拯救树突状细胞间质迁移能力以维持抗肿瘤免疫

Rescuing dendritic cell interstitial motility sustains antitumour immunity

作者信息Haichao Tang, Zongfang Wei, Bei Zheng, Yumeng Cai, Peihan Wu, Lulu Wu, Xiaohe Ma, Yanqin Chen, Si Su, Jinmin Xu, Yu Qiao, Ying Zhang, Juju Miao, Zijing Yu, Yaodong Zhao, Zhen Xia, Rongjing Zhou, Jian Liu, Jufeng Guo, Zhaoyuan Liu, Qi Xie, Florent Ginhoux, Luming Zhao, Xu Li, Bing Xia, Huanwen Wu, Yongdeng Zhang, Ting Zhou
PMID40562926
期刊Nature
发布时间2025-09
DOI10.1038/s41586-025-09202-9

实验完整度

涉及人样本分析、小鼠肿瘤模型、CRISPR筛选、体外迁移实验及体内治疗实验等多个层级,并包含机制验证。

主要模型

B16F10黑色素瘤小鼠模型 MC38结肠癌小鼠模型 人胰腺癌、乳腺癌和结肠癌前哨淋巴结样本 BMDC体外分化模型

重点核对

肿瘤早期/晚期定义(<200 mm³ vs >600 mm³) CRISPR筛选流程(BMDC或HSPC感染、移植、mig-cDC收集) 西地那非给药剂量及方案(0.02 mg/g,隔日一次,共7次) DC迁移实验条件(3D胶原蛋白浓度1.7 mg/ml)

摘要

树突状细胞(DC)启动并维持的癌症免疫循环对于有效的内源性及治疗性动员的抗肿瘤T细胞反应不可或缺。这要求携带抗原的DC从肿瘤微环境(TME)持续迁移至肿瘤引流淋巴结(tdLNs)。在此,通过对人类和小鼠肿瘤的纵向分析,我们观察到在肿瘤进展过程中,tdLNs中的迁移性传统树突状细胞(mig-cDCs)逐渐减少。这种减少损害了肿瘤特异性T细胞的启动以及随后对TME的T细胞供给。利用全基因组体内CRISPR筛选,我们确定了磷酸二酯酶5(PDE5)及其底物环磷酸鸟苷(cGMP)是DC迁移的关键调节因子。晚期肿瘤破坏了DC中cGMP的合成以降低其迁移能力,而PDE5的干扰则保留了cGMP库以恢复DC迁移。机制上,cGMP通过Rho相关因子增强肌球蛋白II的活性,将cGMP调节的变形虫样迁移模式从盘基网柄菌扩展到哺乳动物免疫细胞。使用西地那非对PDE5进行药理学抑制,恢复了晚期tdLNs中mig-cDC的归巢,并以DC依赖性方式维持了抗肿瘤免疫。我们的发现将基础的DC间质迁移与抗肿瘤免疫联系起来,揭示其在混乱的TME中的破坏促进了免疫逃逸,而增强这一过程为以DC为中心的免疫治疗提供了一个有前景的方向。

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
肿瘤进展过程中,树突状细胞从肿瘤微环境迁移至肿瘤引流淋巴结的能力如何变化,以及如何恢复这一能力以增强抗肿瘤免疫。
核心机制
肿瘤进展通过下调NOS2-NO-sGC轴减少cGMP合成,降低DC中cGMP水平,进而通过抑制RhoA-ROCK通路削弱肌球蛋白II活性,导致DC间质迁移能力下降。
主要证据
通过CRISPR筛选鉴定Pde5为关键调控基因;Pde5敲除或西地那非处理提高cGMP水平,恢复DC迁移;体内实验表明西地那非处理恢复mig-cDC数量和T细胞反应。
研究意义
研究揭示PDE5抑制剂作为免疫调节剂重新定位的潜力,并为以DC为中心的免疫治疗提供了新思路。

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

mig-cDC在tdLN中的减少

探究肿瘤进展是否影响DCs向tdLN的迁移。

通过免疫荧光染色和流式细胞术分析人和小鼠肿瘤模型不同阶段的tdLN中迁移性DC的数量。

2

全基因组体内CRISPR筛选

鉴定调控DC迁移的基因。

使用BMDC或HSPC感染sgRNA文库,移植到小鼠体内,收集tdLN中的mig-cDCs进行sgRNA富集分析。

3

Pde5验证及功能研究

验证Pde5在DC迁移和抗肿瘤免疫中的作用。

通过共转移实验、条件敲除小鼠模型和肿瘤生长实验验证Pde5的功能。

4

肿瘤微环境对DC迁移的影响

研究肿瘤进展如何影响DC间质迁移。

使用3D胶原凝胶迁移实验、RNA-seq分析、免疫荧光等手段评估DC迁移能力和相关基因表达。

5

cGMP增强肌球蛋白II活性机制

阐明cGMP调节DC迁移的分子机制。

通过Western blot、DNA-PAINT超分辨显微镜、FRET传感器等检测cGMP对MLC磷酸化、RhoA活性的影响。

6

西地那非恢复DC迁移及抗肿瘤效果

评估PDE5抑制剂西地那非的治疗潜力。

在多种肿瘤模型中给予西地那非,评估肿瘤生长、DC迁移和T细胞反应。

7

确定西地那非的作用靶点

验证西地那非的抗肿瘤作用是否依赖于DC。

使用Pde5DC-cKO和Pde5DC-cKI小鼠,特异性敲除或敲入DC中的Pde5,观察西地那非的效应。

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GibcoC11965500BT
胎牛血清Gibco10099141C
青霉素-链霉素-谷氨酰胺Thermo Fisher Scientific10378016
FLT3配体SinoBiological51113-M02H
脂多糖Sigma-AldrichL2630
8-溴-cGMPSigma-AldrichB1381
西地那非MedChemExpressHY-15025
DETA NONOateMedChemExpressHY-136278
BlebbistatinSigma-Aldrich203391
PKG抑制剂肽MedChemExpressHY-P1292
ODQMedChemExpressHY-101255
Rhosin盐酸盐MedChemExpressHY-12646
Y27632Sigma-AldrichY0503
抗CD3抗体Abcamab307134
抗CD19抗体Abcamab196515
抗CD11c抗体Abcamab279329
抗LAMP3抗体Cell Signaling Technology47778T
抗兔Alexa Fluor 647Thermo Fisher ScientificA-21245
抗兔Alexa Fluor 594Thermo Fisher ScientificA-11012
ProLong玻璃抗淬灭封片剂Thermo Fisher ScientificP36980
O.C.T包埋剂SAKURA4583
抗CD11c抗体BioLegend117312
抗小鼠MHC II类(I-A/I-E)抗体Bio X cellBE0108
抗小鼠/大鼠XCR1抗体BioLegend148204
抗LYVE1抗体Abcamab14917
ACK裂解缓冲液----
EasySep小鼠泛DC富集试剂盒StemCell19763
CTV染料InvitrogenC34557
CFSE染料BioLegend423801
胶原酶IVWorthingtonLS004188
DNase IRoche11284932001
Zombie Aqua活死染料BioLegend423102
Fc受体阻断剂BD Biosciences553142
cGMP ELISA试剂盒GenscriptL00461
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
磷酸酶抑制剂Roche4906845001
pMLC2 (Ser19)抗体Cell Signaling Technology3671
磷酸化ROCK1(T455和S456)抗体Abcamab203273
PKG1抗体Cell Signaling Technology3248
PDE5抗体Cell Signaling Technology2395
GAPDH抗体Cell Signaling Technology5174
HRP标记的山羊抗兔IgGProteintechSA00001-2
SuperSignal West Femto底物Thermo Fisher Scientific34095
西地那非MCEHY-15025
抗PD-1抗体BioxcellBE0146
抗CD8α抗体BioxcellBE0061
大鼠IgG2b同型对照BioxcellBE0090

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
肿瘤模型
肿瘤细胞系和接种细胞数
阅读提示:Methods: Mouse tumour models
人或小鼠肿瘤分期
早期和晚期肿瘤的定义标准
阅读提示:Methods: Mouse tumour models
DC迁移实验
胶原蛋白浓度、细胞处理药物及浓度、成像系统
阅读提示:Methods: DC motility in the 3D-collagen assay
CRISPR筛选
sgRNA文库、感染细胞类型、移植流程
阅读提示:Methods: The pre-round screening procedure, The major-round screening procedure
PDE5功能验证
Pde5敲除或敲入小鼠模型、竞争性转移实验条件
阅读提示:Methods: In vivo DC competition assay
西地那非治疗
给药剂量、给药途径、给药频率和总次数
阅读提示:Methods: Tumour treatment experiments