治疗性外泌体疫苗通过介导肿瘤微环境增强癌症免疫治疗

Therapeutic exosomal vaccine for enhanced cancer immunotherapy by mediating tumor microenvironment.

作者信息Fangfang Lv, Huifang Liu, Gaoqian Zhao, Erman Zhao, Hongyu Yan, Ruijun Che, Xinjian Yang, Xiaohan Zhou, Jinchao Zhang, Xing-Jie Liang, Zhenhua Li
PMID35024580
期刊iScience
发布时间2021-12-18
DOI10.1016/j.isci.2021.103639

实验完整度

包含体外细胞实验(极化、吞噬、T细胞活化)、miRNA测序与KEGG通路分析、动物肿瘤模型及转移模型,并进行了功能与机制验证。

主要模型

B16-OVA黑色素瘤移植瘤模型 B16-OVA肺癌转移模型 RAW264.7细胞系 原代腹腔巨噬细胞

重点核对

LPS极化浓度为100 ng/mL,处理12小时 OVA浓度为0.1 mg/mL,孵育24小时 疫苗注射剂量为10^10个外泌体/只,经尾静脉注射 细胞系包括B16-OVA、RAW264.7和Jurkat(克隆E6-1)

摘要

免疫学;免疫应答;细胞生物学

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
探究通过将肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)极化至M1表型来改善免疫抑制微环境,并以此增强肿瘤疫苗免疫治疗效果的可行性。
核心机制
M1-Exos通过下调Wnt信号通路(关键蛋白β-Catenin、c-Myc、Cyclin D1表达降低)将M2型巨噬细胞极化为M1型,从而缓解免疫抑制,增强抗肿瘤免疫应答。
主要证据
体外实验显示M1-Exos和M1OVA-Exos处理RAW264.7可增加CD80、降低CD206,并增强抗原提呈和T细胞活化;动物实验中M1OVA-Exos显著抑制B16-OVA肿瘤生长和肺转移,延长生存期,并通过IHC、FCM、ELISA等证实CD4+ T、CD8+ T、NK细胞浸润增加,促炎细胞因子升高、IL-10降低。
研究意义
作者提出M1OVA-Exos可作为治疗性肿瘤疫苗,通过极化TAMs增强免疫治疗,并提及未来可提取患者肿瘤抗原与M1-Exos结合用于临床治疗。

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

原代巨噬细胞的提取与鉴定

获取并确认原代巨噬细胞的身份和吞噬能力。

通过腹腔灌洗提取C57BL/6小鼠原代巨噬细胞,进行墨汁吞噬实验,并用CLSM和FCM检测F4/80和CD68的表达。

2

M1巨噬细胞的极化与OVA抗原负载

将原代巨噬细胞极化为M1表型,并使其内吞OVA抗原。

用LPS(100 ng/mL)刺激巨噬细胞12小时诱导M1极化,然后与OVA(0.1 mg/mL)孵育24小时,使巨噬细胞内化OVA抗原。用FITC标记的OVA验证内吞。

3

M1OVA-Exos的分离与表征

分离并验证M1OVA-Exos的物理化学特性及标志物表达。

收集经OVA刺激的M1巨噬细胞培养上清,通过超滤和超速离心分离外泌体;使用TEM、DLS、NTA表征形态、粒径、浓度和zeta电位;通过WB和FCM检测外泌体标志物CD63、CD81、Tsg101及OVA抗原。

4

体外验证M1OVA-Exos对巨噬细胞的极化和免疫激活作用

评估M1OVA-Exos能否极化巨噬细胞为M1表型,并增强抗原提呈和T细胞活化。

将M1OVA-Exos与RAW264.7共孵育,检测CD80/CD206表达;与B16-OVA共培养后检测SIINFEKL表达;与Jurkat细胞共孵育后检测CD4+和CD8+ T细胞比例。

5

机制研究:miRNA测序与Wnt信号通路验证

阐明M1-Exos极化巨噬细胞至M1表型的分子机制。

对M0-Exos和M1-Exos进行miRNA测序,KEGG分析显示与Wnt通路相关;通过WB和CLSM检测RAW264.7中β-Catenin、c-Myc、Cyclin D1的表达变化。

6

体内抗肿瘤效果评估

验证M1OVA-Exos在B16-OVA荷瘤小鼠中的抗肿瘤效果和安全性。

皮下接种B16-OVA细胞建立小鼠模型,随机分5组,分别尾静脉注射PBS、OVA、M0-Exos、M1-Exos、M1OVA-Exos,每两天测量肿瘤体积和体重,记录生存期;通过H&E、TUNEL染色评估肿瘤凋亡和组织损伤。

7

体内免疫调节分析

评估M1OVA-Exos对肿瘤微环境中免疫细胞浸润和细胞因子水平的影响。

通过IHC、FCM和WB分析肿瘤组织中CD80、CD206、CD4、CD8、CD161的表达及iNOS、Arg-1水平;通过ELISA检测血清细胞因子(IL-6、IL-10、IL-12、TNF-α、IFN-γ)和OVA抗体滴度。

8

体内抗转移效果评估

验证M1OVA-Exos对B16-OVA黑色素瘤肺转移的抑制作用。

建立皮下肿瘤模型后,尾静脉注射B16-OVA细胞模拟循环肿瘤细胞,分组治疗,记录生存期,20天后取肺部组织,计数肺结节并H&E、IHC分析。

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
APC抗小鼠F4/80抗体Biolegend123115
AF488抗小鼠CD68抗体Biolegend137011
PE抗小鼠CD80抗体Biolegendbs-1479R-PE
FITC抗小鼠CD206抗体Biolegendbs-23178R-FITC
兔抗iNOS抗体Biossbs-2072R
兔抗Arg-1抗体Biossbs-8585R
兔抗CD81抗体Biossbsm-51378M
兔抗CD63抗体Biossbs-23032R
Tsg101兔多克隆抗体Proteintech28283-1-AP
兔抗β-catenin/AF594抗体Biossbs-1165R-AF594
兔抗β-catenin多克隆抗体Biossbs-1165R
兔抗c-Myc多克隆抗体Biossbs-24507R
兔抗Cyclin D1多克隆抗体Biossbs-20596R
SIINFEKL肽结合H-2Kb单克隆抗体,PE标记Thermo Fisher Scientific12-5743-82
PE抗小鼠CD8a抗体Biolegend162303
PE抗小鼠CD4抗体Biolegend100407
脂多糖SolarbioL8880
FITC标记OVABiossbs-0283P-FITC
ECL Western印迹底物试剂盒abcamab65623
小鼠IL-10 ELISA试剂盒Biossbsk12007
小鼠IL-6 ELISA试剂盒Biossbsk12004
小鼠IL-12 ELISA试剂盒Biossbsk12020
小鼠IFN-γ ELISA试剂盒Biossbsk12001
小鼠TNF-α ELISA试剂盒Biossbsk12002
Jurkat, 克隆E6-1Procell Life Science & Technology Co., LtdCL-0129
小鼠:C57BL/6Vital River Experimental Animal Technology Co., Ltd--

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
原代巨噬细胞提取
C57BL/6小鼠周龄(6-10周),腹腔灌洗步骤,离心条件1000 rpm 5 min
阅读提示:STAR★Methods: Primary cell cultures
M1极化
LPS浓度100 ng/mL,刺激时间12小时
阅读提示:STAR★Methods: Method details: The preparation of M1-like macrophages carrying OVA
OVA负载
OVA浓度0.1 mg/mL,孵育时间24小时
阅读提示:STAR★Methods: Method details: The preparation of M1-like macrophages carrying OVA
外泌体分离
超滤离心管截留分子量100 kDa,离心条件4500×g、10,000×g、100,000×g,时间顺序
阅读提示:STAR★Methods: Method details: The isolation and characterization of M1OVA-Exos
体外极化实验
RAW264.7细胞接种浓度1×10^5 cells/mL,处理组(PBS、OVA、M0-Exos、M1-Exos、M1OVA-Exos)的剂量和时间(文中未明确说明)
阅读提示:STAR★Methods: Method details: M1OVA-Exos polarizes RAW264.7 to M1-like macrophages in vitro
体内抗肿瘤实验
B16-OVA细胞接种量5×10^5 cells/只(100 μL),尾静脉注射次数及剂量(OVA 100 μg,外泌体10^10个/只),分组及每组小鼠数量10只
阅读提示:STAR★Methods: Method details: Animal treatments and antitumor effect
肺转移模型
B16-OVA细胞尾静脉注射时间(皮下接种后一周),每组8只小鼠,治疗周期20天
阅读提示:STAR★Methods: Method details: M1OVA-Exos inhibits lung metastasis