INHBA通过抑制IFN-γ信号通路促进肿瘤生长并诱导对PD-L1阻断的耐药性

INHBA promotes tumor growth and induces resistance to PD-L1 blockade by suppressing IFN-γ signaling.

作者信息Fang-Lin Li, Long-Hua Gu, Yong-Liang Tong, Run-Qiu Chen, Shi-Yi Chen, Xiao-Lu Yu, Nan Liu, Jiang-Ling Lu, Yuan Si, Jian-Hua Sun, Jing Chen, Yi-Ru Long, Li-Kun Gong
PMID39223366
发布时间2025-02
DOI10.1038/s41401-024-01381-x

实验完整度

主要模型

小鼠结肠癌CT26细胞皮下移植瘤模型 小鼠黑色素瘤B16细胞皮下移植瘤模型 小鼠乳腺癌4T1细胞皮下移植瘤模型 小鼠结直肠癌MC38细胞皮下移植瘤模型

重点核对

肿瘤细胞中INHBA过表达或敲低对肿瘤生长的影响(CT26、MC38、B16、4T1模型) 抗PD-L1抗体(atezolizumab)治疗对肿瘤生长和T细胞浸润的影响(剂量150 μg/dose,每3天一次) IFN-γ信号通路关键分子(p-STAT1、PD-L1、CXCL9、CXCL10)的表达变化 IFNGR1表达在INHBA过表达或敲低时的变化 garetosmab(抗激活素A抗体)单独或联合atezolizumab对肿瘤生长的影响

摘要

抑制素βA(INHBA)及其同二聚体激活素A对免疫应答和肿瘤进展的调节具有多效性作用,但肿瘤是否释放激活素A以调节抗肿瘤免疫仍不确定。在本研究中,我们探讨了肿瘤内源性INHBA对癌变、肿瘤免疫和PD-L1阻断的作用及机制。对TCGA数据库的生物信息学分析显示,INHBA表达水平在33种癌症类型中升高,包括乳腺癌(BRCA)和结肠腺癌(COAD)。此外,生存分析也证实INHBA表达与多种癌症患者的预后呈负相关。我们证明Inhba的功能获得或缺失不改变结直肠癌CT26细胞的体外生长,但对小鼠肿瘤模型(包括CT26、MC38、B16和4T1模型)有显著影响。通过使用TIMER 2.0工具,我们发现大多数癌症类型中,肿瘤中Inhba表达与CD4+ T和CD8+ T细胞的浸润呈负相关。在CT26荷瘤小鼠中,肿瘤INHBA的过表达消除了PD-L1抗体atezolizumab的抗肿瘤效果,而INHBA缺陷增强了atezolizumab的疗效。我们发现肿瘤INHBA显著下调干扰素-γ(IFN-γ)信号通路。肿瘤INHBA过表达导致IFN-γ诱导的PD-L1表达降低,导致对抗PD-L1治疗的反应性差。另一方面,IFN-γ刺激的趋化因子(包括C-X-C基序趋化因子9(CXCL9)和10(CXCL10))分泌减少,损害效应T细胞向肿瘤微环境(TME)的浸润。此外,激活素A特异性抗体garetosmab改善了抗肿瘤免疫,其与抗PD-L1抗体atezolizumab的组合显示出优于garetosmab或atezolizumab单药治疗的治疗效果。我们证明INHBA和激活素A通过抑制IFN-γ信号通路参与抗肿瘤免疫,可被认为是提高PD-1/PD-L1阻断反应率的潜在靶点。

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
肿瘤内源性INHBA是否通过调节抗肿瘤免疫影响肿瘤进展及PD-L1阻断的疗效,其具体机制如何?
核心机制
INHBA通过下调肿瘤细胞IFNGR1表达,抑制IFN-γ信号通路,进而减少IFN-γ诱导的PD-L1表达和CXCL9/CXCL10分泌,导致T细胞浸润减少及PD-L1阻断耐药。
主要证据
利用TCGA数据分析、多种小鼠肿瘤模型(CT26等)、体外细胞实验、RNA-seq、流式细胞术、ELISA等证明INHBA抑制IFN-γ信号并影响PD-L1和趋化因子,且garetosmab治疗可增强抗PD-L1疗效。
研究意义
INHBA和激活素A可作为提高PD-1/PD-L1阻断治疗反应率的潜在靶点,garetosmab与抗PD-L1抗体联合具有临床治疗潜力。

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

临床数据分析

探究INHBA在多种癌症中的表达及其与预后的关系。

利用TCGA数据库和GEPIA软件分析33种癌症类型中INHBA表达差异及生存相关性,并利用TIMER 2.0分析免疫细胞浸润相关性。

2

体外细胞增殖实验

检测INHBA对肿瘤细胞体外生长的影响。

对CT26等细胞进行INHBA过表达或敲低,利用CCK-8试剂盒检测细胞增殖。

3

体内肿瘤模型验证

验证INHBA对肿瘤生长的影响是否依赖T细胞。

将INHBA过表达或敲低的CT26、MC38、B16、4T1细胞皮下注射至免疫正常小鼠或裸鼠,观察肿瘤生长并分析免疫细胞浸润。

4

免疫细胞清除实验

确定CD4+和CD8+ T细胞在INHBA介导的肿瘤进展中的作用。

用抗CD4和抗CD8α抗体清除免疫细胞,观察对肿瘤生长的影响。

5

抗PD-L1治疗实验

检测INHBA对PD-L1阻断治疗效果的影响。

对荷瘤小鼠给予atezolizumab(抗PD-L1抗体)治疗,评估肿瘤生长和T细胞浸润。

6

转录组测序及通路分析

探索INHBA影响肿瘤免疫的分子通路。

对肿瘤组织和TIL进行RNA-seq,分析差异表达基因和信号通路富集,重点关注IFN-γ信号通路。

7

体外IFN-γ信号通路验证

验证INHBA对IFN-γ信号通路的影响。

用IFN-γ刺激对照或INHBA过表达肿瘤细胞,检测STAT1磷酸化及下游基因表达(Cd274, Cxcl9, Cxcl10等)和细胞凋亡。

8

IFNGR表达检测

探究INHBA影响IFN-γ信号的机制。

通过RT-qPCR、流式细胞术检测IFNGR1、IFNGR2等表达。

9

趋化因子分泌检测

验证INHBA对CXCL9和CXCL10分泌的影响。

用ELISA检测肿瘤细胞培养上清或肿瘤组织中的CXCL9和CXCL10含量。

10

T细胞迁移实验

验证INHBA抑制的趋化因子分泌对T细胞迁移的影响。

用肿瘤细胞条件培养基进行transwell迁移实验,检测活化T细胞的迁移率。

11

抗激活素A抗体治疗

评估抗激活素A抗体对肿瘤生长和抗PD-L1疗效的影响。

给予荷瘤小鼠garetosmab(抗激活素A抗体)单独或联合atezolizumab治疗。

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MeilunbioMA0212
RPMI-1640培养基MeilunbioMA0215
青霉素/链霉素Gibco15140122
胎牛血清Life Technologies10100147
嘌呤霉素MeilunbioMA0318
pSPAX2质粒YoubioVT1444
pMD2.G质粒YoubioVT1443
pLVX-puro载体YoubioVT1465
pLVX-mINHBA-puro过表达载体YoubioG132770
pLV-EGFP-Scramble_shRNA载体VectorBuilderVB010000-0009mxc
pLV-EGFP-shInhba载体VectorBuilderVB900048-2616uaf
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo FisherL3000150
慢病毒浓缩试剂盒GenomeditechGM-040801
TRIzol试剂Yeasen10606ES60
逆转录试剂盒ABclonalRK20428
2×SYBR Green快速qPCR预混液ABclonalRK21203
抗CTLA-4抗体BioXcellBE0032
阿替利珠单抗Sanyou BioCHA083
加雷妥单抗Sanyou BioCHA401
人IgG4Sanyou BioCOA001
抗CXCR3抗体BioXcellBE0249
抗IFN-γ抗体BioXcellBE0055
抗CD4抗体BioXcellBE0119
抗CD8α抗体BioXcellBE0061
IV型胶原酶Yeasen40510ES60
透明质酸酶Yeasen20426ES60
75微米尼龙网Dakewe7061011
淋巴细胞分离液Dakewe7211011
红细胞裂解液Yeasen40401ES60
抗CD16/CD32抗体BD Biosciences553141
BD Cytofix/Cytoperm固定破膜缓冲液BD Biosciences554714
白细胞活化混合物BD Biosciences550583
ACEA NovoCyte流式细胞仪----
NovoExpress软件--1.6.1
干扰素γGenscriptZ02916
RIPA裂解液BeyotimeP0013C
PVDF膜Merck MilliporeIPVH00010
抗STAT1抗体ABclonalA19563
抗磷酸化STAT1-Y701抗体ABclonalAP0054
抗β-肌动蛋白抗体ABclonalA12289
辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔IgGABclonalAS014
ECL化学发光试剂Yeasen36208ES60
CCK-8试剂盒Yeasen40203ES60
SpectraMax酶标仪Molecular Devices--
膜联蛋白V-FITC和PI凋亡检测试剂盒Yeasen40302ES20
小鼠T细胞分离试剂盒Stemcell19851
抗CD3单克隆抗体BD Biosciences553057
小鼠IL-2GenscriptZ02764
带3微米PET膜的Transwell装置LABSELECT14322
细胞计数分析仪BodBoge--
小鼠INHBA ELISA试剂盒JianglaibioJL34309
小鼠CXCL9 ELISA试剂盒JianglaibioJL20226
小鼠CXCL10 ELISA试剂盒JianglaibioJL13372
BV650标记的大鼠抗小鼠CD274抗体BD Biosciences740614
BV421标记的大鼠抗小鼠CD119抗体BD Biosciences740032
仓鼠抗小鼠IFNGR2单克隆抗体R&D SystemsMAB773
AF488标记的抗仓鼠IgGThermo FisherA78963

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
CT26、MC38、B16、4T1、HEK-293T细胞来源;培养条件(DMEM或RPMI-1640,10% FBS,1% P/S,37°C,5% CO2);细胞传代次数(不超过15代)
阅读提示:Materials and methods: Cell lines
质粒构建与病毒包装
慢病毒包装质粒(pSPAX2, pMD2.G)及载体(pLVX-puro, pLVX-mINHBA-puro, pLV-EGFP-Scramble_shRNA, pLV-EGFP-shInhba);shRNA靶序列;转染试剂Lipofectamine 3000及用量
阅读提示:Materials and methods: Plasmids and viruses; Construction of stable cell lines
体内肿瘤模型
小鼠品系(BALB/c, C57BL/6, BALB/c裸鼠)和年龄(6-8周);皮下接种细胞数(5×10^5-1×10^6);肿瘤体积计算公式;安乐死终点
阅读提示:Materials and methods: Mice; Tumor models using transgenic tumor cells; Figure legends for Fig. 1
药物处理
各药物剂量(如atezolizumab 150 μg/剂量,garetosmab 100 μg/剂量,anti-IFN-γ 400 μg/剂量起始等);给药途径(腹腔或瘤周);给药时间点(肿瘤体积达到200 mm³后开始,每2-3天一次)
阅读提示:Materials and methods: In vivo treatment studies; Figure 2b, 7a
免疫细胞清除
抗CD4和抗CD8α抗体的剂量(150 μg/只)及注射时间(注射肿瘤前第-2天,第0天,第4天,第8天)
阅读提示:Materials and methods: Immune cell depletion study
流式表型分析
肿瘤消化酶(collagenase IV, hyaluronidase)浓度;孵育时间(表面标记20分钟,细胞内标记30分钟);细胞刺激条件(1×10^6细胞用2 μL白细胞活化混合物刺激4小时)
阅读提示:Materials and methods: Immunophenotype analysis
体外IFN-γ刺激实验
IFN-γ浓度(100 ng/mL用于Western blot和RT-qPCR;200 ng/mL用于凋亡实验);刺激时间(0,1,2小时用于Western blot;24小时用于PD-L1和ELISA;48小时用于迁移实验)
阅读提示:Materials and methods: Western blot analysis; Apoptosis assays; Other in vitro cell assays; ELISAs; In vitro T cell migration assays
RNA-seq分析
肿瘤组织量(约30 mg);测序平台(BGI);差异表达阈值(fold-change≥2, FDR≤0.05)
阅读提示:Materials and methods: RNA-Seq
统计分析
统计检验方法(Student's t test, one-way/two-way ANOVA, Tukey's multiple comparisons test, Kaplan-Meier survival analysis);样本量(n值在图例中注明);随机化但非盲法
阅读提示:Materials and methods: Statistical analysis