鉴定具有激动活性的新型表位,用于靶向 TRAIL-R1 的肿瘤免疫治疗

Identification of Novel Epitopes with Agonistic Activity for the Development of Tumor Immunotherapy Targeting TRAIL-R1.

作者信息Lu Guo, Xin Sun, Zhichao Hao, Jingjing Huang, Xiaojian Han, Yajie You, Yaying Li, Meiying Shen, Tatsuhiko Ozawa, Hiroyuki Kishi, Atsushi Muraguchi, Aishun Jin
PMID28900492
期刊J Cancer
发布时间2017-08
DOI10.7150/jca.19918

实验完整度

高

包含表位定位(细菌展示和流式)、细胞凋亡检测(MTT、Annexin V/PI)、Western blot通路分析以及体内异种移植瘤模型,多层级且含机制验证。

主要模型

HeLa细胞 SW480细胞 BALB/cA-nude小鼠皮下移植瘤模型

重点核对

TR1-419和TR1-422抗体的IgG和IgM形式 表位序列TR1-419e(15aa)和TR1-422e(5aa) 关键氨基酸残基(G153等)对结合特异性的影响 抗体浓度和孵育时间(如1μg/ml, 6-48h) 体内给药剂量(12.5 mg/kg, i.v.)

摘要

肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TRAIL)受体-1/2(TRAIL-R1/R2),也称为死亡受体,在多种肿瘤细胞中表达。尽管TRAIL可以通过与其同源受体TRAIL-R1/R2结合诱导细胞凋亡,但一些肿瘤细胞对TRAIL治疗耐药或变得耐药。已经开发出针对TRAIL-R1/R2的单克隆抗体(mAbs),以作为替代TRAIL的潜在抗肿瘤治疗剂。然而,基于TRAIL-R1/R2的肿瘤治疗尚未实现。我们先前产生了一系列针对TRAIL-R1的全人源单克隆抗体(TR1-mAbs),可诱导肿瘤细胞凋亡。在本研究中,我们鉴定了这些TR1-mAbs的抗原结合位点,并提出了TRAIL-R1胞外域上的两个主要表位。分析显示,一些TR1-mAbs的表位与TRAIL结合位点的起始部分部分重叠,其他表位则位于TRAIL结合区域内。在这些mAbs中,TR1-422和TR1-419 mAb具有两个抗原结合位点,结合到相同的结合区域,但它们具有不同的必需氨基酸残基和结合位点大小。此外,我们研究了TR1-419和TR1-422 mAb以IgG和IgM形式存在的凋亡活性。与增强和抑制TRAIL诱导的凋亡的IgG型TR1-419和TR1-422 mAb相反,IgM型TR1-419和TR1-422 mAb在有无可溶性TRAIL(sTRAIL)的情况下均强烈诱导细胞凋亡。此外,结果显示IgM型TR1-419和TR1-422 mAb单独即可充分激活外源性和内源性凋亡信号通路,并在体内抑制肿瘤生长。因此,我们鉴定了两个具有激动活性的抗原结合位点,其特异性IgM型mAbs在体外和体内对肿瘤细胞表现出强烈的细胞毒性活性。因此,这些激动性抗原结合位点可能有助于开发针对各种人实体瘤的有效基于抗体的药物或基于抗体的细胞免疫治疗。

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
鉴定TRAIL-R1胞外域上具有激动活性的新型表位,并评估其作为肿瘤免疫治疗靶点的潜力。
核心机制
IgM型TR1-419和TR1-422抗体通过多价结合促进TRAIL-R1聚集,激活外源性和内源性凋亡通路(caspase-8/-3/-7、PARP、Bid、Bax、Smac)诱导肿瘤细胞凋亡。
主要证据
细菌展示表位作图鉴定出两个表位;IgM型抗体在体外强烈诱导HeLa和SW480细胞凋亡(MTT、Annexin V/PI),Western blot显示凋亡通路激活,体内异种移植模型显示肿瘤生长抑制。
研究意义
这些激动性表位可能有助于开发针对多种人实体瘤的有效抗体药物或抗体细胞免疫治疗。

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

抗原表位定位

确定TR1单抗在TRAIL-R1胞外域上的结合位点

将TRAIL-R1胞外域分为8个重叠片段,通过细菌展示和流式筛选TR1-mAbs结合片段;进一步细分P5片段并构建丙氨酸突变体以确定关键氨基酸。

2

抗体结合活性检测

评估IgG和IgM型TR1抗体与肿瘤细胞表面TRAIL-R1的结合能力

用流式细胞术检测TR1-IgGs和TR1-IgMs与HeLa和SW480细胞的结合,并比较其荧光强度。

3

体外细胞凋亡活性评估

比较IgG和IgM型TR1抗体的细胞毒性

用MTT法检测TR1-IgGs(有无交联抗体)和TR1-IgMs单独处理后的细胞活力;用Annexin V/PI染色检测早期凋亡。

4

对TRAIL诱导凋亡的影响

考察TR1抗体是否干扰TRAIL与TRAIL-R1的结合及凋亡诱导

用不同浓度sTRAIL预处理细胞,检测TR1-IgMs结合的变化;用MTT法检测TR1-IgMs与TRAIL联合处理后的细胞活力。

5

凋亡信号通路机制分析

阐明TR1抗体激活凋亡的分子机制

用Western blot检测凋亡相关蛋白的表达和切割情况。

6

体内抗肿瘤活性评估

评估TR1-IgMs在异种移植模型中的肿瘤抑制作用

在裸鼠皮下接种HeLa细胞形成移植瘤,当肿瘤体积达100 mm3时静脉注射TR1-IgGs或IgMs,观察肿瘤生长和肿瘤组织学变化。

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Applichem--
FITC标记的山羊抗人IgG抗体----
APC标记的抗人IgM抗体Biolegend--
Annexin-V结合缓冲液BD Pharmingen--
抗caspase-8抗体Cell Signaling Technology9746S
抗caspase-3抗体Cell Signaling Technology9662S
抗caspase-7抗体Cell Signaling Technology9494S
抗PARP抗体Cell Signaling Technology9532S
抗Smac抗体Cell Signaling Technology15108S
抗Bid抗体Cell Signaling Technology2002S
抗Bax抗体Cell Signaling Technology2774S
抗β-actin抗体Abcamab119716
HRP标记的山羊抗兔二抗Biosharp--
山羊抗小鼠二抗Bioss--
BALB/cA裸鼠SLAC Laboratory--
抗TRAIL-R1抗体Abcam--

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
细胞培养
细胞系、培养基、血清浓度、培养条件(37°C, 5% CO2)
阅读提示:Materials and Methods - Cells and cell culture
表位鉴定
TRAIL-R1 cDNA来源、肽段设计(P1-P8)、抗体浓度、孵育时间、流式细胞计数
阅读提示:Materials and Methods - Analysis of antigenic binding sites of mAbs to TRAIL-R1;Figure 1 legend
结合活性检测
抗体浓度、二抗荧光标记、孵育时间
阅读提示:Materials and Methods - Flow cytometry analysis
凋亡实验
细胞密度、抗体浓度、处理时间、MTT读数时间
阅读提示:Materials and Methods - Cell viability assays
Western blot
抗体浓度、孵育时间、ECL检测
阅读提示:Materials and Methods - Western blot analysis
体内实验
小鼠品系、性别、周龄、细胞接种数、给药剂量和途径、治疗时间
阅读提示:Materials and Methods - Analysis of tumoricidal activity in vivo;Figure 6 legend