EPDR1通过抑制TRIM21依赖性IkB激酶-β的泛素化促进PD-L1表达和肿瘤免疫逃逸

EPDR1 promotes PD-L1 expression and tumor immune evasion by inhibiting TRIM21-dependent ubiquitylation of IkappaB kinase-β.

作者信息Xiaoyu Qian, Jin Cai, Yi Zhang, Shengqi Shen, Mingjie Wang, Shengzhi Liu, Xiang Meng, Junjiao Zhang, Zijian Ye, Shiqiao Qiu, Xiuying Zhong, Ping Gao
PMID39152265
期刊EMBO J
发布时间2024-10
DOI10.1038/s44318-024-00201-6

实验完整度

包含体外细胞实验(共培养、Western blot、Co-IP、pull-down、ChIP)、小鼠模型(YAP5SA诱导、皮下移植瘤)及临床样本分析,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

HepG2人肝癌细胞系 Hepa 1-6小鼠肝癌细胞系 YAP5SA诱导的小鼠肝癌模型 皮下移植瘤小鼠模型

重点核对

EPDR1在HCC组织中的表达水平 EPDR1与TRIM21的结合及其对IKBKB泛素化的影响 NF-κB信号通路的激活状态 CD8+ T细胞的耗竭标志物(PD-1, TIM-3)和效应分子(IFNγ, GzmB) PD-L1的表达水平

摘要

虽然免疫检查点阻断(ICB)在临床癌症治疗中显示出前景,但其疗效仅在有限的患者亚群中观察到,且调控肿瘤细胞对ICB内在和获得性耐药的潜在机制仍知之甚少。在这里,我们确定了室管膜素相关蛋白1(EPDR1)是PD-L1表达和肿瘤免疫逃逸的重要肿瘤内在调节因子。EPDR1在肝细胞癌中的异常表达与免疫抑制相关。机制上,EPDR1与E3连接酶TRIM21结合,并破坏其与IκB激酶-β的相互作用,抑制其泛素化和自噬体降解,增强NF-κB介导的PD-L1转录激活。此外,我们通过小鼠肝癌模型验证了EPDR1介导CD8+ T细胞耗竭并促进肿瘤进展。另外,我们在人和小鼠肝癌样本中观察到EPDR1与PD-L1表达呈正相关。总之,我们的研究揭示了EPDR1在协调肿瘤免疫逃逸和癌症进展中的先前未被认识的作用。

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
肿瘤内在的EPDR1如何调控PD-L1表达及肿瘤免疫逃逸?
核心机制
EPDR1结合E3连接酶TRIM21,破坏TRIM21与IKBKB的相互作用,抑制IKBKB的泛素化和自噬降解,增强NF-κB介导的PD-L1转录激活。
主要证据
通过体外共培养、Western blot、Co-IP、pull-down、ChIP实验以及小鼠肝癌模型和临床样本分析,证实EPDR1通过TRIM21-IKBKB-NF-κB通路促进PD-L1表达和CD8+ T细胞耗竭。
研究意义
该研究揭示了PD-L1调控的新机制,并提出EPDR1作为肝癌免疫治疗(尤其是PD-L1抑制剂联合治疗)的潜在靶点。

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

分析EPDR1在肝癌中的表达与临床相关性

确定EPDR1在肝癌中的表达变化及其与患者预后的关联

分析TCGA肝癌数据集,检测人HCC组织及YAP5SA小鼠模型中EPDR1的mRNA和蛋白水平,并进行Kaplan-Meier生存分析。

2

评估EPDR1对肿瘤生长的影响

验证EPDR1在体内是否促进肿瘤生长

将过表达mEPDR1的Hepa 1-6细胞皮下注射到裸鼠和免疫正常C57BL/6小鼠中,测量肿瘤体积和重量。

3

分析EPDR1对CD8+ T细胞耗竭的影响

研究EPDR1是否通过影响CD8+ T细胞功能促进免疫逃逸

使用YAP5SA诱导的小鼠肝癌模型和体外共培养实验,通过流式细胞术检测CD8+ T细胞的耗竭标志物(PD-1, TIM-3)和效应分子(IFNγ, GzmB)。

4

验证CD8+ T细胞在EPDR1促肿瘤作用中的必要性

确定CD8+ T细胞是否是EPDR1介导肿瘤生长所必需

使用抗CD8中和抗体处理接种mEPDR1或EV的Hepa 1-6细胞的小鼠,比较肿瘤生长差异。

5

鉴定EPDR1调控PD-L1表达的机制

阐明EPDR1如何调控PD-L1表达

通过RNA-seq和KEGG通路富集分析、Western blot、ChIP实验检测NF-κB通路的变化;通过LC-MS/MS蛋白质组学鉴定EPDR1相互作用蛋白;通过Co-IP和pull-down验证EPDR1与TRIM21及TRIM21与IKBKB的相互作用;通过泛素化实验检测IKBKB的泛素化水平。

6

验证EPDR1-TRIM21-PD-L1轴在体内的功能

证明EPDR1-TRIM21-PD-L1轴在体内促进肿瘤免疫逃逸

构建PD-L1敲低或TRIM21过表达的Hepa 1-6细胞移植瘤模型,检测肿瘤生长和CD8+ T细胞耗竭情况;使用抗PD-L1中和抗体或NF-κB抑制剂BAY11-7082处理,观察对肿瘤生长和免疫细胞的影响。

7

临床样本中验证EPDR1与PD-L1的相关性

确证EPDR1-PD-L1轴在人类肝癌中的相关性

通过免疫组化检测人肝癌组织中EPDR1、PD-L1、p65和CD8的表达,进行相关性分析。

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
DMEM培养基Thermo Fisher Scientific12800-017
胎牛血清Biological Industries04-001-1ACS
青霉素-链霉素溶液Biological Industries03-031-1B
0.25%胰蛋白酶Biological IndustriesB03-050-1A
Opti-MEM培养基Thermo Fisher Scientific31985-088
重组人TNFαProteintechHZ-1014
BAY11-7082MCEHY-13453
3-甲基腺嘌呤MCEHY-19312
小鼠抗β-肌动蛋白抗体Proteintech60008-1-Ig
兔抗EPDR1抗体Thermo Fisher ScientificPA5-50404
兔抗TRIM21抗体Cell Signaling Technology92043S
兔抗p65抗体Cell Signaling Technology8242T
兔抗磷酸化p65抗体Cell Signaling Technology3003T
兔抗IKBKB抗体Proteintech15649-1-AP
兔抗PD-L1抗体Proteintech28076-1-AP
小鼠抗Flag-M2抗体SigmaF1804
小鼠抗HA抗体Proteintech51064-2-AP
兔抗Calnexin抗体Proteintech10427-2-AP
HRP标记抗兔二抗Bio-Rad170-6515
HRP标记抗小鼠二抗Bio-Rad170-6516
CoraLite488标记山羊抗小鼠IgG(H+L)ProteintechSA00013-1
CoraLite594标记山羊抗小鼠IgG(H+L)ProteintechSA00013-4
纯化抗小鼠CD3ε抗体Biolegend100302
纯化抗小鼠CD28抗体Biolegend122002
抗小鼠CD16/32抗体BD Biosciences553142
小鼠CD45.2抗体Biolegend104
小鼠F4/80抗体BiolegendBM8
小鼠CD11b抗体BD HerizonM1/70
小鼠Gr-1抗体BD HerizonRB6-8C5
小鼠MHC II抗体BiolegendM5/114.15.2
小鼠NK1.1抗体BiolegendPK136
小鼠CD3e抗体Biolegend17A2
小鼠CD4抗体BiolegendGK1.5
小鼠CD8抗体Biolegend54-6.7
小鼠PD-1抗体Biolegend29F.1A12
小鼠CD19抗体Biolegend6D5
小鼠CD3e抗体Biolegend500A2
小鼠CD4抗体BiolegendRM4-5
小鼠IFN-γ抗体BiolegendXMG1.2
小鼠TNF-α抗体BiolegendMP6-XT22
小鼠颗粒酶B抗体BiolegendQA16A02
小鼠Tim3抗体BiolegendRMT3-23
小鼠LAG3抗体BiolegendC9B7W
小鼠PD-L1抗体Biolegend29E.2A3
人PD-L1抗体Biolegend10F.9G2
人CD45抗体Biolegend2D1
人CD3抗体BiolegendOKT3
人CD8a抗体BiolegendHIT8a
人PD-1抗体BiolegendNAT105
人TIM-3抗体BiolegendA18087E
人LAG3抗体Biolegend11C3C65
人IFN-γ抗体BiolegendW19227A
人TNF-α抗体BiolegendMAb11
人颗粒酶B抗体BiolegendQA18A28
InVivoMAb抗小鼠PD-L1抗体BioXcellBE0101
InVivoMAb抗小鼠CD8抗体BioXcellBE0061
InVivoMAb大鼠IgG2b同型对照BioXcellBE0090
小鼠抗人PD-L1抗体BioXcellBE0383
嘌呤霉素Sigma-AldrichP8833-100 mg
聚凝胺Sigma-AldrichH9268-5 G
蛋白酶抑制剂混合物Sigma-Aldrich5056489001
蛋白A/G琼脂糖珠Thermo Fisher Scientific53133
Trizol试剂Thermo Fisher Scientific15596-018
T4连接酶Thermo Fisher Scientific15224017
CD8(TIL)磁珠Miltenyi Biotech130-116-478
细胞刺激混合物(500×)Thermo Fisher00-4970-93
IV型胶原酶Sigma-AldrichC5138-1G
无连接酶克隆系统abmGoodE001-5-B
小鼠IL-2Proteintech212-12
人IL-2PeproTechAF-200-02-50
HiScript II第一链cDNA合成试剂盒VazymeR211-02
AceQ® qRT-PCR SYBR® Green预混液VazymeQ111-03
2× Taq预混液(含染料)VazymeP112-03
Percoll分离液Cytiva17089109
人CD8磁珠Miltenyi Biotech130-045-201
Dynabeads™人T细胞激活磁珠CD3/CD28Miltenyi Biotech130-091-441

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:HepG2 (ATCC HB-8065), PLC (ATCC CRL-8024), Hepa 1-6 (ATCC CRL-1830), HEK293T (Wuhan Pricella Biotechnology CL-0005);培养基:DMEM + 10% FBS + 1% 青霉素-链霉素
阅读提示:Methods: Cell culture and reagents; Reagents and tools table
蛋白表达检测
抗体:抗EPDR1 (Thermo PA5-50404), 抗TRIM21 (CST 92043S), 抗p65 (CST 8242T), 抗PD-L1 (Proteintech 28076-1-AP)等;内参:β-actin, GAPDH, Lamin B
阅读提示:Methods: Western blotting assay; Reagents and tools table
基因敲低
shRNA序列(针对人/鼠EPDR1、TRIM21、PD-L1),PLKO.1载体,嘌呤霉素筛选浓度0.5 μg/ml
阅读提示:Methods: Plasmids and established stable cells; Reagents and tools table
体外共培养
CD8+ T细胞分离(小鼠脾脏或人PBMC),激活条件(抗CD3/抗CD28,IL-2),肿瘤细胞与T细胞共培养比例和时间
阅读提示:Methods: Coculture experiment
动物模型
小鼠品系:BALB/c裸鼠、C57BL/6J;细胞接种数量(2×10^6皮下,3×10^5肝门静脉);YAP5SA诱导模型(质粒剂量2mg/kg,PB转座酶0.8mg/kg,尾静脉注射)
阅读提示:Methods: Animal studies; Figure legends 1F, 2A
免疫分析
流式抗体:抗PD-1、TIM-3、IFNγ、GzmB等;单细胞悬液制备;刺激条件(细胞刺激混合物)
阅读提示:Methods: Flow cytometry; Figure legends 2E, 2G
机制实验
Co-IP抗体:抗Flag、抗HA;泛素化实验需3-MA (10 mM)处理;ChIP实验使用EZ-ChIP Kit
阅读提示:Methods: Immunoprecipitation, Ubiquitination assay, ChIP-qRT-PCR assay