人乳头瘤病毒编码的环状RNA circE7促进头颈部鳞状细胞癌的免疫逃逸

Human papillomavirus-encoded circular RNA circE7 promotes immune evasion in head and neck squamous cell carcinoma.

作者信息Junshang Ge, Yi Meng, Jiayue Guo, Pan Chen, Jie Wang, Lei Shi, Dan Wang, Hongke Qu, Pan Wu, Chunmei Fan, Shanshan Zhang, Qianjin Liao, Ming Zhou, Bo Xiang, Fuyan Wang, Ming Tan, Zhaojian Gong, Wei Xiong, Zhaoyang Zeng
PMID39366979
发布时间2024-10
DOI10.1038/s41467-024-52981-4

实验完整度

包含体外细胞实验、体内异种移植模型和同源原位模型,并进行了功能验证(T细胞杀伤)和机制验证(circE7结合ACC1、表观遗传调控)

主要模型

HPV阴性HNSCC细胞系CAL27和HN30 HPV16阳性HNSCC细胞系SCC090和SCC154 BALB/c裸鼠异种移植瘤模型 C3H小鼠同源原位肿瘤模型(SCC-7细胞)

重点核对

circE7在HPV+ HNSCC组织中的表达(23对样本中7例阳性) CD8+ T细胞浸润和效应分子(IFNG, GZMB, TNFA)水平与circE7负相关 ACC1与circE7的结合(RNA pulldown和RIP验证) ACC1抑制剂TOFA处理可恢复circE7下调的LGALS9表达 联合抗PD-1和抗TIM-3抗体治疗的体内效果

摘要

免疫逃逸是癌症进展中的关键里程碑,也是肿瘤免疫治疗的理论基础。在本研究中,我们揭示了人乳头瘤病毒(HPV)编码的环状RNA circE7与头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)中CD8+ T细胞浸润之间的负相关关系。体外和体内实验均表明,circE7通过下调编码galectin-9蛋白的LGALS9的转录来抑制T细胞的功能和活性。其分子机制涉及circE7与乙酰辅酶A羧化酶1(ACC1)结合,促进其去磷酸化从而激活ACC1。激活的ACC1减少LGALS9基因启动子处的H3K27乙酰化,导致galectin-9表达降低。值得注意的是,galectin-9与免疫检查点分子TIM-3和PD-1相互作用,抑制T细胞分泌细胞毒性细胞因子并促进T细胞凋亡。在此,我们展示了HPV通过circE7驱动的表观遗传修饰促进HNSCC免疫逃逸的机制,并提出了一种涉及抗PD-1和抗TIM-3抑制剂联合使用的潜在HNSCC免疫治疗策略。

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
HPV编码的circE7是否以及如何促进HNSCC的免疫逃逸,以及联合靶向PD-1和TIM-3能否增强免疫治疗效果?
核心机制
circE7结合ACC1并促进其去磷酸化激活,激活的ACC1降低细胞内乙酰辅酶A水平,减少LGALS9启动子区H3K27乙酰化,从而下调galectin-9表达,进而抑制CD8+ T细胞功能并促进T细胞凋亡。
主要证据
体外共培养实验、RNA pulldown、RIP、ChIP-qPCR、异种移植模型和同源原位模型证实了circE7通过ACC1和H3K27ac下调LGALS9,并验证了联合抗PD-1和抗TIM-3的治疗效果。
研究意义
作者提出circE7和galectin-9可作为HPV16+ HNSCC免疫治疗疗效和预后的潜在预测标志物,并建议联合使用抗PD-1和抗TIM-3抑制剂以改善免疫治疗效果。

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

检测circE7表达与临床相关性

评估circE7在HNSCC组织中的表达及其与T细胞浸润的相关性

对23对HNSCC肿瘤及癌旁组织进行PCR检测circE7,对105例石蜡包埋组织进行原位杂交和免疫组化检测circE7、p16、E7、CD8A和galectin-9,并分析相关性。

2

体外验证circE7对T细胞功能的影响

验证circE7是否通过LGALS9抑制T细胞功能

在CAL27和HN30中过表达circE7,或在SCC090和SCC154中敲低circE7,与人原代T细胞共培养,通过RT-qPCR、ELISA和流式细胞术检测T细胞效应分子和凋亡。

3

验证galectin-9与TIM-3和PD-1的结合

确定galectin-9增强T细胞抗肿瘤活性的分子机制

在HNSCC细胞中过表达或敲低LGALS9,加入TIM-3或PD-1单克隆抗体或乳糖,共培养后检测T细胞细胞因子和凋亡。

4

阐明circE7下调LGALS9的分子机制

揭示circE7结合ACC1并调控表观遗传的机制

通过RNA pull-down和质谱鉴定circE7结合蛋白,RIP验证与ACC1的结合,检测ACC1磷酸化、乙酰辅酶A水平、组蛋白乙酰化,并通过ChIP-seq和ChIP-qPCR分析LGALS9启动子区H3K27ac水平。

5

评估联合免疫治疗的体内效果

验证联合抗PD-1和抗TIM-3治疗在体内的疗效

使用HN30和SCC090细胞建立异种移植瘤模型,以及SCC-7细胞同源原位模型,给予抗PD-1和抗TIM-3治疗,检测肿瘤体积、免疫细胞浸润和细胞因子表达。

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GibcoC11995500BT
胎牛血清Gibco10270106
青霉素-链霉素溶液BI03-03101B
无血清细胞冻存液NCM BiotechC40100
TRIzol试剂Invitrogen15596018
HiScript cDNA合成试剂盒VazymeR323-01
通用SYBR qPCR预混液VazymeQ511-02
CFX Connect实时荧光定量PCR检测系统Bio-Rad--
Golden Star T6超级PCR预混液TsingkeTSE101
Mastercycler nexus热循环仪Eppendorf--
UltraPure琼脂糖ThermoFisher16500100
SolarRed核酸染料SolarbioG5560
Bio-Rad Universal Hood II凝胶成像系统Bio-Rad--
Neofect DNA转染试剂Neofect biotech--
Hiperfect转染试剂Qiagen--
靶向circE7的siRNAGenepharma--
DAPIInvitrogenD1306
STELLARIS 5共聚焦显微镜Leica--
Elivision Plus 聚合物HRP免疫组化试剂盒MaximKIT-9902
增强敏感ISH检测试剂盒I (POD)BOSTERMK1030
链霉亲和素亲和磁珠Thermo Scientific20164
RIPA裂解液Epizyme BiomedicalPC101
10% SDS-PAGE凝胶ServicebioG2177
聚偏二氟乙烯膜MilliporeIPVH00010
化学发光成像分析系统ServicebioG2020
RNase抑制剂Invitrogen10777019
乙酰辅酶A检测试剂盒Sigma-AldrichMAK039
SpectraMax M多功能酶标仪Molecular Devices--
Pierce磁珠ChIP试剂盒Thermo Scientific26157
Ficoll分离液Cytiva--
粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子Sino Biological51048-MNAH
白细胞介素-4Sino BiologicalGMP-11846-HNAE
干扰素-γSino Biological11725-HNAE
CD3/CD28扩增磁珠Miltenyi130-091-441
白细胞介素-2Sino Biological10360-HNCE
白细胞介素-7Sino Biological--
白细胞介素-15Sino Biological--
TNF-α ELISA试剂盒ZCIBIOZC-M6765
GZMB ELISA试剂盒ZCIBIOZC-33834
IFN-γ ELISA试剂盒ZCIBIOZC-32271
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒InvitrogenBMS500FI
DxP Athena流式细胞仪Cytek Biosciences--
DiR荧光染料ThermoFisher--
抗PD-1单克隆抗体SelleckA2002
抗TIM-3单克隆抗体SelleckA2037
小动物活体成像系统Bruker--
TOFA (ACC1抑制剂)----

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
临床样本分析
样本量、HPV状态、circE7表达定量方法、CD8+ T细胞浸润评估方法
阅读提示:Methods中的Patient samples及Figure legends (Fig.1)
细胞培养与转染
细胞系来源、培养基组成、转染试剂、siRNA序列
阅读提示:Methods中的Cell lines和Vectors, siRNA sequences, and cell transfection
体外共培养
共培养比例、时间、细胞因子检测方法
阅读提示:Figure legends (Fig.2, Fig.3) 及Methods中的T细胞制备
分子机制实验
RNA pull-down条件、RIP条件、ChIP-qPCR条件、ACC1磷酸化检测
阅读提示:Methods中的RNA pulldown and western blotting, RNA-IP, ChIP-qPCR
动物实验
小鼠品系、样本量、细胞注射数量、抗体剂量和治疗时间
阅读提示:Methods中的Animal experiments及Figure legends (Fig.7, Fig.8)