靶向ALK可避免核糖核酸酶1诱导的免疫抑制并增强肝细胞癌的抗肿瘤免疫

Targeting ALK averts ribonuclease 1-induced immunosuppression and enhances antitumor immunity in hepatocellular carcinoma.

作者信息Chunxiao Liu, Chenhao Zhou, Weiya Xia, Yifan Zhou, Yufan Qiu, Jialei Weng, Qiang Zhou, Wanyong Chen, Ying-Nai Wang, Heng-Huan Lee, Shao-Chun Wang, Ming Kuang, Dihua Yu, Ning Ren, Mien-Chie Hung
PMID38307859
发布时间2024-02
DOI10.1038/s41467-024-45215-0

实验完整度

包含患者样本转录组分析、功能实验(细胞系、原代巨噬细胞)、体内模型(皮下及原位肿瘤模型)及机制验证(免疫共沉淀、Duolink等),并进行联合治疗效果评估。

主要模型

人肝癌细胞系(HCA-1、Hepa1-6) 小鼠骨髓来源巨噬细胞(BMDM) 原位肝癌小鼠模型 皮下肝癌小鼠模型

重点核对

RNase1在抗PD-1治疗非响应者中的表达水平 RNase1对巨噬细胞M2极化的诱导作用 ALK信号在RNase1介导的M2极化中的作用 ALK抑制剂与抗PD-1联合治疗的抗肿瘤效果 联合治疗对免疫记忆T细胞形成的影响

摘要

Tumor-secreted factors contribute to the development of a microenvironment that facilitates the escape of cancer cells from immunotherapy. In this study, we conduct a retrospective comparison of the proteins secreted by hepatocellular carcinoma (HCC) cells in responders and non-responders among a cohort of ten patients who received Nivolumab (anti-PD-1 antibody). Our findings indicate that non-responders have a high abundance of secreted RNase1, which is associated with a poor prognosis in various cancer types. Furthermore, mice implanted with HCC cells that overexpress RNase1 exhibit immunosuppressive tumor microenvironments and diminished response to anti-PD-1 therapy. RNase1 induces the polarization of macrophages towards a tumor growth-promoting phenotype through activation of the anaplastic lymphoma kinase (ALK) signaling pathway. Targeting the RNase1/ALK axis reprograms the macrophage polarization, with increased CD8+ T- and Th1- cell recruitment. Moreover, simultaneous targeting of the checkpoint protein PD-1 unleashes cytotoxic CD8+ T-cell responses. Treatment utilizing both an ALK inhibitor and an anti-PD-1 antibody exhibits enhanced tumor regression and facilitates long-term immunity. Our study elucidates the role of RNase1 in mediating tumor resistance to immunotherapy and reveals an RNase1-mediated immunosuppressive tumor microenvironment, highlighting the potential of targeting RNase1 as a promising strategy for cancer immunotherapy in HCC.

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
RNase1是否通过调控肿瘤微环境介导HCC对免疫治疗的抵抗,以及靶向RNase1/ALK轴能否增强抗肿瘤免疫。
核心机制
RNase1通过结合并激活ALK,促进STAT3磷酸化,诱导巨噬细胞向M2样肿瘤促进表型极化,并上调PD-L1表达,导致免疫抑制微环境。
主要证据
通过患者样本转录组分析、细胞实验(BMDM、THP-1巨噬细胞)、体内模型(HCA-1、Hepa1-6)及联合治疗(ALK抑制剂+抗PD-1)验证了RNase1介导的免疫抑制及联合治疗的有效性。
研究意义
RNase1可作为预测免疫治疗反应的潜在血浆生物标志物,并为HCC患者联合ALK抑制剂与PD-1阻断治疗提供理论依据。

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

患者样本分析

鉴定与肝癌免疫治疗反应相关的分泌因子

对10例接受纳武单抗治疗的HCC患者的肿瘤样本进行全转录组测序,比较响应者与非响应者的基因表达差异,筛选上调的分泌蛋白。

2

临床相关性验证

验证RNase1表达水平与HCC患者预后及免疫治疗反应的相关性

通过组织芯片免疫组化检测174例HCC样本中RNase1表达,并分析其与总生存期、复发时间及血浆RNase1水平的关系;另外检测了独立队列中RNase1表达与CD8+T细胞浸润的关系。

3

体内功能验证

评估RNase1过表达对免疫治疗疗效和肿瘤微环境的影响

构建稳定表达RNase1的HCA-1细胞系(HCA-1/R1)及对照(HCA-1/Vec),接种至免疫活性小鼠,建立皮下和原位肝癌模型,并给予抗PD-1治疗;检测肿瘤生长、生存率、肿瘤免疫细胞浸润(质谱流式、流式)。

4

巨噬细胞极化研究

探究RNase1对巨噬细胞极化的影响及其机制

用RNase1处理BMDM和THP-1来源巨噬细胞,检测M1/M2标志物表达;通过RNA-seq、免疫印迹、免疫共沉淀、Duolink等检测ALK信号通路激活;使用ALK抑制剂(克唑替尼、艾乐替尼)或siRNA敲低ALK验证机制。

5

联合治疗效果评估

评估ALK抑制剂与抗PD-1联合治疗对肝癌模型的效果和免疫记忆

在HCA-1/R1原位和Hepa1-6皮下模型中,给予克唑替尼或艾乐替尼与抗PD-1联合治疗,评估肿瘤生长、生存、免疫细胞浸润(流式、IHC)、长期免疫记忆(再次接种挑战)。

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
杜氏改良Eagle培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
L929小鼠成纤维细胞----
佛波醇肉豆蔻酸乙酸酯MilliporeSigmaP8139
人IFN-γBioLegend570202
脂多糖Santa Cruz Biotechnologysc-3535
人IL-4PeproTech200-04
小鼠IL-4Sino Biological51084-MNAE
小鼠IFN-γSino Biological50709-MNAH
核糖核酸酶1----
克唑替尼Selleck ChemicalsPF-02341066
艾乐替尼LC LaboratoriesAF802
pLV-RNase1-GFPSparkSino BiologicalMG53784-ACGLN
pLV-C-GFPSpark--LVCV-35
RNase1 CRISPR引导RNAGenScript--
ALK CRISPR/Cas9敲除质粒Santa Cruz Biotechnologysc-419085-KO-2
对照CRISPR/Cas9质粒Santa Cruz Biotechnologysc-418922
shALK#1SigmaTRCN0000000786
shALK#2SigmaTRCN0000000787
聚凝胺----
Lipofectamine 2000Life Technologies--
RIPA裂解液EMD Millipore--
蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物Thermo Fisher Scientific--
GST融合蛋白结合磁珠Thermo Fisher Scientific88821
蓝色上样缓冲液Cell Signaling Technology7722
聚偏二氟乙烯膜Millipore--
ECL试剂Bio-Rad Laboratories--
抗RNase1抗体(兔多克隆)Atlas AntibodiesHPA001140
抗微管蛋白抗体(小鼠单克隆B-5-1-2)Sigma-AldrichT5168
抗磷酸化ALK抗体(兔,Y1057)Abcamab192809
抗CD8抗体(大鼠单克隆YTS169.4)Abcamab22378
抗EphA4抗体(小鼠单克隆M280)ECM BiosciencesEM2801
抗磷酸化EphA4抗体(Y602)ECM BiosciencesEP2731
抗PD-L1抗体(兔单克隆2096C)R&D SystemsMAB90781
抗颗粒酶B抗体(山羊多克隆)R&D SystemsAF1865
抗ALK抗体(小鼠单克隆F-12)Santa Cruz Biotechnologysc-398791
抗STAT3抗体(小鼠单克隆F-2)Santa Cruz Biotechnologysc-8019
抗磷酸化STAT3抗体(兔单克隆D3A7)Cell Signaling Technology9145S
抗磷酸化STAT1抗体(兔单克隆58D6)Cell Signaling Technology9167
抗磷酸化ERK1/2抗体(兔多克隆)Cell Signaling Technology9101
抗ERK1/2抗体(兔多克隆)Cell Signaling Technology9102
抗iNOS抗体(兔多克隆)Cell Signaling Technology2977
抗CD206抗体(兔多克隆)Novus BiologicalsNBP1-90020
抗PD-L1抗体(山羊多克隆)R&D SystemsAF1019
抗RNase1抗体(兔多克隆)Sigma-AldrichHPA001140
抗CD206抗体(兔多克隆)Novus BiologicalsNBP1-90020
抗颗粒酶B抗体(兔多克隆)Abcam4059
抗磷酸化ALK抗体(兔多克隆)Cell Signaling Technology3341
抗CD8抗体(兔单克隆SP16)Abcamab101500
抗CD68抗体(兔单克隆EPR20545)Abcamab213363
抗PD-1抗体(小鼠)Bio X CellBE0146
IgG对照Bio X CellBE0089
重组小鼠RNase1蛋白Abbexaabx068908
Duolink原位红色启动试剂盒Sigma-AldrichDUO92101
抗大鼠Alexa Fluor 647Life Technologies--
抗山羊Alexa Fluor 488Life Technologies--
抗兔Alexa Fluor 594Life Technologies--
DAPILife Technologies--
人核糖核酸酶A/RNase1 ELISA试剂盒--LS-F4615
小鼠RNase1 ELISA试剂盒--LS-F49244
红细胞裂解液Tonbo Bioscience--
Ghost染料紫510Tonbo Biosciences--
细胞内固定和透化缓冲液套装eBioscience--
抗小鼠CD16/32抗体Tonbo Bioscience--
细胞侵袭小室(24孔)BD Biosciences--
MTT----
异氟烷----
Bruker 7T磁共振成像扫描仪Bruker--
gentleMACS组织处理器Miltenyi Biotec--
小鼠肿瘤解离试剂盒Miltenyi Biotec--
Cell-ID Intercalator-103RhFluidigm--
Ficoll梯度Sigma-Aldrich--

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
患者样本分析
样本量(n=5/组)、治疗反应评估标准(mRECIST)、RNase1表达差异阈值(log2FC≥2, P<0.001)
阅读提示:Methods: Tissue samples, 图1a, 补充表1
细胞培养和极化
BMDM培养条件(L929条件培养基)、RNase1处理浓度(1 μg/ml)、极化刺激(IFN-γ 10 ng/ml + LPS 200 ng/ml, IL-4 20 ng/ml)、处理时间(24小时)
阅读提示:Methods: Cell culture and treatment, 图3d-e
体内模型和治疗
细胞接种数量(HCA-1 1×10^6, Hepa1-6 5×10^6)、给药剂量(抗PD-1 100 μg/只, 克唑替尼 50 mg/kg)、给药频率(抗PD-1每3天, 克唑替尼每日)、治疗周期(3周)
阅读提示:Methods: In vivo murine models, 图2b, 图3g, 图5a
流式细胞术
抗体克隆和稀释度、细胞染色流程、门控策略
阅读提示:Methods: Cytometry by time of flight and flow cytometry, 补充表9, 补充图8-10
联合治疗效果评估
肿瘤体积测量、生存分析、免疫记忆评估(再次接种时间等)
阅读提示:Methods: In vivo murine models, 图5, 图6