ACT001 通过抑制胶质母细胞瘤中 STAT3 的磷酸化来降低 PD-L1 的表达

ACT001 reduces the expression of PD-L1 by inhibiting the phosphorylation of STAT3 in glioblastoma.

作者信息Luqing Tong, Jiabo Li, Qiuying Li, Xuya Wang, Ravi Medikonda, Tianna Zhao, Tao Li, Haiwen Ma, Li Yi, Peidong Liu, Yang Xie, John Choi, Shengping Yu, Yu Lin, Jun Dong, Qiang Huang, Xun Jin, Michael Lim, Xuejun Yang
PMID32483429
发布时间2020-05-01
DOI10.7150/thno.41498

实验完整度

研究包含生物信息学分析、临床样本 IHC 验证、体外细胞实验、分子机制验证(pull-down、ChIP、双荧光素酶)及体内动物模型等多个独立证据层级,且包含功能验证和机制验证。

主要模型

人胶质瘤细胞系(U251MG、TJ905、SNB19、LN18、LNZ308、TJ179) 小鼠胶质瘤细胞系 GL261 GL261 颅内原位移植瘤小鼠模型(C57BL/6 免疫活性小鼠) 胶质瘤组织样本(组织微阵列)

重点核对

ACT001 浓度范围:0-80 μM 处理胶质瘤细胞,CCK8 检测细胞活力 ACT001 给药剂量:100 mg/kg/day 和 400 mg/kg/day 口服给药 ACT001 处理时间:体外 24-96 h;体内从第 7 天开始每天给药 统计设计:Log-rank (Mantel-Cox) 检验,p<0.05 认为显著

摘要

ACT001 源自一种古老的抗炎药物,临床前研究表明其可穿越血脑屏障,并在临床试验中显示出抗胶质母细胞瘤(GBM)活性。然而,其抗 GBM 免疫反应调节的药理学潜力仍不清楚。ACT001 的化学结构表明它可能与 STAT3 结合,从而调节抗肿瘤免疫反应。 方法:使用生物信息学和免疫组织化学(IHC)评估胶质瘤中 STAT3 和 PD-L1 的表达。使用蛋白质印迹、RT-PCR 和免疫荧光检测暴露于 ACT001 的胶质瘤细胞中 PD-L1 和 p-STAT3 的表达。使用染色质免疫沉淀、ACT001-生物素探针和双荧光素酶报告基因测定法检测直接调节。在 GL261 鼠胶质瘤模型中评估了 ACT001 的体内功效。使用对数秩(Mantel-Cox)检验进行生存分析。 结果:来自 4 个公共胶质瘤数据集的 1,837 个样本的生物信息学分析显示,STAT3 mRNA 表达与恶性肿瘤程度和治疗耐药性相关,并且 STAT3 mRNA 表达与免疫抑制、白细胞浸润和 PD-L1 表达相关。53 个组织样本的 IHC 染色证实,相对较高的磷酸化 STAT3 和 PD-L1 蛋白表达与相对晚期的世界卫生组织(WHO)胶质瘤分级相关。接下来,我们证实 ACT001 处理降低了 PD-L1 表达和 STAT3 磷酸化。使用 ACT001-生物素探针验证 ACT001 与 STAT3 结合。我们还证明了 STAT3 与 PD-L1 启动子结合。ACT001 对 PD-L1 表达和 STAT3 磷酸化的抑制作用可通过 STAT3 过表达来挽救。此外,ACT001 在体内抑制 GBM 生长并降低 PD-L1 表达。ACT001 在体内降低了 M2 标志物 CD206 和 CD163 的表达,同时增加了抗肿瘤免疫标志物 iNOS 和 IFNγ 的表达。 结论:我们的结果表明,STAT3 在胶质瘤的免疫抑制中起关键作用,并被 ACT001 抑制。ACT001 抑制 PD-L1 转录并调节荷瘤小鼠胶质瘤的抗肿瘤免疫反应。这些发现将有助于我们理解 ACT001 在 GBM 治疗中的机制。

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
ACT001 是否通过抑制 STAT3 磷酸化来调节 PD-L1 表达,从而在胶质母细胞瘤中介导抗肿瘤免疫反应?
核心机制
ACT001 直接与 STAT3 结合,抑制 STAT3 磷酸化,从而减少 p-STAT3 与 PD-L1 启动子的结合,抑制 PD-L1 转录,进而调节肿瘤免疫微环境。
主要证据
ACT001 降低了胶质瘤细胞中 PD-L1 表达和 STAT3 磷酸化,且 STAT3 过表达可逆转;ACT001 在体内抑制 GL261 肿瘤生长,降低 PD-L1 和 p-STAT3 水平,并降低 M2 标志物(CD163、CD206)表达,增加抗肿瘤标志物(iNOS、IFNγ)表达。
研究意义
作者认为研究首次描述了 ACT001 的直接靶点及其在 GBM 中调节免疫的潜力,为临床和联合治疗策略提供了证据。

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

生物信息学分析

评估 STAT3 mRNA 表达与胶质瘤恶性程度、治疗耐药性和免疫抑制的相关性

分析了来自 TCGA、CGGA 和 GSE16011 等 4 个公共胶质瘤数据集的 1,837 个样本,使用 ESTIMATE 和 CIBERSORT 评估免疫浸润。

2

组织样本 IHC 分析

验证 p-STAT3 和 PD-L1 蛋白表达与 WHO 胶质瘤分级的关系

对包含 53 个肿瘤组织样品的组织微阵列进行 IHC 染色,评估 p-STAT3 和 PD-L1 表达。

3

体外细胞功能实验

评估 ACT001 对胶质瘤细胞 PD-L1 表达和 STAT3 磷酸化的影响

用不同浓度 ACT001 处理胶质瘤细胞系,通过 RT-PCR、Western blot、免疫荧光检测 PD-L1 和 p-STAT3 表达变化。

4

分子机制验证

验证 ACT001 直接结合 STAT3,以及 STAT3 对 PD-L1 转录的调控

使用 ACT001-生物素探针 pull-down、ChIP 和双荧光素酶报告基因实验验证结合及调控关系。

5

体内药效评价

评估 ACT001 对 GL261 原位胶质瘤模型小鼠生存期和肿瘤免疫微环境的影响

将 GL261 细胞立体定向植入 C57BL/6 小鼠脑内,第 7 天开始口服 ACT001(100 或 400 mg/kg/day),监测生存期和肿瘤信号,收集肿瘤组织进行 IHC。

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--
RPMI 1640 培养基Gibco--
青霉素-链霉素Gibco--
佛波醇 12-十四酸酯 13-乙酸酯Solarbio--
抗 PD-L1 抗体ABclonalA11273
抗 STAT3 抗体ABclonalA11867
抗 CD163 抗体Biossbs-2527R
抗 CD206 抗体Biossbs-4727R
抗 iNOS 抗体Biossbs-2072R
抗 IFNγ 抗体Biossbs-0480R
抗磷酸化 STAT3 (Tyr705) 抗体Cell Signaling Technology9145S
抗 β-actin 抗体ZSGB-BIOTA-09
过氧化物酶标记的山羊抗兔 IgGZSGB-BIOZB-2301
过氧化物酶标记的山羊抗小鼠 IgGZSGB-BIOZB-2305
Alexa Fluor 594 驴抗兔 IgGInvitrogenA21207
Alexa Fluor 488 驴抗小鼠 IgGInvitrogenA21202
ACT001Accenda--
ACT001-生物素探针Accenda--
含有 STAT3 敲低序列的慢病毒GeneChem--
Lipofectamine 3000Invitrogen--
细胞增殖-毒性检测试剂盒DOJINDOCK04
BCA 蛋白定量试剂盒SolarbioPC0020
染色质免疫沉淀试剂盒Cell Signaling Technology--
双荧光素酶报告基因检测系统Promega--
小动物活体成像系统----
VANOX 显微镜Olympus--
微孔板发光检测仪BioTek--

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
细胞系来源、培养基、血清浓度、抗生素浓度(100 U/mL Penicillin-Streptomycin)、培养条件(37℃, 5% CO2)、U937 细胞 PMA 浓度(100 ng/ml)
阅读提示:Methods 部分 'Cells and cell culture'
ACT001 处理
ACT001 浓度、处理时间(24-96 h)、溶剂(蒸馏水)
阅读提示:Methods 部分 'Cells and cell culture' 和 'ACT001, lentivirus and plasmids',结果部分 'ACT001 reduces the expression of p-STAT3 and PD-L1'
分子机制验证
ACT001-生物素探针浓度(100 μmol/L)、ChIP 抗体(p-STAT3 Tyr705)、双荧光素酶报告基因质粒(pGL3-PD-L1, pcDNA3.1-STAT3)
阅读提示:Methods 部分 'Pull-down of ACT001-biotin bound proteins', 'Chromatin-immunoprecipitation (ChIP)', 'Dual-luciferase reporter assay'
体内实验
小鼠品系(C57BL/6)、周龄(6 周)、植入细胞数量(5×10^5)、给药剂量(100 或 400 mg/kg/day)、给药途径(口服)、给药开始时间(第 7 天)、生存期监测截止时间(第 42 天)
阅读提示:Methods 部分 'Implantation and oral administration of ACT001',Figure 8 图例
统计分析
样本量、重复次数(至少三次)、统计方法(Log-rank (Mantel-Cox) test, unpaired t-test)、显著性阈值(p<0.05)
阅读提示:Methods 部分 'Statistics'