GPR34是ILC1介导的抗肿瘤免疫的代谢免疫检查点

GPR34 is a metabolic immune checkpoint for ILC1-mediated antitumor immunity

作者信息Jiaxian Yan, Chi Zhang, Yueli Xu, Zonghui Huang, Qingyuan Ye, Xiaojun Qian, Liang Zhu, Guangming Huang, Xiaqiong Wang, Wei Jiang, Rongbin Zhou
PMID39358444
发布时间2024-11
DOI10.1038/s41590-024-01973-z

实验完整度

包含体外细胞实验、多种小鼠肿瘤模型(皮下、肝转移)、基因敲除/条件敲除、药理学拮抗剂、流式细胞术、RNA-seq及临床样本分析,具备多层次功能验证和机制验证。

主要模型

MC38结肠癌细胞皮下及肝转移模型 B16F10黑色素瘤皮下模型 LLC肺癌皮下模型 小鼠肝ILC1体外培养

重点核对

Gpr34在ILC1上的特异性表达(流式、单细胞RNA-seq) LysoPS在肿瘤微环境中的浓度(LC-MS) GPR34缺失或拮抗对肿瘤生长的影响(皮下及肝转移模型) LysoPS通过cAMP-PKA-CREB通路抑制ILC1功能(体外抑制实验) ABHD16A缺失对LysoPS产生和肿瘤生长的影响(CRISPR敲除)

摘要

1型固有淋巴细胞(ILC1s)是一类具有抗肿瘤活性的组织驻留细胞,提示其在实体瘤免疫监视中可能发挥作用,但尚不清楚操纵ILC1s能否诱导强效的抗肿瘤免疫应答。在此,我们发现G蛋白偶联受体34(GPR34),一种溶血磷脂酰丝氨酸(LysoPS)的受体,在肿瘤微环境中的ILC1s上高表达,但在传统自然杀伤(cNK)细胞上不表达。LysoPS在肿瘤微环境中富集,并可通过GPR34抑制ILC1活化。在肿瘤中基因敲除LysoPS合酶Abhd16a的表达,或在ILC1s中敲除Gpr34的表达,或拮抗GPR34,均可增强ILC1的抗肿瘤活性。在癌症患者中,肿瘤中ABHD16A的表达或ILC1s中GPR34的表达与ILC1s或ILC1样细胞的抗肿瘤活性呈负相关。因此,我们的结果表明,操纵ILC1s可以诱导强效的抗肿瘤免疫,GPR34是一个可靶向的代谢免疫检查点,可用于开发基于ILC1的免疫疗法。

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
操纵ILC1s能否诱导强效抗肿瘤免疫,以及GPR34在其中的作用机制。
核心机制
肿瘤微环境中富集的LysoPS通过GPR34激活cAMP-PKA-CREB通路,抑制ILC1的增殖和细胞毒性功能,从而促进肿瘤生长。
主要证据
GPR34在ILC1s上高表达,肿瘤中LysoPS浓度升高,Gpr34缺失或拮抗剂增强ILC1抗肿瘤活性并抑制肿瘤生长,ABHD16A缺失降低LysoPS并抑制肿瘤,机制涉及cAMP-PKA-CREB通路,人肿瘤样本中GPR34/ABHD16A表达与ILC1活性负相关。
研究意义
该研究证明操纵ILC1s可诱导强效抗肿瘤免疫,GPR34作为代谢免疫检查点,是开发基于ILC1的免疫疗法(尤其是对于ILC1富集的器官如肝脏中的实体瘤)的潜在靶点。

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

GPR34表达特异性鉴定

鉴定能够区分ILC1s和cNK细胞的表面标志物。

利用单细胞RNA测序分析多种组织中的ILC1s和cNK细胞,并通过构建tdTomato-GPR34和HA-GPR34报告小鼠,通过流式细胞术验证GPR34在不同免疫细胞上的表达。

2

GPR34对肿瘤生长的影响

验证GPR34是否调控ILC1介导的抗肿瘤免疫。

使用Gpr34全敲除小鼠(Gpr34-/-)、条件性敲除小鼠(Gpr34fl/flNcr1Cre等)及抗NK1.1抗体耗竭实验,分析MC38、LLC、B16F10皮下肿瘤和肝转移模型中的肿瘤生长,并评估ILC1数量、增殖和功能分子(IFNγ、颗粒酶、穿孔素)。

3

LysoPS对ILC1功能的体外抑制验证

测试LysoPS是否直接抑制ILC1活化,并验证其是否通过GPR34和cAMP-PKA-CREB通路起作用。

分选肝ILC1s,用不同浓度LysoPS预处理,并用IL-12/IL-15/IL-18刺激,检测IFNγ、穿孔素、颗粒酶C/B的表达;使用AC、PKA、CREB抑制剂及Gpr34基因敲除验证信号通路。

4

肿瘤细胞来源的LysoPS验证

确认肿瘤细胞产生的LysoPS通过GPR34抑制ILC1抗肿瘤活性。

使用CRISPR-Cas9在肿瘤细胞中敲除ABHD16A,检测LysoPS产生、肿瘤生长、ILC1数量和功能,并在Gpr34-/-小鼠中验证依赖性。

5

GPR34拮抗剂的抗肿瘤效果评估

测试药理学拮抗GPR34是否增强ILC1抗肿瘤活性并抑制肿瘤生长,以及与抗TIGIT联合的效果。

使用GPR34拮抗剂(T8848)处理荷瘤小鼠,监测肿瘤生长;分析ILC1浸润和功能;并与抗TIGIT联合治疗。

6

临床相关性分析

评估LysoPS-GPR34轴在人类癌症中的临床意义。

分析人结肠癌、头颈癌、肝癌肿瘤组织中GPR34表达与ILC1活性的关联,使用公共单细胞RNA-seq数据(COAD和黑色素瘤)及TCGA/GEO生存数据。

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
DMEM培养基BI--
胎牛血清Gibco--
青霉素-链霉素Biological Industries (BI)--
lentiCRISPR v2载体Addgene52961
Esp3I限制酶New England Biolabs--
嘌呤霉素----
活力染料620BD Biosciences564996
可固定活力染料eFluor 780eBioscience65-0865-14
FACSAria Fusion流式细胞分选仪BD--
LSRFortessa流式细胞分析仪BD--
固定/破膜缓冲液----
佛波醇酯Sigma-Aldrich79346
离子霉素Sigma-Aldrich407952
莫能菌素Sigma-AldrichM5273
白细胞介素-12Sino Biological51004-MCCH
白细胞介素-15Peprotech210-15
白细胞介素-18Sino Biological50073-NNCE
SQ22536SelleckchemS8283
BarbadinMCEHY-119706
CCG-1423SelleckchemS7719
FTS(法尼基硫代水杨酸)Cayman162520-00-5
U73122TargetMolT6243
毛喉素MCEHY-15371
H-89MCEHY-15979A
666-15MCEHY-101120
溶血磷脂酰丝氨酸(17:1)Avanti858141
GPR34拮抗剂Shanghai Topscience Biological Technology907952-06-1
抗TIGIT抗体Bio X CellBP0274
抗NK1.1抗体Bio X CellBP0036
抗β-肌动蛋白抗体Proteintech60008-1-Ig
抗ABHD16A抗体Abcamab185549
抗CREB抗体CST4820
抗磷酸化CREB (Ser133)抗体CST9198
抗磷酸化PKA底物抗体CST9624
TRIzol试剂Takara--
HiScript III反转录预混液(去除基因组DNA)VazymeR323
SYBR Green预混液Takara Bio--
LightCycler 96实时荧光定量PCR仪Roche--
IV型胶原酶Sigma-AldrichC5138
脱氧核糖核酸酶ISigma-AldrichDN25
Percoll分离液----
I型胶原酶Sigma-AldrichC0130
D型胶原酶Sigma-Aldrich11088866001
红细胞裂解液BiosharpBL503A
Vanquish Flex超高效液相色谱系统Thermo Fisher Scientific--
Q Exactive四极杆-轨道阱质谱仪Thermo Fisher Scientific--
Gemini 5U C18色谱柱Phenomenex--

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
GPR34表达分析
小鼠品系(tdTomato-GPR34报告小鼠)
阅读提示:Methods: Animals; Results: Fig. 1c,d
肿瘤模型
细胞系(MC38, LLC, B16F10),接种数量(1×10^6, 1×10^6, 5×10^5),接种方式(皮下或脾内),小鼠品系(Gpr34fl/flNcr1Cre等)
阅读提示:Methods: Tumor transplantation and in vivo treatments; Results: Fig. 2c-h,i-l
体外LysoPS抑制实验
肝ILC1分选纯度(>98%),LysoPS浓度(1,5 μM),刺激细胞因子浓度(IL-12 20ng/ml, IL-15 50ng/ml, IL-18 100ng/ml),刺激时间(12h),预处理时间(1h)
阅读提示:Methods: In vitro culture and stimulation of ILC1s and cNK cells; Results: Fig. 3b-e
GPR34拮抗剂治疗
GPR34拮抗剂剂量(具体数值见文献),给药方式(腹腔注射每日一次),治疗起始时间(肿瘤体积30-80mm3)
阅读提示:Methods: Tumor transplantation and in vivo treatments; Results: Fig. 5a-c, Extended Data Fig. 9a-c
信号通路分析
抑制剂浓度(SQ22536 20μM, H-89 10μM, 666-15 0.5μM),LysoPS刺激时间(15min)
阅读提示:Methods: In vitro culture and stimulation of ILC1s and cNK cells; Results: Fig. 3f-i, Extended Data Fig. 7c