核素成像引导的PD-L1阻断治疗提高癌症免疫治疗效果

Nuclear imaging-guided PD-L1 blockade therapy increases effectiveness of cancer immunotherapy

作者信息Hannan Gao, Yue Wu, Jiyun Shi, Xin Zhang, Tianyu Liu, Biao Hu, Bing Jia, Yakun Wan, Zhaofei Liu, Fan Wang
PMID33203663
发布时间2020-11
DOI10.1136/jitc-2020-001156

实验完整度

包含体外结合实验、细胞实验、多种荷瘤动物模型(MC-38、A20、4T1)、体内SPECT/CT成像、影像引导治疗及T细胞浸润流式分析,功能与机制验证充分。

主要模型

MC-38结肠癌小鼠模型 A20淋巴瘤小鼠模型 4T1乳腺癌小鼠模型

重点核对

IFN-γ干预剂量与途径:体内1000 IU,瘤内注射,每日一次,连续5天 αPD-L1抗体治疗方案:200 µg,腹腔注射,两次,间隔4天 SPECT/CT成像时间点:注射99mTc-MY1523后2小时 治疗时间窗口确定:根据SPECT/CT成像显示肿瘤PD-L1表达上调的时间点(接种后第8天和第12天) 肿瘤体积评估:每周两次,计算体积=长×宽×高/2

摘要

目的:提高程序性死亡-1(PD-1)/程序性死亡配体-1(PD-L1)检查点阻断治疗的反应性仍然是癌症免疫治疗的重要课题。在本研究中,我们开发了一种新的基于纳米抗体的放射性标记成像探针99mTc-MY1523,靶向PD-L1,通过99mTc-MY1523 SPECT/CT成像的引导来增强PD-L1阻断免疫治疗的疗效。方法:在体外测量了纳米抗体MY1523的结合亲和力和特异性。通过Sortase-A的位点特异性转肽反应将MY1523用99mTc放射性标记,并在携带不同肿瘤的小鼠中进行生物分布和单光子发射CT(SPECT)/CT显像。我们使用干扰素-γ(IFN-γ)作为干预手段建立不同PD-L1表达水平的动物模型,然后研究99mTc-MY1523 SPECT/CT体内无创测量肿瘤PD-L1表达的能力。最后,在MC-38、A20和4T1荷瘤小鼠模型中进行99mTc-MY1523 SPECT/CT引导的PD-L1阻断免疫治疗,并检测肿瘤浸润T细胞。结果:MY1523对PD-L1具有高结合亲和力和特异性,且与治疗性抗体无竞争性结合。99mTc-MY1523以高比活度和放射化学纯度制备。研究发现,在MC-38、A20和4T1荷瘤小鼠模型中,IFN-γ干预可动态上调肿瘤PD-L1表达,如99mTc-MY1523 SPECT/CT所示。在由99mTc-MY1523 SPECT/CT成像确定的治疗时间窗口内启动的PD-L1阻断治疗在所有动物模型中均显著增强了治疗效果,肿瘤生长得到有效抑制,小鼠生存时间明显延长。研究揭示了动态上调的PD-L1表达与改善的PD-L1阻断治疗效果之间的相关性,并在影像引导治疗后验证了肿瘤内效应T细胞浸润显著增加。结论:我们的结果表明,99mTc-MY1523 SPECT/CT能够实时、定量和动态地绘制体内PD-L1表达,影像引导的PD-L1阻断免疫治疗显著提高了治疗效果。该策略值得转化为临床实践,以更好地管理与放疗或化疗的联合治疗。关键词:免疫治疗,程序性细胞死亡1受体,免疫逃逸,CD8阳性T淋巴细胞,免疫调节

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
如何通过无创成像动态监测肿瘤PD-L1表达,并据此确定PD-L1阻断治疗的最佳时间窗,以提高治疗效果?
核心机制
IFN-γ通过上调肿瘤细胞和树突状细胞上的PD-L1表达,增强PD-L1阻断治疗的疗效,增加CD8+ T细胞浸润和CD8+/Treg比值。
主要证据
在MC-38、A20和4T1三种荷瘤模型中,SPECT/CT成像显示IFN-γ干预后肿瘤对99mTc-MY1523的摄取增加,且与PD-L1表达相关;影像引导的αPD-L1治疗显著抑制肿瘤生长并延长生存期,流式细胞术证实CD8+ T细胞浸润增加。
研究意义
该策略有望转化为临床实践,用于更好地管理PD-L1阻断与放疗或化疗的联合治疗,尤其对PD-L1阻断治疗反应不佳的患者具有潜在价值。

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

纳米抗体MY1523的制备与体外结合验证

评估MY1523对PD-L1的结合亲和力、特异性及其与治疗性抗体的竞争性。

通过受体结合实验测定125I-MY1523的饱和结合曲线和竞争结合曲线,以及免疫荧光染色验证共定位。

2

99mTc-MY1523的制备与体外评价

通过Sortase-A位点特异性转肽反应制备放射性标记纳米抗体,并验证其结合活性和稳定性。

两步标记法制备99mTc-HYNIC-G4K,再与MY1523反应生成99mTc-MY1523;纯化后测定放射化学纯度、稳定性、A20细胞结合亲和力。

3

99mTc-MY1523的生物分布与特异性验证

评估99mTc-MY1523在荷瘤小鼠体内的生物分布特性及其对PD-L1的靶向特异性。

MC-38荷瘤小鼠静脉注射190 kBq 99mTc-MY1523,在不同时间点(1、2、4小时)取血、肿瘤和组织,测定%ID/g;阻断组共注射200 µg冷MY1523。

4

SPECT/CT成像监测IFN-γ诱导的PD-L1动态变化

验证99mTc-MY1523 SPECT/CT能否无创监测肿瘤PD-L1表达的上调。

对MC-38、A20和4T1荷瘤小鼠进行IFN-γ干预(瘤内注射1000 IU,每日一次,连续5天),然后注射18 MBq 99mTc-MY1523,2小时后SPECT/CT成像,量化肿瘤摄取,并与离体流式细胞术测定的PD-L1表达进行相关性分析。

5

影像引导的PD-L1阻断治疗

在三种肿瘤模型中,根据SPECT/CT成像确定的上调PD-L1表达时间窗,启动αPD-L1抗体治疗,评估其抗肿瘤疗效。

在肿瘤细胞接种后第4天开始给予IFN-γ或PBS瘤内注射,第8天和第12天进行SPECT/CT成像,观察到肿瘤摄取增加后给予αPD-L1抗体(200 µg,腹腔注射,两次,间隔4天)。测量肿瘤体积和生存期,并通过流式细胞术分析肿瘤浸润T细胞。

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----
DMEM培养基----
胎牛血清----
分选酶ADetai Biologics Co, Ltd--
三苯基膦三磺酸钠J&K Chemical Ltd--
三(羟甲基)甲基甘氨酸J&K Chemical Ltd--
高锝酸钠HTA Co, Ltd--
碘化钠Perkin Elmer Inc--
Iodo-Gen(1,3,4,6-四氯-3α,6α-二苯基甘脲)Sigma--
G4K(HYNIC)-OHGL Biochem Ltd--
Superose 12凝胶色谱柱GE Healthcare Life Science--
Superdex-75凝胶色谱柱GE Healthcare Life Science--
ITLC-硅胶Agilent--
放射性薄层成像扫描仪BioscanAR-2000
自动γ计数器PerkinElmer Inc--
重组小鼠PD-L1蛋白Sino Biological50010-M08H
抗PD-L1抗体(克隆10F.9G2)BioXcell--
重组小鼠干扰素-γPeprotech--
PD-L1抗体(克隆MIH5,Cat. 12-5982-82)eBioscience12-5982-82
CD45抗体(Cat. 56-0451-82)eBioscience56-0451-82
CD19抗体(Cat. 115512)Biolegend115512
CD11c抗体(Cat. 15-0114-82)--15-0114-82
MHC-II抗体(Cat. 25-5321-82)eBioscience25-5321-82
CD3e抗体(Cat. 25-0031-82)eBioscience25-0031-82
CD4抗体(Cat. 45-0042-82)eBioscience45-0042-82
CD8a抗体(Cat. 11-0081-82)eBioscience11-0081-82
CD16/32抗体(克隆2.4G2)BioXcell--
IV型胶原酶Worthington Bio--
脱氧核糖核酸酶IRoche--
FACS Calibur流式细胞仪BD Biosciences--
Gallios流式细胞仪Beckman Coulter--
兔抗小鼠PD-L1抗体Abcamab80276
Dylight 650偶联小鼠抗His6标签IgGAbcamab117504
Dylight-488偶联山羊抗兔IgGAbbkineA23220
4',6-二脒基-2-苯基吲哚----
TCS SP8共聚焦显微镜Leica--
NanoScan SPECT/CT系统Mediso Ltd--
Nucline软件V.2.0Mediso Ltd--
Prism V.7.0软件GraphPad Software Inc--

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
细胞培养与肿瘤模型建立
细胞系来源、培养条件、接种细胞数和动物品系
阅读提示:Materials and methods: Cells and animal models
99mTc-MY1523的放射性标记
标记反应体系、反应时间、纯化方法和放射化学纯度
阅读提示:Materials and methods: Preparation of 99mTc-MY1523
IFN-γ干预
IFN-γ剂量、给药途径、给药频率和持续时间
阅读提示:Materials and methods: IFN-γ intervention
SPECT/CT成像
注射剂量、成像时间点、图像采集参数和定量方法
阅读提示:Materials and methods: SPECT/CT
影像引导的PD-L1阻断治疗
αPD-L1抗体剂量、给药途径、给药方案(两次,间隔4天)和肿瘤测量方法
阅读提示:Materials and methods: Imaging-guided PD-L1 blockade therapy