表观遗传药物联合治疗通过上调胶质瘤中MAGE-D4的表达增强MAGE-D4肽特异性T细胞的抗肿瘤活性

Combined treatment with epigenetic agents enhances anti-tumor activity of MAGE-D4 peptide-specific T cells by upregulating the MAGE-D4 expression in glioma.

作者信息Shui-Qing Bi, Qing-Mei Zhang, Xia Zeng, Chang Liu, Wei-Xia Nong, Huan Xie, Feng Li, Li-Na Lin, Bin Luo, Ying-Ying Ge, Xiao-Xun Xie
PMID35992806
发布时间2022-08-03
DOI10.3389/fonc.2022.873639

实验完整度

高

包含体外细胞实验(表达、甲基化、肽筛选、T细胞功能、细胞毒性)、体内移植瘤模型及在线数据预后分析,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

U87-MG人胶质瘤细胞系 U251人胶质瘤细胞系 BALB/c裸鼠皮下移植瘤模型 HLA-A2+健康供者PBMC来源的DC和CD8+ T细胞

重点核对

表观遗传药物处理方案:U87用TSA 1 μM处理24 h,U251用DAC 1 μM处理120 h后加TSA 1 μM处理24 h MAGE-D4肽P8浓度:10 μg/ml用于负载DC 体内实验:4×10^6 U87细胞皮下接种,荷瘤后腹腔瘤周注射TSA(0.5 mg/kg)及1×10^7肽负载CD8+ T细胞 细胞毒性实验效靶比:E:T为50:1 HLA阻断实验:抗HLA-ABC抗体浓度50 μg/ml,37°C孵育40 min

摘要

目的:本研究评估了表观遗传药物地西他滨(DAC)、丙戊酸(VPA)和曲古抑菌素A(TSA)联合治疗对胶质瘤免疫治疗的疗效。方法:通过在线分析MAGE-D4在胶质瘤中的表达及预后,并通过qRT-PCR、Western blot和流式细胞术检测表观遗传药物诱导的胶质瘤中MAGE-D4和HLA-A2的表达。通过焦磷酸测序确定MAGE-D4启动子的甲基化状态。预测并合成了HLA-A2限制性MAGE-D4肽。进行亲和力测定和肽/HLA复合物稳定性测定以确定肽与HLA之间的亲和力。采用CCK8实验、CFSE实验、ELISA和ELISPOT检测MAGE-D4肽特异性T细胞的功能。采用流式细胞术、ELISA和细胞毒性试验检测MAGE-D4肽特异性T细胞联合表观遗传药物对胶质瘤的体外细胞毒性作用。最后,应用荷瘤小鼠模型检测特异性T细胞对体内胶质瘤的抑制作用。结果:MAGE-D4在胶质瘤中高表达,并与不良预后相关。表观遗传药物可诱导胶质瘤细胞表达MAGE-D4和HLA-A2。发现MAGE-D4相关肽可诱导树突状细胞刺激最高的T细胞增殖、IL-2分泌和IFN-γ分泌活性。仅经TSA或TSA联合DAC处理的MAGE-D4肽特异性T细胞具有最强的细胞毒性作用,且HLA阻断后其对胶质瘤细胞的细胞毒性作用显著降低。体内实验也证实MAGE-D4特异性T细胞抑制TSA处理的胶质瘤。结论:MAGE-D4在胶质瘤中高表达,并与胶质瘤的预后相关。所鉴定的新型MAGE-D4肽能够诱导MAGE-D4特异性T细胞,有效抑制胶质瘤生长,而表观遗传药物的应用可以增强这种抑制作用。

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
表观遗传药物联合MAGE-D4肽特异性T细胞是否能增强对胶质瘤的抗肿瘤免疫效应?
核心机制
表观遗传药物通过降低MAGE-D4启动子区域CpG甲基化水平,上调胶质瘤细胞中MAGE-D4和HLA-A2的表达,从而增强MAGE-D4肽特异性T细胞对胶质瘤的细胞毒性杀伤作用。
主要证据
体外实验显示,MAGE-D4肽P8诱导的T细胞对TSA处理的U87细胞和DAC+TSA处理的U251细胞具有更高细胞毒性,HLA阻断后杀伤率显著下降;体内移植瘤模型中,P8特异性T细胞联合TSA处理显著抑制肿瘤生长,并增加CD8+ T细胞浸润。
研究意义
该研究为MAGE-D4肽联合表观遗传药物用于胶质瘤免疫治疗提供了理论依据和潜在策略。

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

在线数据分析MAGE-D4表达及预后

评估MAGE-D4在胶质瘤中的表达水平及其与患者预后的关系。

利用GEO数据库GSE2223数据集(49例胶质瘤和4例正常脑组织)分析MAGE-D4 mRNA表达;利用LinkedOmics中625例胶质瘤样本进行生存分析。

2

表观遗传药物处理及表达检测

验证表观遗传药物能否上调胶质瘤细胞中MAGE-D4和HLA-A2的表达。

使用DAC、VPA、TSA单独或联合处理U87和U251细胞,通过qRT-PCR、Western blot和流式细胞术检测MAGE-D4和HLA-A2表达。

3

MAGE-D4启动子甲基化分析

探究表观遗传药物调控MAGE-D4表达的机制是否涉及启动子去甲基化。

通过焦磷酸测序分析表观遗传药物处理后U87和U251细胞中MAGE-D4核心启动子区域(两个区域,共18个CpG位点)的甲基化状态。

4

MAGE-D4肽段预测、合成与筛选

筛选能诱导特异性T细胞反应的HLA-A2限制性MAGE-D4肽段。

使用IEDB、netMHC、EPIJEN和SYFPEITHI四个程序预测MAGE-D4 N端HLA-A2限制性肽段,合成8个候选肽(P1-P8),并通过肽结合亲和力(FI)和肽/HLA复合物稳定性(DC50)进一步筛选。

5

MAGE-D4肽负载DC刺激T细胞功能检测

评估MAGE-D4肽负载的DC能否有效诱导T细胞增殖和细胞因子分泌。

将MAGE-D4肽(P4、P5、P8)负载自体DC,与T细胞共培养,使用CCK8和CFSE检测T细胞增殖,ELISA检测IL-2和IFN-γ分泌,ELISPOT检测IFN-γ分泌细胞数。

6

体外细胞毒性及HLA依赖性验证

验证MAGE-D4特异性T细胞对表观遗传药物处理的胶质瘤细胞的杀伤作用及其HLA依赖性。

将MAGE-D4肽特异性T细胞与DAC+TSA处理的U251或TSA处理的U87细胞共培养,通过CD107a流式、颗粒酶A和穿孔素ELISA及LDH释放试验检测细胞毒性;使用抗HLA-ABC抗体阻断后评估杀伤效率。

7

体内移植瘤模型验证

验证MAGE-D4特异性T细胞联合TSA对胶质瘤生长的抑制作用。

BALB/c裸鼠皮下接种U87细胞,成瘤后注射P8特异性T细胞及TSA,测量肿瘤体积,并通过免疫组化检测CD8+ T细胞浸润。

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
地西他滨Sigma-Aldrich CorporationA3656
丙戊酸Sigma-Aldrich Corporation99-66-1
曲古抑菌素ASigma-Aldrich Corporation58880-19-6
人重组白细胞介素-2R&D Systems--
人重组白细胞介素-4R&D Systems--
人重组粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子R&D Systems--
MAGE-D4肽段Wuhan Dangang Biotechnology Co., Ltd.--
FITC标记的抗HLA-A2抗体(BB7.2)BD Biosciences--
FACS Calibur流式细胞仪BD Biosciences--
SYBR Premix Ex Taq II试剂盒Takara--
ABI Prism 7900序列检测系统Applied Biosystems--
裂解缓冲液Thermo Fisher Scientific--
MAGE-D4抗体----
GAPDH抗体----
ECL Western blot底物SolarBio--
FluorChem HD2成像系统ProteinSimple--
DNA提取试剂盒Vazyme--
PyroMark Q96 ID焦磷酸测序平台Qiagen--
FACScan流式细胞仪BD Biosciences--
EasySep人CD8+ T细胞分离试剂盒STEMCELL Technologies17953
细胞计数试剂盒-8Beiltime Biotec--
羧基荧光素琥珀酰亚胺酯----
ELISA试剂盒Cloud-Clone Corporation--
人IFN-γ预包被ELISPOT试剂盒Dakewe--
颗粒酶A ELISA试剂盒Cloud-Clone Corporation--
穿孔素ELISA试剂盒Cloud-Clone Corporation--
乳酸脱氢酶试剂盒Promega--
HLA-ABC抗体BD Biosciences--
CD8抗体(BS-0648R)BiossBS-0648R
辣根过氧化物酶标记IgGThermo Fisher Scientific--
Olympus BX53显微镜Olympus--
Image-Pro Plus软件Media Cybernetics--

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
表观遗传药物处理
药物浓度、处理时间、药物组合顺序(U87:TSA 1 μM处理24 h;U251:DAC 1 μM处理120 h后TSA 1 μM处理24 h;DAC+TSA组合;对照组0.09% DMSO)
阅读提示:Materials and methods: Cell lines, drugs and cytokines
肽段筛选
预测程序(IEDB, netMHC, EPIJEN, SYFPEITHI)、肽段浓度(50 μg/ml)、T2细胞数(5×10^5)、孵育时间(18 h)、稳定性实验条件(肽50 μM,β2微球蛋白2.5 μg/ml)
阅读提示:Materials and methods: Prediction and synthesis of peptides, Peptide binding assay, Peptide/HLA-A2 complex stability assay
T细胞诱导
DC与T细胞共培养比例(10:1)、共培养时间(72 h)、肽浓度(10 μg/ml)、IL-2浓度(20 ng/ml)
阅读提示:Materials and methods: T-cell stimulation, CCK-8, and CFSE lymphocyte proliferation assay
体外细胞毒性实验
效靶比(50:1)、共培养时间(4 h)、HLA阻断抗体浓度(50 μg/ml)及孵育时间(40 min)、靶细胞处理(U87用TSA,U251用DAC+TSA)
阅读提示:Materials and methods: Assay for cytotoxicity and HLA block
体内动物实验
小鼠品系(BALB/c裸鼠)、性别(雌性)、周龄(4周)、U87细胞接种量(4×10^6)、TSA剂量(0.5 mg/kg)及给药途径(腹腔瘤周注射)、T细胞剂量(1×10^7)、肿瘤体积测量时间间隔(原文描述为“Every 54 days”,需核对原文,可能为每3-4天)
阅读提示:Materials and methods: In vivo xenograft tumor model