口腔癌干细胞来源的小细胞外囊泡通过转移UCA1并靶向LAMC2促进M2巨噬细胞极化和抑制CD4+ T细胞活性

Oral Cancer Stem Cell-Derived Small Extracellular Vesicles Promote M2 Macrophage Polarization and Suppress CD4+ T-Cell Activity by Transferring UCA1 and Targeting LAMC2.

作者信息Lan Wu, Sai Ye, Yilin Yao, Chenping Zhang, Wei Liu
PMID36483681
发布时间2022-11-28
DOI10.1155/2022/5817684

实验完整度

包含细胞实验(巨噬细胞极化、T细胞功能、Transwell)、体内异种移植模型、生物信息学分析及机制验证(双荧光素酶报告基因、Western blot等)。

主要模型

Cal27细胞系及CD133+CD44+ OSCC-CSC THP-1来源巨噬细胞 CD4+ T细胞 BALB/C裸鼠异种移植瘤模型

重点核对

OSCC-CSC的分离:CD133+CD44+细胞分选 巨噬细胞极化诱导:PMA 100 ng/mL处理THP-1 48小时 sEV共培养条件:20 μg/mL Cal27-CSC-sEVs与巨噬细胞共培养24小时 体内实验:裸鼠皮下接种1×10^6细胞,sEV尾静脉注射5 μg/mL每3天一次,T细胞腹腔注射1×10^6细胞,28天终点 统计方法:t检验和方差分析,p<0.05

摘要

癌症来源的小细胞外囊泡(sEVs)通过转移lncRNAs,正在成为癌细胞与M2肿瘤相关巨噬细胞(M2-TAMs)之间细胞间通讯的关键介质。我们之前报道过,miR-134通过PI3K/AKT通路阻断其靶蛋白LAMC2的表达,并抑制口腔鳞状细胞癌(OSCC)中癌症干细胞(CSC)的迁移和侵袭。本研究假设OSCC-CSC来源的小细胞外囊泡(OSCC-CSC-sEVs)通过体外和体内实验方法,转移miR-134的竞争性内源RNA(ceRNA),从而通过靶向LAMC2经PI3K/AKT通路促进M2巨噬细胞极化。结果显示,来源于CD133+CD44+ OSCC细胞的sEVs通过检测几种M2巨噬细胞标志物(CD163、IL-10、Arg-1和CD206+CD11b+)促进了巨噬细胞的M2极化。机制上,我们揭示了lncRNA UCA1通过结合miR-134,通过靶向LAMC2调节巨噬细胞中的PI3K/AKT通路。重要的是,OSCC-CSC-sEV转移UCA1,通过靶向LAMC2,在体外和体内促进了M2巨噬细胞极化,并抑制了CD4+ T细胞增殖和IFN-γ产生。功能上,我们证明了M2-TAMs通过转移外泌体UCA并因此靶向LAMC2,增强了OSCC的体外细胞迁移和侵袭以及裸鼠中OSCC异种移植的肿瘤形成能力。总之,我们的结果表明OSCC-CSC-sEV转移UCA1通过LAMC2介导的PI3K/AKT轴促进M2巨噬细胞极化,从而促进肿瘤进展和免疫抑制。我们的发现为OSCC-CSC的分子机制提供了新的理解,并提示通过靶向CSC-sEVs和M2-TAMs可能成为OSCC的潜在治疗策略。

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
OSCC-CSC来源的小细胞外囊泡是否通过转移lncRNA UCA1并靶向LAMC2,经PI3K/AKT通路促进M2巨噬细胞极化和免疫抑制?
核心机制
OSCC-CSC-sEVs转移UCA1,UCA1作为miR-134的ceRNA,解除miR-134对LAMC2的抑制,从而激活PI3K/AKT通路,促进M2巨噬细胞极化,并抑制CD4+ T细胞增殖和IFN-γ产生。
主要证据
体外实验中,OSCC-CSC-sEVs处理巨噬细胞后M2标志物(CD163、IL-10、Arg-1、CD206+CD11b+)上调;体内异种移植模型中,oe-UCA1组肿瘤体积和重量增加,CD206+CD11b+细胞比例升高,IFN-γ+CD4+ T细胞比例降低。
研究意义
为OSCC-CSC的分子机制提供了新理解,提示靶向CSC-sEVs和M2-TAMs可能成为OSCC的潜在治疗策略。

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

分离与鉴定OSCC-CSC和CSC-sEVs

获取CD133+CD44+ CSC并提取sEVs,验证其特性。

通过磁珠分选从Cal27细胞中分离CD133+CD44+细胞,并通过免疫荧光和成球实验鉴定;通过差速离心从细胞上清中提取sEVs,利用透射电镜、NTA和Western blot鉴定sEVs形态、大小和标志物。

2

验证UCA1与miR-134的结合及对LAMC2/PI3K/AKT轴的调控

确认UCA1作为miR-134的ceRNA,并验证其下游对LAMC2及PI3K/AKT通路的影响。

通过RNAInter和GEO数据库预测并结合;双荧光素酶报告基因实验验证UCA1与miR-134的直接结合;在巨噬细胞中过表达UCA1或同时敲低LAMC2,通过RT-qPCR和Western blot检测LAMC2、PI3K、AKT及p-AKT表达。

3

验证OSCC-CSC-sEVs通过转移UCA1促进巨噬细胞M2极化

确定OSCC-CSC-sEVs是否通过UCA1促进M2极化。

将sh-UCA1处理或未处理的Cal27-CSC-sEVs与巨噬细胞共培养,检测M2标志物和CD206+CD11b+细胞比例;同时用oe-UCA1和sh-LAMC2处理巨噬细胞验证LAMC2介导作用。

4

评估OSCC-CSC-sEVs对CD4+ T细胞功能的影响

检测M2极化的巨噬细胞对CD4+ T细胞增殖和IFN-γ产生的影响。

将不同处理的巨噬细胞与CD4+ T细胞共培养,通过CFSE稀释法检测增殖,通过流式细胞术检测IFN-γ+细胞比例。

5

体内验证OSCC-CSC-sEVs对肿瘤生长和免疫抑制的作用

在裸鼠异种移植模型中验证UCA1/LAMC2轴对肿瘤形成和免疫的调控。

将Cal27细胞和不同处理的巨噬细胞皮下接种裸鼠,定期尾静脉注射sEVs,腹腔注射T细胞,28天后测量肿瘤体积和重量,并通过流式检测肿瘤组织中CD206+CD11b+巨噬细胞和脾脏中IFN-γ+CD4+ T细胞比例。

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
DMEM培养基ProcellPM150210A
胎牛血清Beijing ZEPING Bioscience & Technologies Co., Ltd.15950-017
RPMI-1640完全培养基ProcellPM150110B
DMEM/F-12培养基Gibco#12500-062
N-2添加剂Gibco#17502048
重组人碱性成纤维细胞生长因子PeproTech#100-18B
表皮生长因子PeproTech#AF-100-15
青霉素----
链霉素----
磁激活细胞分选系统Miltenyi Biotec GmbH130-092-545
无sEV血清VivaCellC38010050
透射电子显微镜Hitachi Co., Ltd.H-7650
NanoSight LM10仪器NanoSight Ltd.LM10
佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯MedChemExpressHY-18739
PHK67Sigma-AldrichMINI67
DAPIBeyotimeC1005
pmirGLO载体BioVector3577193
双荧光素酶报告基因检测系统PromegaE1910
FITC-CD4抗体ProteinTech Group Inc.FITC-65143
CD206抗体BD Bioscience550889
CD11b抗体BD Bioscience746572
Fc阻断抗体BD Biosciences564219
活/死细胞染色试剂盒Thermo Fisher ScientificL34963
固定/透化试剂Thermo Fisher Scientific88-8823-88
PE-干扰素-γ抗体BD Bioscience554552
FACSCalibur流式细胞仪BD Bioscience--
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0028
聚偏二氟乙烯膜Bio-Rad1620177
CD81抗体Abcamab232390
CD63抗体Abcamab134045
钙联蛋白抗体Abcamab133615
LAMC2抗体--BA3650
PI3K抗体--A01517-2
AKT抗体--A00024
磷酸化AKT抗体--BM4762
辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔IgG二抗Abcamab6721
GAPDH抗体AbbkineA01021
电化学发光反应液Beyotime1705062
ImageQuant LAS 4000 C成像仪General Electric Company--
TRIzol 试剂Thermo Fisher Scientific16096020
逆转录试剂盒TakaraRR047A
Poly(A)加尾检测试剂盒Sangon BiotechB532451
LightCycler 480 实时荧光定量PCR仪Roche--
SYBR Green I 预混液Roche--
Transwell小室(8 μm孔径)Corning3422
Matrigel基质胶Becton, Dickinson and Company356234
倒置荧光显微镜NikonTE2000

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
细胞培养与OSCC-CSC分离
Cal27细胞系和THP-1细胞培养条件,CD133+CD44+细胞分选方法及验证
阅读提示:Materials and Methods 2.1
sEVs提取与鉴定
差速离心参数(300×g 10分钟,2000×g 10分钟,10000×g 30分钟,110000×g 2小时),sEV浓度及纯度验证
阅读提示:Materials and Methods 2.3
巨噬细胞极化诱导
PMA浓度(100 ng/mL),处理时间(48小时),sEV共培养浓度(20 μg/mL)和时间(24小时)
阅读提示:Materials and Methods 2.4.1
基因操作
慢病毒感染分组(oe-NC、oe-UCA1、sh-NC、sh-LAMC2等),MOI或感染条件
阅读提示:Materials and Methods 2.2
流式细胞术检测
抗体稀释比例(CD206 1:50,CD11b 1:50,CD4 1:50),孵育条件(4°C 30分钟),门控策略
阅读提示:Materials and Methods 2.7
Transwell实验
细胞密度(3×10^5 cells/mL),处理时间(24小时),Matrigel包被浓度
阅读提示:Materials and Methods 2.10
体内动物实验
小鼠品系(BALB/C裸鼠)、年龄(6周)、分组(每组6只)、细胞接种量(1×10^6)、sEV注射剂量(5 μg/mL)和频率(每3天)、T细胞注射时间(第10天)和剂量(1×10^6)、观察时间(28天)
阅读提示:Materials and Methods 2.11
统计方法
两组比较使用独立样本t检验,多组比较使用单因素方差分析,重复测量方差分析及Tukey事后检验,p<0.05为显著
阅读提示:Materials and Methods 2.12