘤细胞的吞噬作用(ADCP)发挥抗肿瘤效应,但ADCP过程上调巨噬细胞B7-H4表达,导致免疫抑制并限制疗效;阻断B7-H4可解除抑制,增强ADCP和抗肿瘤免疫。
主要证据
体外ADCP实验显示曲妥珠单抗增加巨噬细胞吞噬;体内实验表明曲妥珠单抗增加肿瘤内巨噬细胞,联合B7-H4阻断显著增强肿瘤消退和生存期;患者样本显示新辅助曲妥珠单抗治疗后B7-H4表达升高且与不良反应相关。
研究意义
研究揭示了ADCP在巨噬细胞中的双重作用,为使用免疫检查点抑制剂(如抗B7-H4)联合HER2单抗治疗乳腺癌提供了理论依据。

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

体外ADCP功能验证

验证曲妥珠单抗是否能促进巨噬细胞对HER2+乳腺癌细胞的吞噬作用,并比较不同巨噬细胞活化状态的影响。

将HER2+乳腺癌细胞(MM3MG-HER2Δ16或SKBR3)用CTDR标记,与CMFDA标记的巨噬细胞(BMMs、RAW264.7、M1、M2、Mcm)共培养,加入曲妥珠单抗或对照IgG,孵育24小时,通过流式细胞术检测双阳性细胞比例。体内实验中,将MM3MG-HER2Δ16细胞植入BALB/c小鼠乳腺脂肪垫,给予曲妥珠单抗或4D5-IgG2A处理,分析肿瘤内巨噬细胞比例。

2

ADCP巨噬细胞对NK/T细胞功能的影响

探究经历ADCP的巨噬细胞是否影响NK细胞和T细胞的抗肿瘤功能。

将巨噬细胞与HER2+乳腺癌细胞在曲妥珠单抗存在下共培养24小时诱导ADCP(ADCP巨噬细胞),然后与自体NK细胞或肿瘤特异性CD8+ T细胞、CD4+ T细胞共培养,检测NK细胞增殖(Ki-67)、细胞毒性(perforin、granzyme B)、CD8+ T细胞杀伤能力及CD4+ T细胞IFN-γ产生。部分实验用latrunculin A或FcγR阻断抗体预处理巨噬细胞。

3

B7-H4在ADCP巨噬细胞中的表达及功能验证

验证ADCP巨噬细胞是否上调B7-H4,并测试阻断B7-H4(中和抗体或shRNA敲低)是否能增强ADCP并恢复免疫效应细胞功能。

通过流式细胞术检测ADCP巨噬细胞B7-H4表达水平。在ADCP诱导体系中加入抗B7-H4中和抗体或使用B7-H4 shRNA敲低的巨噬细胞,测量对肿瘤细胞吞噬的影响。进一步,将处理后的巨噬细胞与NK细胞或CD8+ T细胞共培养,评估B7-H4阻断对免疫抑制的逆转效果。

4

体内验证B7-H4阻断联合HER2抗体的疗效

评估B7-H4中和抗体联合HER2抗体(4D5-IgG2A或曲妥珠单抗)在动物模型中的抗肿瘤疗效及对免疫浸润的影响。

在BALB/c小鼠MM3MG-HER2Δ16原位移植瘤模型中,给予4D5-IgG2A(200 μg)联合抗B7-H4中和抗体(100 μg),监测肿瘤生长和生存期,并分析肿瘤内巨噬细胞、NK细胞和CD8+ T细胞浸润。在人源化NSG小鼠PDX模型中,给予曲妥珠单抗(200 μg每周)联合抗B7-H4(100 μg每周),监测肿瘤生长、生存期和免疫浸润。

5

患者样本分析

验证新辅助曲妥珠单抗治疗是否上调肿瘤浸润巨噬细胞B7-H4表达,并分析与治疗反应和免疫浸润的相关性。

收集HER2+乳腺癌患者新辅助治疗前活检样本和手术后样本,通过免疫组化检测CD68、B7-H4、CD8、CD56表达,分析B7-H4+巨噬细胞数量与治疗反应(RECIST标准)及CD8+ T细胞、NK细胞浸润的关系。

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GE Healthcare--
DMEM培养基GIBCO--
胎牛血清GE Healthcare--
胎牛血清GIBCO--
巨噬细胞集落刺激因子Sino Biological Inc.11792-HNAH
干扰素-γPeproTech--
脂多糖----
白细胞介素-4PeproTech200-04-20
白细胞介素-2Miltenyi Biotec130-097-742
白细胞介素-15PeproTech200-15
Ficoll-Paque Plus分离液GE Healthcare--
CD14分离试剂盒Miltenyi Biotec130-050-201
CD8分离试剂盒Miltenyi Biotec130-094-156
初始CD4+ T细胞分离试剂盒IIMiltenyi Biotec130-094-131
CD66b微珠Miltenyi Biotec130-104-913
抗支原体试剂InvivoGen--
聚凝胺Sigma-Aldrich--
嘌呤霉素Sigma-Aldrich--
新霉素----
CellTracker深红荧光染料Thermo Fisher ScientificC34565
CellTracker CMFDA荧光染料Thermo Fisher ScientificC7025
Vybrant DiD染料Invitrogen--
TrypLE选择性酶GIBCOA1217701
大肠杆菌生物颗粒Molecular Probes, Invitrogen--
抗人B7-H4抗体eBioscience--
抗人CD8抗体BioLegend--
抗人CD56抗体BioLegend318310
抗人CD14抗体BioLegend301804
抗F4/80抗体BioLegend--
抗CD11b抗体BD Biosciences--
抗人穿孔素抗体BioLegend308106
抗人颗粒酶B抗体BioLegend515403
抗人CD45抗体BioLegend304011
抗小鼠CD45抗体BioLegend103107
细胞内固定和透化试剂盒eBioscience88-8824
凋亡检测试剂盒BioLegend640932
碘化丙啶eBioscience00-6990
FlowJo软件Becton Dickinson--
Beckman CytoFLEX流式细胞仪Beckman Coulter--
抗B7-H4抗体Abcamab209242
抗人CD4抗体Abcamab133616
抗小鼠CD4抗体Abcamab183685
抗人CD8抗体Abcamab4055
抗小鼠CD8抗体Abcamab22378
抗人CD68抗体Abcamab955
抗人CD56抗体Thermo Fisher ScientificMA1-06801
抗人HER2抗体Cell Signaling Technology2165
抗小鼠CD49b抗体BioLegend108901
兔抗鼠免疫组化二抗试剂盒Gene TechGK500705
抗大鼠免疫组化二抗试剂盒Cell Signaling Technology7077
曲妥珠单抗Roche--
4D5(小鼠抗人HER2抗体)Genetech--
人IgG1SouthernBiotech0151K-01
抗B7-H4中和抗体(188)eBioscience16-5972-81
小鼠IgG2b对照BioLegend400301
IV型胶原酶Sigma-Aldrich--
透明质酸酶Sigma-Aldrich--
脱氧核糖核酸酶Sigma-Aldrich--
CFSE染料Thermo Fisher ScientificC34554
L-谷氨酰胺Sigma-Aldrich--
HEPES缓冲液----

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
体外ADCP实验
巨噬细胞类型(BMMs、RAW264.7、M1、M2、Mcm)、肿瘤细胞系(MM3MG-HER2Δ16、SKBR3)、共培养比例、曲妥珠单抗浓度、共培养时间
阅读提示:Materials and methods: ADCP assay using flow cytometry; Figure 1 legend
体内肿瘤模型
小鼠品系(BALB/c、NSG)、肿瘤细胞植入数量、治疗药物剂量(4D5、抗B7-H4)、给药途径和时间点
阅读提示:Materials and methods: In vivo tumor studies; Figure 4 legend
人源化小鼠模型
CD34+ HSC移植数量、PDX植入时机、外周血单核细胞过继转移的剂量和时间
阅读提示:Materials and methods: Development of a humanized mouse model of BC; Figure 5 legend
患者样本分析
患者队列纳入标准(HER2+、分期I-III)、治疗方案(曲妥珠单抗 vs 化疗)、样本类型(活检和手术切除)、IHC评分标准
阅读提示:Materials and methods: Study participants; Figure 6 legend
B7-H4敲低/过表达
shRNA序列、慢病毒包装质粒、转染试剂、筛选浓度(嘌呤霉素、新霉素)、敲低或过表达效率验证方法
阅读提示:Materials and methods: Generation of genetically modified cells