BRAF D594A 突变定义了结直肠癌中一个独特的生物学和免疫调节亚组,与功能性 CD8+ T 细胞浸润相关

BRAF D594A mutation defines a unique biological and immuno-modulatory subgroup associated with functional CD8+ T cell infiltration in colorectal cancer.

作者信息Wenjing Li, Chenyi Zhao, Wenhui Li, Yang Gong, Kaili Ma, Yujie Lu, Xiaowei Liu, Lianjun Zhang, Feng Guo
PMID37853469
发布时间2023-10-18
DOI10.1186/s12967-023-04606-5

实验完整度

包含细胞实验(增殖、凋亡、迁移、侵袭)、体外 T 细胞功能实验、体内动物模型(免疫缺陷和免疫正常小鼠)、RNA-seq 转录组分析,以及抗 PD-L1 和中和抗体的功能验证,证据层级完整。

主要模型

MC38 小鼠结直肠癌细胞系(BRAF WT 及 V600E、G469V、D594A 突变体) C57BL/6 小鼠皮下移植瘤模型 BALB/C 裸鼠皮下移植瘤模型 OT-1 小鼠来源的 CD8+ T 细胞

重点核对

BRAF 突变类型:V600E (T1799A)、G469V (G1406T)、D594A (A1781C) 及 WT IFN-γ 处理浓度 20 ng/mL,处理 48 小时 细胞接种量:皮下移植 1,000,000 个细胞/只 抗 PD-L1 治疗:200 mg Atezolizumab 腹腔注射,每周三次(原文剂量可能为 200 mg,但需验证) CXCL9/CXCL10 中和抗体剂量:5 µg/100 µL,腹腔注射于第 8、11、14 天

摘要

背景:BRAF 非 V600 突变在结直肠癌(CRC)中占相对较小但关键的一部分。然而,关于 BRAF III 类突变在 CRC 中的生物学功能和影响知之甚少。在此,我们旨在探讨 D594A 突变如何影响小鼠 CRC 细胞的生物学行为和免疫相关特征。方法:基于 MC38 细胞建立了 BRAF V600E(I 类)、G469V(II 类)和 D594A(III 类)突变细胞系。通过克隆形成实验、CCK-8 实验、Annexin V/PI 染色和 transwell 实验评估了细胞生长、增殖、凋亡、迁移和侵袭等生物学行为。通过 ELISA 检测可溶性细胞因子的浓度。通过流式细胞术评估免疫调节分子的膜表达和肿瘤浸润淋巴细胞的模式。通过 RNA 测序探索分子机制。免疫组织化学(IHC)染色用于检测肿瘤组织中的 CD8α。通过 qRT-PCR 和 western blot 评估 mRNA 和蛋白质表达。在体内模型中进行了抗 PD-L1 治疗和细胞因子中和实验。结果:D594A 突变细胞表现出比 V600E(I 类)和 G469V(II 类)突变细胞更低级别的恶性特征。同时,D594A 突变导致明显的免疫调节特征,包括 MHC I 类和 PD-L1 的上调。体内实验显示,在 D594A 突变肿瘤中,浸润的 CD8+ T 细胞频率显著增高,这可能为抗 PD-L1 治疗提供潜在反应。RNA 测序分析显示,D594A 突变导致 ATF3 和 THBS1 表达增强,从而在 IFN-γ 处理后促进 CXCL9 和 CXCL10 的产生。此外,中和 CXCL9 或 CXCL10 减少了 CD8+ T 细胞向 THBS1 过表达肿瘤的浸润。结论:D594A 突变 CRC 表现出较低的侵袭性和免疫激活表型。ATF3-THBS1-CXCL9/CXCL10 轴介导功能性 CD8+ T 细胞浸润到 D594A 突变 CRC 的微环境中。我们的研究有助于定义 CRC 中的这种突变,并为设计有效的免疫治疗策略提供重要见解。

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
BRAF 非 V600 突变(尤其 D594A)在结直肠癌中的生物学功能和免疫调节机制尚不清楚。
核心机制
D594A 突变通过上调转录因子 ATF3 促进 THBS1 表达,进而增强 IFN-γ 诱导的 CXCL9/CXCL10 分泌,招募功能性 CD8+ T 细胞进入肿瘤微环境。
主要证据
基于 MC38 细胞突变系,通过 RNA-seq 揭示 ATF3-THBS1 通路,ELISA 验证 CXCL9/CXCL10 分泌,流式和 IHC 证实肿瘤内 CD8+ T 细胞浸润增加,并在体内模型中验证抗 PD-L1 疗效。
研究意义
该研究定义 D594A 突变 CRC 为“热肿瘤”,为设计有效的免疫治疗策略提供重要见解。

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

建立 BRAF 突变细胞系

获得携带 BRAF I、II、III 类突变的 MC38 细胞系,用于比较生物学和免疫学差异。

利用 lenti-CRISPR Cas9 敲除 MC38 细胞中的 BRAF,然后转染携带 V600E、G469V、D594A 突变或 WT 的 BRAF 质粒,并用新霉素筛选稳定克隆。

2

评估细胞恶性表型

比较不同 BRAF 突变对细胞增殖、凋亡、迁移、侵袭和 MAPK 信号通路的影响。

通过 CCK-8 检测细胞活力,Annexin V/PI 检测凋亡,克隆形成实验评估集落形成,Transwell 实验评估迁移和侵袭,并用 western blot 检测 MAPK 通路蛋白磷酸化。

3

检测免疫调节分子表达

探究 BRAF 突变对肿瘤细胞 PD-L1 和 MHC I 类分子表达的影响。

用 IFN-γ 刺激肿瘤细胞,通过流式细胞术和 qRT-PCR 检测 PD-L1 和 MHC I 类及其相关基因(Psmb8、H2-D1、B2M)的表达。

4

体内肿瘤模型及 TIL 分析

在免疫正常和免疫缺陷小鼠中评估 BRAF 突变对肿瘤生长和免疫细胞浸润的影响。

将不同 BRAF 突变细胞皮下注射 C57BL/6 和裸鼠,测量肿瘤体积和重量,并通过流式细胞术和 IHC 分析肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)组成。

5

RNA-seq 转录组分析

鉴定 D594A 突变导致的差异表达基因和信号通路。

对 BRAF WT 和 D594A 突变 MC38 细胞进行 RNA 测序,分析差异表达基因(DEGs)并进行功能富集。

6

验证 ATF3-THBS1 调控轴

验证 D594A 突变是否通过 ATF3 转录因子上调 THBS1 表达。

通过 qRT-PCR 检测 ATF3 和 THBS1 mRNA 水平,western blot 检测蛋白表达,并用双荧光素酶报告基因实验验证 ATF3 对 THBS1 启动子的转录调控。

7

验证 THBS1 对 CXCL9/CXCL10 的调控

评估 THBS1 表达是否影响 IFN-γ 诱导的 CXCL9/CXCL10 产生和分泌。

构建 THBS1 过表达和敲低细胞系,通过 qRT-PCR 和 ELISA 检测 CXCL9/CXCL10 表达和分泌水平。

8

T 细胞迁移和体内中和实验

验证 THBS1-CXCL9/CXCL10 轴在体外和体内对 CD8+ T 细胞募集的作用。

通过 Transwell 迁移实验评估肿瘤上清对 CD8+ T 细胞的趋化作用,并中和 CXCL9/CXCL10;在体内,将 THBS1 过表达细胞注射小鼠,并给予中和抗体,分析肿瘤生长和 TIL。

9

抗 PD-L1 治疗效果评估

评估 D594A 突变肿瘤对抗 PD-L1 治疗的敏感性。

在 D594A 和 WT 肿瘤小鼠中腹腔注射抗 PD-L1 抗体(Atezolizumab),测量肿瘤生长,并通过流式分析 TIL 中 CD8+ T 细胞及其耗竭标志物。

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Gibco--
胎牛血清Gibco--
青霉素-链霉素HycloneSV30010
新霉素AmrescoE859-5G
jetPRIME 转染试剂Polyplus101000046
TRIzol 试剂VazymeR401-01-AA
cDNA 合成试剂盒TaKaRaRR036A
LightCycler 480 实时荧光定量 PCR 仪Roche--
抗 BRAF 抗体Cell Signaling Technology14814
抗 THBS1 抗体Cell Signaling Technology37879
抗磷酸化 ERK 抗体Cell Signaling Technology4370
抗磷酸化 MEK 抗体Cell Signaling Technology9154
抗 ERK 抗体Cell Signaling Technology4695
抗 MEK 抗体Cell Signaling Technology4694
抗 Cyclin D1 抗体Cell Signaling Technology2978
抗 β-actin 抗体ABclonalAC026
CCK-8 试剂盒APExBioK1018
FCCPSelleckS8276
APC-Annexin V 凋亡检测试剂盒AAT Bioquest22837
Transwell 小室Corning3422
基质胶----
索拉非尼SelleckS7397
曲美替尼SelleckS2673
SCH772984SelleckS7101
表皮生长因子NovoproteinC029
CXCL9 ELISA 试剂盒Signalway AntibodyEK5306
CXCL10 ELISA 试剂盒Absinabs520013
抗小鼠 PD-L1 抗体Invitrogen17-5982-82
抗小鼠 MHC I 类抗体Biolegend141603
抗小鼠 PD-1 抗体Invitrogen46-9981-82
抗小鼠 TIM3 抗体Invitrogen25-5870-82
抗 TNF-α 抗体Biolegend506304
抗 IFN-γ 抗体Biolegend505810
可固定活力染料 eFluor 506Invitrogen65-0866-18
固定/透化液BD Biosciences--
透化/洗涤缓冲液BD Biosciences--
阿替利珠单抗----
抗 CD8α 抗体Cell Signaling Technology98941
DAB 底物试剂盒SolarbioDA1010
安捷伦 2100 生物分析仪Agilent--
pMSCV-PIG 载体Addgene18751
pLKO.1 载体Addgene8453
新霉素AmrescoE859-5G
CXCL9 中和抗体----
CXCL10 中和抗体----

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
细胞系构建
BRAF 敲除方法、质粒转染效率、筛选浓度
阅读提示:Materials and methods: Establishment of BRAF mutant cell lines
细胞培养
培养基、血清浓度、抗生素浓度
阅读提示:Materials and methods: Cell culture
细胞增殖检测
细胞接种密度、检测时间点、CCK-8 试剂体积
阅读提示:Materials and methods: Cell viability assay
细胞凋亡检测
FCCP 浓度、处理时间、凋亡染色试剂盒
阅读提示:Materials and methods: Cell apoptosis assay
迁移和侵袭实验
transwell 孔径、matrigel 浓度、细胞密度
阅读提示:Materials and methods: Cell migration and invasion assays
MAPK 抑制剂敏感性
药物浓度梯度、处理时间、IC50 计算方法
阅读提示:Materials and methods: Detection of the sensitivity to MAPK inhibitors
免疫调节分子检测
IFN-γ 浓度、处理时间、抗体克隆号
阅读提示:Materials and methods: Detection of PD-L1 and MHC Class I expression
体内肿瘤模型
小鼠品系、性别、细胞注射量、肿瘤测量频率
阅读提示:Materials and methods: Establishment of animal models
抗 PD-L1 治疗
抗体剂量、给药频率、对照处理
阅读提示:Materials and methods: Establishment of animal models and anti-PD-L1 treatment
RNA-seq
RNA 提取方法、文库构建平台、差异表达分析标准
阅读提示:Materials and methods: RNA sequencing
THBS1 过表达/敲低
载体构建方法、转染试剂、筛选抗生素浓度
阅读提示:Materials and methods: Establishment of THBS1-overexpressing and knockdown cells
T 细胞迁移实验
T 细胞数量、上清体积、中和抗体浓度
阅读提示:Materials and methods: T cells migration assay