一种新型多功能抗PD-L1-CD16a-IL15融合蛋白在PD-L1阳性肿瘤细胞中诱导有效的癌细胞杀伤

A novel multifunctional anti-PD-L1-CD16a-IL15 induces potent cancer cell killing in PD-L1-positive tumour cells.

作者信息Yumei Li, Lingjun Wu, Yueying Liu, Siwen Ma, Biyi Huang, Xianjing Feng, Hui Wang
PMID35477065
发布时间2022-07-21
DOI10.1016/j.tranon.2022.101424

实验完整度

包含抗体筛选、体外细胞实验(增殖、杀伤)、机制验证(STAT5磷酸化)、体内移植瘤模型等多层级验证。

主要模型

LS174T细胞系(PD-L1阳性) CHO细胞系(PD-L1阴性对照) CTLL-2细胞系 NOD/SCID小鼠移植瘤模型 NSG小鼠移植瘤模型

重点核对

LS174T细胞(1×10^6)与PBMCs(5×10^6)混合皮下注射至NOD/SCID小鼠(n=6) 不同抗体高/低剂量给药,如anti-PD-L1-CD16a-IL15高剂量1.2 mg/kg或低剂量0.24 mg/kg,腹腔注射,每两天一次 NSG小鼠肿瘤体积达50-100 mm^3时给予PBMCs和抗体治疗 体外细胞毒性实验效靶比10:1(效应细胞:肿瘤细胞 = 25,000:2,500) 抗PD-L1-VHH克隆#13经ELISA和流式验证特异性结合PD-L1阳性细胞

摘要

Cancer is the most acute disease and the leading cause of patient death worldwide. Both chemotherapy and molecular-based therapies play an important role in curing cancer. However, the median and overall survival of patients is poor. To date, immune therapies have changed the treatment methods for cancer patients. Programmed death ligand 1 (PD-L1, also known as B-H1, CD274) is a well-studied tumor antigen. PD-L1 is overexpressed in colon cancer, lung cancer, and so on and plays a vital role in cancer development. In this study, anti-PD-L1 single-domain antibodies were identified from recombinant human PD-L1 (rhPD-L1)-immunized llamas. Then, we generated a novel multifunctional anti-PD-L1-CD16a-IL15 antibody targeting PD-L1-positive tumor cells. Anti-PD-L1-CD16a-IL15 was constructed by linking the Interleukin-2 (IL-2) signal peptide, anti-PD-L1 single domain antibody (anti-PD-L1-VHH) and anti-cluster of differentiation 16a single domain antibody (anti-CD16a-VHH), and Interleukin-15/Interleukin-15 receptor alpha (IL15/IL-15Rα). This anti-PD-L1-CD16a-IL15 fusion protein can be expressed and purified from HEK-293F cells. In vitro, our data showed that the anti-PD-L1-CD16a-IL15 fusion protein can recruit T cells and drive natural killer cells (NK) with specific killing of PD-L1-overexpressing tumor cells. Furthermore, in the xenograft model, the anti-PD-L1-CD16a-IL15 fusion protein inhibited tumor growth with human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs). These data suggested that the anti-PD-L1-CD16a-IL15 fusion protein has a latent function in antitumour activity, with better guidance for future cancer immunotherapy.

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
构建一种新型多功能抗PD-L1-CD16a-IL15融合蛋白,并评估其对PD-L1阳性肿瘤细胞的体外和体内杀伤效果。
核心机制
抗PD-L1-CD16a-IL15通过抗PD-L1 VHH靶向PD-L1阳性肿瘤细胞,通过抗CD16a VHH结合NK细胞,并通过IL-15/IL-15Rα复合物促进T细胞和NK细胞增殖活化,增强抗体依赖性细胞介导的细胞毒性作用(ADCC)。
主要证据
体外实验证明该融合蛋白在存在NK或T细胞时对LS174T细胞具有显著杀伤活性,且效果优于抗PD-L1-CD16a和抗PD-L1-IL15;体内实验中,在NOD/SCID和NSG小鼠模型中抑制肿瘤生长,且未观察到明显毒性。
研究意义
抗PD-L1-CD16a-IL15融合蛋白具有潜在抗肿瘤活性,与现有抗PD-L1疗法联合可能为PD-L1阳性肿瘤提供新的免疫治疗策略。

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

抗PD-L1 VHH噬菌体库构建与筛选

获得特异性结合人PD-L1的单域抗体VHH

用重组人PD-L1蛋白免疫羊驼,构建VHH噬菌体文库,经三轮淘选富集,通过ELISA筛选出16个阳性克隆。

2

抗PD-L1 VHH的表达与鉴定

验证抗PD-L1 VHH的表达、结合能力和亲和力

克隆#13在HEK-293F细胞中表达纯化,通过ELISA、流式细胞术和表面等离子共振检测其结合特性和亲和力。

3

多功能融合蛋白的构建与表达

构建并表达抗PD-L1-CD16a、抗PD-L1-IL15和抗PD-L1-CD16a-IL15融合蛋白

将抗PD-L1 VHH与抗CD16a VHH、IL-15/IL-15Rα复合物通过连接肽融合,克隆至pcDNA3.1(+)载体,在HEK-293F细胞中表达并纯化。

4

体外免疫功能验证

评估融合蛋白对免疫细胞增殖和信号通路激活的影响

使用CTLL-2细胞和原代人T/NK细胞,通过CCK-8、CFSE标记和Western blot检测细胞增殖和STAT5磷酸化。

5

体外细胞毒性实验

验证融合蛋白在PD-L1阳性肿瘤细胞中诱导的免疫细胞杀伤作用

将LS174T或CHO细胞与NK、T或NK+T细胞按10:1比例共培养,加入不同浓度的抗体,72小时后检测肿瘤细胞存活率。

6

体内抗肿瘤活性评估

验证融合蛋白在体内的抗肿瘤效果和安全性

在NOD/SCID和NSG小鼠模型中,将LS174T细胞与PBMC混合或单独移植,然后给予不同抗体治疗,观测肿瘤体积和体重变化。

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。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
验证机制链路
评估体内效果
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
金斯瑞Genscript--
重组人PD-L1-His蛋白Genscript--
Abcam ELISA试剂盒Abcamab214565
TRIzol试剂Invitrogen15596018
pMECS载体----
MOPSSigma8899
胰蛋白胨BD-Bioscience0123-17-3
酵母提取物BD-Bioscience0127-17-9
辅助噬菌体VCSM13----
甘氨酸-BSA缓冲液----
96孔ELISA板Thermo ScientificNunc
HRP/抗M13单克隆偶联物GE Healthcare Life Science27-9420-01
TMB底物溶液----
重组人PD-L1Sino Biological10084-H02H
重组小鼠PD-L1Sino Biological50010-M02H
BCA蛋白定量试剂盒BioRad--
HRP抗6X His标签抗体Abcamab1187
HRP偶联抗人IgG (Fab')2Abcamab87422
Ni-NTA亲和层析介质QIAGEN30210
考马斯亮蓝R-250染料Thermo Fisher Scientific20278
山羊抗人IgG (H+L) AF488InvitrogenA11013
抗6X His标签FITC抗体Abcamab1206
ProteOn XPR36蛋白相互作用阵列系统BIO-RAD--
人重组PD-L1-FcSino Biological10084-H02H-B
Ficoll密度梯度离心GE Health--
EasySep人NK细胞富集试剂盒Stem cell Co. Ltd1905
EasySep人T细胞富集试剂盒Stem cell Co. Ltd19661
度伐利尤单抗Creative BiolabsTAB-417CQ
重组人IL-15----
CCK-8试剂盒DojindoCK06-10
羧基荧光素琥珀酰亚胺酯Biolegend423801
RIPA裂解缓冲液Sigma-AldrichR0278
抗STAT5抗体Cell Signaling Technology94205
磷酸化STAT5 (Tyr694)抗体Cell Signaling Technology9351
GAPDH抗体Cell Signaling Technology2118
辣根过氧化物酶偶联二抗Abcamab6721
FC500流式细胞仪Beckman CoulterFC500
TECAN酶标仪Tecan--

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
抗体筛选
免疫剂量(300 μg rhPD-L1,7次)、文库构建载体(pMECS)、宿主菌(XL1-Blue)、淘选抗原浓度(1 μg→500 ng→200 ng)
阅读提示:Materials and methods: Immunized VHH phage display library construction, VHH phage display library screening
抗体表达与纯化
表达细胞系(HEK-293F)、转染方式(瞬时)、纯化方法(Ni-NTA)、SDS-PAGE分析条件
阅读提示:Materials and methods: Antibody design and purification
体外增殖实验
细胞类型(CTLL-2、人T/NK细胞)、细胞密度(2×10^4 cells/well)、抗体浓度范围(0.0001-1000 nM)、孵育时间(72小时)
阅读提示:Materials and methods: Cell proliferation analysis, CFSE labeling of T or NK cells and proliferation assay
体外细胞毒性实验
效靶比(10:1)、效应细胞类型(NK、T、NK+T)、抗体浓度(10 nM和100 nM)、孵育时间(72小时)
阅读提示:Materials and methods: Cytotoxic assays
体内抗肿瘤实验
动物模型(NOD/SCID和NSG)、细胞接种量(LS174T 1×10^6,PBMC 5×10^6)、给药剂量(如anti-PD-L1-CD16a-IL15高剂量1.2 mg/kg或低剂量0.24 mg/kg)、给药方式(腹腔注射)、给药频率(每两天一次)
阅读提示:Materials and methods: In vivo antitumour experiments