一种编码全单克隆抗T细胞免疫球蛋白和ITIM结构域(TIGIT)抗体的新型溶瘤痘苗病毒增强抗肿瘤疗效

Enhanced antitumor efficacy of a novel oncolytic vaccinia virus encoding a fully monoclonal antibody against T-cell immunoglobulin and ITIM domain (TIGIT).

作者信息Shuguang Zuo, Min Wei, Bohao He, Anxian Chen, Shiqun Wang, Lingkai Kong, Yenan Zhang, Gang Meng, Tiancheng Xu, Jingyi Wu, Fuming Yang, Hailin Zhang, Shibing Wang, Ciliang Guo, Junhua Wu, Jie Dong, Jiwu Wei
PMID33581644
发布时间2021-02
DOI10.1016/j.ebiom.2021.103240

实验完整度

包含体外病毒复制与溶瘤实验、皮下及腹水肿瘤模型、CD8+ T细胞耗竭实验、免疫记忆再挑战实验及流式、ELISA、qPCR等多层级验证。

主要模型

4T1小鼠乳腺癌皮下模型 MC38小鼠结肠癌皮下模型 CT26小鼠结肠癌皮下模型 H22小鼠肝细胞癌腹水模型

重点核对

重组病毒构建:VV-α-TIGIT通过同源重组插入全抗TIGIT单抗基因至TK位点,经GPT筛选和空斑纯化获得。 体内给药方案:皮下模型采用瘤内注射1×10^7 PFU病毒,每隔2天一次,共3次;腹水模型采用腹腔注射相同剂量和频率。 CD8+ T细胞耗竭:腹腔注射500ug抗小鼠CD8α InVivoMAb(Clone YTS 169.4)以验证CD8+ T细胞依赖性。 检测指标:通过荧光素酶活性定量α-TIGIT表达,通过TCID50测定病毒滴度,通过流式细胞术分析免疫细胞比例。

摘要

背景:利用痘苗病毒(VV)的溶瘤病毒疗法可通过将“冷”肿瘤转变为“热”肿瘤来诱导有效的抗肿瘤免疫。然而,其治疗潜力受到肿瘤局部免疫抑制性肿瘤微环境(TME)的影响。因此,有必要探索使用免疫检查点抑制剂武装溶瘤VV以增强其抗肿瘤疗效。方法:通过同源重组穿梭质粒产生一种新型重组溶瘤VV,VV-α-TIGIT,其编码针对T细胞免疫球蛋白和ITIM结构域(TIGIT)的全单克隆抗体。在几种皮下和腹水肿瘤模型中研究了VV-α-TIGIT的抗肿瘤功效。发现:被VV-α-TIGIT感染的肿瘤细胞能够充分产生和分泌功能性α-TIGIT,该病毒在肿瘤细胞中有效复制,导致显著的溶瘤作用。与VV-Control(不含α-TIGIT插入)相比,瘤内注射VV-α-TIGIT在几种小鼠皮下肿瘤模型中提高了抗肿瘤疗效。在腹水肿瘤模型中,腹腔注射VV-α-TIGIT实现了约70%的完全肿瘤消退。同时,VV-α-TIGIT治疗显著增加了TME中T细胞的募集和活化。此外,VV-α-TIGIT的体内抗肿瘤活性很大程度上依赖于CD8+ T细胞介导的免疫。最后,经VV-α-TIGIT治愈的荷瘤小鼠抵抗同种肿瘤细胞的再攻击,表明存在长期的肿瘤特异性免疫记忆。解释:重组溶瘤病毒VV-α-TIGIT成功结合了溶瘤病毒疗法和瘤内表达抗TIGIT免疫检查点抑制剂的优势。这一新策略可为癌症免疫治疗中新型抗体武装溶瘤病毒的最佳设计提供信息。

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
本研究探讨在溶瘤痘苗病毒中武装抗TIGIT单克隆抗体能否增强抗肿瘤免疫疗效。
核心机制
VV-α-TIGIT通过病毒溶瘤和瘤内表达抗TIGIT抗体,阻断TIGIT介导的免疫抑制信号,促进CD8+ T细胞的募集和活化,并建立长期的肿瘤特异性免疫记忆。
主要证据
在4T1、MC38、CT26皮下瘤和H22腹水瘤模型中,VV-α-TIGIT较对照VV显著抑制肿瘤生长并延长生存,CD8+ T细胞耗竭消除其抗肿瘤效果,且治愈小鼠能抵抗同种肿瘤再攻击。
研究意义
该研究为利用溶瘤病毒局部递送免疫检查点抑制剂以克服“冷”肿瘤的免疫耐受提供了依据,并为新型抗体武装溶瘤病毒的优化设计提供信息。

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

重组溶瘤痘苗病毒的构建与表征

构建编码全抗TIGIT单克隆抗体的重组VV并验证其表达和抗体结合能力。

通过同源重组将编码抗TIGIT抗体的基因插入VV的TK位点,经GPT筛选和空斑纯化获得重组病毒;感染多种肿瘤细胞检测α-TIGIT的分泌和结合活性。

2

体外溶瘤和病毒复制能力评估

评估重组病毒的溶瘤活性和复制能力是否受外源基因影响。

使用MTT、CCK8和结晶紫染色法评估病毒对多种肿瘤细胞的杀伤作用;通过TCID50法测定病毒在不同时间点的复制曲线。

3

皮下肿瘤模型的抗肿瘤疗效评估

比较VV-α-TIGIT与对照病毒在皮下肿瘤模型中的治疗作用。

在4T1、MC38和CT26皮下瘤模型中,瘤内注射PBS、VV-Control或VV-α-TIGIT,监测肿瘤体积和生存期;并在CT26模型中检测CD8+ T细胞浸润、微血管密度和病毒分布。

4

腹水肿瘤模型的抗肿瘤疗效和免疫微环境分析

评估VV-α-TIGIT在腹水模型中的治疗作用及对免疫细胞的影响。

在H22腹水瘤模型中,腹腔注射病毒,通过流式细胞术分析腹水中肿瘤细胞和淋巴细胞亚群,检测α-TIGIT水平、IFN-γ浓度和相关细胞因子mRNA表达。

5

CD8+ T细胞和NK细胞耗竭实验

证明VV-α-TIGIT的抗肿瘤活性依赖于CD8+ T细胞。

在H22腹水模型中,分别使用抗CD8α或抗NK1.1抗体耗竭相应细胞,观察对生存期和肿瘤细胞比例的影响。

6

免疫记忆再挑战实验

评估治愈小鼠是否产生长期肿瘤特异性免疫记忆。

对VV-α-TIGIT治愈的H22小鼠,先后两次腹腔再接种H22细胞,一次皮下接种H22细胞,一次皮下接种MC38细胞,观察肿瘤形成和生存。

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
达尔伯克改良伊格尔培养基Gibco-Thermo Fisher Scientific11965092
RPMI 1640培养基Gibco11875093
胎牛血清Gibco16000044
jetPEI转染试剂Polyplus-transfection101-10N
霉酚酸Sangon BiotechA600640
黄嘌呤Sangon BiotechA601197
次黄嘌呤Sangon BiotechA500336
QUANTI-Luc荧光素酶底物InvivoGenrep-qlc1
重组TIGIT蛋白Sino Biological50939-M38H
MTT试剂SolarbioIM0280
CCK-8溶液BeyotimeC0037
结晶紫溶液BeyotimeC0121
小鼠PVR/CD155抗体(PE)Biolegend131507
小鼠PD-L1抗体(PE)Biolegend124308
小鼠CD45抗体(APC)BD559864
小鼠CD3抗体(FITC或PE)Biolegend100204 or 100206
小鼠CD8抗体(PerCP-Cy5.5)BD551162
小鼠CD49b抗体(PerCP-Cy5.5)Biolegend103520
小鼠NK1.1抗体(FITC)Ebioscience11-5941-82
小鼠TIGIT抗体(PE)Biolegend142104
ELISA MAX标准试剂盒Biolegend430801
TRIzol试剂Invitrogen-Thermo Fisher Scientific15596026
HiScript III第一链cDNA合成试剂盒VazymeR312
AceQ通用SYBR qPCR预混液VazymeQ511
ViiA 7实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems-Thermo Fisher Scientific--
小鼠CD31抗体Abcamab182981
小鼠CD8抗体Abcamab217344
HRP标记的山羊抗兔二抗Abcamab205718
FACS Caliber流式细胞仪BD Biosciences--
酶标仪Molecular DevicesSpectraMax M3
磁力搅拌培养瓶JetbiofilTCB002002

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
重组病毒构建
同源重组所用穿梭质粒、转染试剂、筛选药物(MPA、黄嘌呤、次黄嘌呤)的浓度,以及病毒纯化方法(GPT筛选和空斑纯化)
阅读提示:Methods 2.2 节
体外抗TIGIT表达和结合
感染MOI(1),感染时间(24小时),荧光素酶活性检测方法,ELISA中重组TIGIT蛋白包被浓度(10 μg/ml)
阅读提示:Methods 2.3 节,图1B-D
体外溶瘤和复制
MTT/CCK8检测的细胞密度、MOI、时间(48/72小时);复制测定MOI=0.1,时间点(24-96小时)
阅读提示:Methods 2.4-2.6 节,图2
皮下肿瘤模型
细胞接种数量(4T1: 2×10^5;MC38: 2×10^6;CT26: 5×10^5),病毒剂量(1×10^7 PFU),注射途径(瘤内)和频率(每2天一次共3次)
阅读提示:Methods 2.7 节,图4A, 5A, 5E
腹水肿瘤模型
H22细胞接种量(5×10^6),病毒给药途径(腹腔)和剂量(1×10^7 PFU),以及分析时间点
阅读提示:Methods 2.7 节,图6A, S5
CD8+ T细胞和NK细胞耗竭
耗竭抗体(抗CD8α克隆YTS 169.4;抗NK1.1克隆PK136)的剂量(500 μg)和给药时间(肿瘤接种后3天)
阅读提示:Methods 2.7 节,图7A
免疫记忆再挑战
再接种的H22和MC38细胞数量、接种途径(腹腔或皮下)和时间点
阅读提示:Methods 2.7 节,图8A