黑色素瘤诱导、腺苷抑制CXCR3同源趋化因子产生及携带转移样疾病肺脏的T细胞浸润

Melanoma Induces, and Adenosine Suppresses, CXCR3-Cognate Chemokine Production and T-cell Infiltration of Lungs Bearing Metastatic-like Disease.

作者信息Eleanor Clancy-Thompson, Thomas J Perekslis, Walburga Croteau, Matthew P Alexander, Tamer B Chabanet, Mary Jo Turk, Yina H Huang, David W Mullins
PMID26048575
发布时间2015-08
DOI10.1158/2326-6066.CIR-15-0015

实验完整度

包含体外细胞实验、小鼠转移模型、过继转移实验、体内药物处理等多个证据层级,且明确涉及功能验证和机制验证(如CXCR3敲除、IFNγ敲除、腺苷受体拮抗剂)。

主要模型

B16-F10黑色素瘤细胞 C57BL/6小鼠肺转移样模型 Pmel TCR转基因CD8+ T细胞 Rag−/−和IFNγ−/−小鼠

重点核对

肿瘤接种后第3、11、18天的时间点 CXCR3依赖性T细胞浸润(Pmel与Pmel/CXCR3−/−比较) IFNγ依赖性的T细胞浸润(IFNγ−/−宿主) 腺苷受体拮抗剂氨茶碱的处理方案(50mg/kg,每3天一次,共18天) 过继转移T细胞的剂量(1×106细胞)

摘要

尽管具有免疫原性,黑色素瘤特异性疫苗在已确诊患者中的临床疗效甚微,但在辅助治疗环境中给药可提高生存率。因此,我们假设携带转移样黑色素瘤的器官在肿瘤发展过程中可能差异性地产生T细胞趋化蛋白。使用已建立的肺转移样黑色素瘤模型,我们在肿瘤生长的时间过程中评估了特定细胞因子和趋化因子的产生,并将趋化因子的产生与趋化因子受体特异性T细胞浸润相关联。我们观察到,干扰素(IFN)诱导的CXCR3同源趋化因子(CXCL9和CXCL10)在携带微小转移病灶的肺中显著增加,但在具有大量疾病的肺中,趋化因子的产生处于或低于基础水平。趋化因子的产生与过继转移的CD8+肿瘤抗原特异性T细胞对器官区室的浸润相关,且依赖于CXCR3和宿主IFNγ。肿瘤微环境中的腺苷信号传导抑制了晚期转移病灶中的趋化因子产生和T细胞浸润,这种抑制可通过给予腺苷受体拮抗剂氨茶碱部分逆转。总的来说,我们的数据表明,CXCR3同源配体的表达是T细胞有效进入肿瘤浸润肺所必需的,而这些配体的表达具有时间限制性模式,部分受腺苷调控。因此,对肿瘤微环境中腺苷活性的药理学调节可能赋予免疫原性但临床无效的疫苗平台治疗效果。

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
在转移样黑色素瘤的生长过程中,肺脏中CXCR3同源趋化因子的产生及T细胞浸润是否随时间变化,以及腺苷信号是否影响这一过程。
核心机制
黑色素瘤早期诱导IFNγ和CXCR3同源趋化因子(CXCL9、CXCL10)产生,促进CXCR3+CD8+ T细胞浸润;晚期肿瘤微环境中腺苷积累,通过A2受体抑制IFNγ和趋化因子产生,从而抑制T细胞浸润。
主要证据
在小鼠肺转移模型中,第3天CXCL9和CXCL10产生显著增加,第18天降至基础水平;过继转移实验显示Pmel CD8+ T细胞在早期浸润更高效,且依赖CXCR3和宿主IFNγ;氨茶碱处理可恢复晚期肿瘤中趋化因子产生和T细胞浸润。
研究意义
通过药理学调节腺苷活性恢复趋化因子产生和T细胞浸润,可能增强具有免疫原性但临床无效的疫苗平台的治疗效果。

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

肿瘤模型建立

建立肺转移样黑色素瘤模型,用于研究肿瘤生长过程中趋化因子和T细胞浸润的动态变化。

通过静脉注射B16-F10黑色素瘤细胞至C57BL/6、Rag−/−或IFNγ−/−小鼠,建立转移样肿瘤模型;同时使用诱导性Braf/Pten黑色素瘤模型进行验证。

2

趋化因子和细胞因子产生的时间动态分析

评估肿瘤生长过程中肺脏中CXCL9、CXCL10和IFNγ的产生变化。

在肿瘤接种后第3、11、18天,收获肺脏,用ELISA检测CXCL9、CXCL10和IFNγ蛋白水平,并用qPCR检测基因表达。

3

免疫组化定位趋化因子来源

确定CXCL9和CXCL10在肿瘤浸润肺中的细胞来源。

对第3天肿瘤肺进行免疫组化染色,检测melanoma特异性抗原(TA99)、CXCL9和CXCL10;并用流式细胞术分析产生CXCL9和IFNγ的免疫细胞亚群。

4

过继转移T细胞浸润分析

评估肿瘤特异性CD8+ T细胞在不同肿瘤阶段的肺浸润情况,并确定CXCR3和IFNγ的作用。

将体外激活的Pmel(CXCR3+)或Pmel/CXCR3−/− CD8+ T细胞过继转移至携带不同阶段肿瘤的小鼠,1小时后分析肺和脾中的T细胞数量。

5

体外迁移实验

验证CXCR3对CD8+ T细胞趋化因子应答的迁移作用。

使用transwell迁移实验,将Pmel或Pmel/CXCR3−/− CD8+ T细胞置于上室,下室添加CXCL10或CCL5,3小时后计数迁移细胞。

6

腺苷信号对趋化因子和T细胞浸润的作用

测试腺苷信号是否抑制晚期肿瘤中趋化因子产生和T细胞浸润,以及阻断腺苷受体是否可逆转。

对携带第18天肿瘤的小鼠用氨茶碱(腺苷受体拮抗剂)处理,检测CXCL9、CXCL10、IFNγ水平及过继转移Pmel T细胞的浸润;同时体外实验检测腺苷和ZM241,385对B16和VMM12黑色素瘤CXCL10产生的影响。

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。

验证免疫效应
评估体内效果
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
B16-F10细胞ATCCCRL-6475
DMEM培养基----
总蛋白提取试剂Thermo Scientific--
cOmplete蛋白酶抑制剂Roche--
小鼠CXCL9 DuoSetR&D Systems--
小鼠CXCL10 DuoSetR&D Systems--
小鼠IFNγ DuoSetR&D Systems--
RNeasy试剂盒Qiagen--
高容量RNA-to-cDNA试剂盒Applied Biosystems--
TaqMan混合液Life Technologies--
StepOne Plus实时PCR仪Applied Biosystems--
OCT包埋剂Tissue Tek, Sakura--
冷冻切片机----
蔡司AX10荧光显微镜Zeiss--
CoolSnap HQ2相机Photometrics--
MACSQuant流式细胞仪Miltenyi--
MACS阴性选择试剂盒Miltenyi--
抗CD3/抗CD28磁珠Life Technologies--
腺苷Tocris--
ZM241385R&D Systems--
氨茶碱Sigma Aldrich--
重组小鼠IFNγBioLegend--
Transwell板Costar--
TC10自动细胞计数器BioRad--
gentleMACS组织处理器Miltenyi--
肺解离试剂盒Miltenyi--

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
肿瘤模型建立
小鼠品系、肿瘤细胞系、注射剂量和途径(静脉注射3×10^5 B16-F10细胞)
阅读提示:Methods: Tumor models; Figure 1 legend
时间点选择
第3、11、18天的时间点及对应肿瘤阶段
阅读提示:Results: Differential CXCR3-cognate chemokine production; Figure 1
过继转移
T细胞类型(Pmel或Pmel/CXCR3−/−)、激活条件、转移剂量(1×10^6)、宿主品系(Rag−/−或B6)
阅读提示:Methods: Adoptive transfer model; Figure 4
药物处理
氨茶碱剂量(50mg/kg,每3天一次,共18天)、给药途径(I.P.)
阅读提示:Methods: Aminophylline treatment; Figure 5
趋化因子检测
肺蛋白提取方法、ELISA试剂盒(CXCL9、CXCL10、IFNγ)
阅读提示:Methods: Cytokine and chemokine production analyses