乳酸/GPR81通过调节CX3CL1招募调节性T细胞以促进高度糖酵解胃癌的免疫抵抗

Lactate/GPR81 recruits regulatory T cells by modulating CX3CL1 to promote immune resistance in a highly glycolytic gastric cancer.

作者信息Jin Su, Xinyuan Mao, Lingzhi Wang, Zhian Chen, Weisheng Wang, Cuiyin Zhao, Guoxin Li, Weihong Guo, Yanfeng Hu
PMID38419759
发布时间2024-02-26
DOI10.1080/2162402X.2024.2320951

实验完整度

包含体外细胞实验(敲低/过表达、趋化实验)、人源化小鼠模型、临床样本分析,且明确功能验证(Tregs迁移)和机制验证(p65/CX3CL1)。

主要模型

人胃癌细胞系(SGC-7901、SNU-216、MGC-803等) 人外周血单个核细胞(PBMCs)来源的调节性T细胞(Tregs) 人源化M-NSG小鼠皮下异种移植瘤模型 胃癌患者肿瘤及癌旁组织样本(两个队列)

重点核对

GPR81敲低或过表达对CX3CL1表达和Tregs迁移的影响(体外趋化实验) 乳酸浓度梯度(20 mmol/L)刺激对CX3CL1表达的影响(6小时) 人源化小鼠模型中GPR81敲低对肿瘤生长和Tregs浸润的影响(4只/组) p65敲低或激活(LPS)对CX3CL1和Tregs迁移的影响

摘要

乳酸在肿瘤微环境(TME)中塑造免疫耐受方面起着重要作用,并与多种实体瘤的不良预后相关。克服酸性肿瘤微环境中的免疫抵抗可能改善抗肿瘤免疫。本研究阐明,通过G蛋白偶联受体81(GPR81),乳酸可在体外和体内调节肿瘤微环境中的免疫耐受,通过招募调节性T细胞(Tregs)。在胃癌(GC)的细胞上清液和组织中检测到高浓度的乳酸,其由乳酸脱氢酶A(LDHA)调节。GPR81是乳酸的天然受体,在多种胃癌细胞系和样本中过表达,并与GC患者的不良预后相关。乳酸/GPR81信号通过诱导趋化因子CX3CL1的表达,促进Tregs向肿瘤微环境的浸润。在人源化小鼠模型中,GPR81缺陷可减少Tregs向肿瘤微环境的浸润,从而通过减弱CD8+T细胞功能的抑制来抑制GC进展。总之,靶向乳酸/GPR81信号可能作为克服高度糖酵解胃癌免疫抵抗的关键过程。

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
乳酸/GPR81信号如何通过调控趋化因子表达来促进调节性T细胞(Tregs)浸润,从而导致胃癌的免疫抵抗?
核心机制
乳酸/GPR81信号通过激活NF-κB p65,使其磷酸化并转位至细胞核,结合CX3CL1启动子,上调CX3CL1表达,进而趋化Tregs向肿瘤微环境浸润,抑制CD8+T细胞功能,促进免疫逃逸和肿瘤进展。
主要证据
体外实验中,乳酸刺激上调GC细胞CX3CL1表达,GPR81敲低降低CX3CL1和Tregs迁移;p65敲低或激动剂LPS分别抑制或促进CX3CL1表达;人源化小鼠模型中GPR81敲低减少Tregs浸润并抑制肿瘤生长。
研究意义
靶向乳酸/GPR81/p65/CX3CL1信号轴可能作为治疗胃癌、增强抗肿瘤免疫的新型治疗策略。

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

验证胃癌为高糖酵解肿瘤

评估GC中LDHA表达和乳酸浓度,证实肿瘤具有高糖酵解特征。

通过RT-qPCR和Western blot检测GC组织和细胞系中LDHA表达,测量细胞上清和肿瘤组织乳酸浓度。

2

验证GPR81表达与预后及Tregs浸润相关

探讨GPR81在GC中的表达及其与预后和Tregs浸润的关联。

检测GC组织和细胞中GPR81表达,分析TCGA数据及患者样本中GPR81与FOXP3表达的相关性。

3

验证乳酸/GPR81调控CX3CL1表达

确定乳酸是否通过GPR81调节CX3CL1表达。

检测乳酸刺激后GC细胞中趋化因子表达,敲低或过表达GPR81后检测CX3CL1的mRNA和蛋白水平及分泌。

4

验证CX3CL1对Tregs的趋化作用

确认CX3CL1是否能招募Tregs而不影响CD8+T细胞。

利用Transwell趋化实验,使用重组CX3CL1或敲低CX3CL1的GC细胞上清,检测iTregs和PBMCs中Tregs和CD8+T细胞比例。

5

验证p65介导CX3CL1转录调控

探究乳酸/GPR81信号是否通过激活NF-κB p65调控CX3CL1表达。

检测GPR81敲低或过表达后p65磷酸化水平,通过核质分离、双荧光素酶报告基因实验验证p65与CX3CL1启动子的结合。

6

验证Tregs抑制CD8+T细胞杀伤功能

证明Tregs和乳酸能抑制CD8+T细胞对GC细胞的杀伤作用。

将CD8+T细胞与GC细胞共培养,加入或不加入iTregs和乳酸,通过CCK8和平板克隆检测细胞存活。

7

体内验证GPR81阻断效果

评估GPR81敲低在体内是否通过减少Tregs浸润抑制GC进展。

构建M-NSG人源化小鼠皮下瘤模型,注射GPR81敲低的MGC-803细胞,测量肿瘤体积并分析瘤内Tregs比例。

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
RPMI1640培养基GibcoC11875500BT
胎牛血清GibcoA3160902
青霉素-链霉素Gibco15140122
Trizol试剂Invitrogen--
Evo M-MLV逆转录预混液Accurate BiologyAG11706
SYBR Green Pro Taq Hs qPCR试剂盒Accurate BiologyAG11701
RIPA裂解液Thermo Fisher--
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0009
PVDF膜MilliporeGVWP04700
增强型化学发光试剂盒FdbioFD8000
CCK8试剂盒DojindoDK4
L-乳酸含量检测试剂盒SolarbioBC2230
CX3CL1 ELISA试剂盒SolarbioSEKH0067
双荧光素酶报告基因试剂盒Beyotime--
抗人CD4抗体Bioscience555348
抗人CD25抗体Bioscience555434
抗人CD127抗体Bioscience557938
抗人CD3抗体Biolegend317325
抗人CD28抗体Biolegend302933
转化生长因子-β1Peprotech100-21
白细胞介素-2NovoproteinC013
重组人CX3CL1----
抗人CD8抗体Bioscience560662
抗小鼠CD3抗体Bioscience740147
抗小鼠CD45抗体Bioscience557659
抗小鼠CD4抗体Bioscience553047
脱氧核糖核酸酶IStemcell100-0683
IV型胶原酶Stemcell07909
红细胞裂解液FdbioFD7153
抗人CD3抗体Bioscience564713
抗人CD45抗体Bioscience557833
M-NSG小鼠Shanghai Model Organisms Center, Inc.--
抗Tubulin抗体AbmartM20005
抗FOXP3抗体Biossbsm-52079R
抗GPR81抗体NovusNLS2095
抗CX3CL1抗体Biossbs-0811R
抗p65抗体AbmartT55034
抗磷酸化p65抗体AbmartTA2006
抗LDHA抗体Abcamab101562

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(ATCC)、培养条件(RPMI1640、10% FBS、1% 双抗)、培养环境(37°C、5% CO2)
阅读提示:Methods: Cell lines and cell culture
乳酸刺激
乳酸浓度(20 mmol/L)、刺激时间(6小时)
阅读提示:Results: 图3及图例
基因敲低/过表达
GPR81 shRNA、p65 siRNA、CX3CL1 siRNA、GPR81过表达质粒的转染效率及阴性对照(siNC、shNC、oeNC)
阅读提示:Methods: siRNA and plasmids transfection
趋化实验
iTregs数量(2×10^5)、Transwell孔径(8μm)、趋化时间(6小时)、CX3CL1浓度梯度
阅读提示:Methods: Chemotaxis assay
人源化小鼠模型
小鼠品系(M-NSG雄性,8-12周)、肿瘤细胞数量(5×10^6)、PBMC数量(1×10^7)、肿瘤体积公式
阅读提示:Methods: Humanized xenograft mouse model