溶瘤腺病毒通过调节4T1原位小鼠模型中的肿瘤微环境协同增强抗PD-L1和抗CTLA-4免疫治疗

Oncolytic adenoviruses synergistically enhance anti-PD-L1 and anti-CTLA-4 immunotherapy by modulating the tumour microenvironment in a 4T1 orthotopic mouse model.

作者信息Huan Zhang, Weimin Xie, Yuning Zhang, Xiwen Dong, Chao Liu, Jing Yi, Shun Zhang, Chunkai Wen, Li Zheng, Hua Wang
PMID34561555
发布时间2022-05
DOI10.1038/s41417-021-00389-3

实验完整度

研究包含体内小鼠模型、体外共培养实验、流式细胞术、多重免疫荧光和RT-PCR等验证层级,且包括功能验证和机制验证。

主要模型

4T1原位乳腺癌小鼠模型 4T1、EMT-6和MDA-MB-231细胞系 小鼠脾细胞和人类外周血淋巴细胞共培养体系

重点核对

4T1细胞注射剂量:6.0×10^5细胞 溶瘤病毒给药剂量:2.5×10^10 VPs,瘤内注射 抗体给药剂量:抗PD-L1 10 mg/kg,抗CTLA-4 4 mg/kg,腹腔注射 治疗时间:第7天和第10天病毒给药,第8、11、14天抗体给药 肿瘤体积测量:使用公式宽度^2×长度/2

摘要

三阴性乳腺癌(TNBC)仍然缺乏有效的治疗策略。临床数据表明,由于免疫抑制性肿瘤微环境(TME),大量TNBC患者无法从单一免疫检查点抑制剂(ICI)治疗中获益。因此,联合免疫治疗是克服这一局限性的替代方法。在本研究中,我们将两种溶瘤腺病毒与ICI联合用于治疗原位小鼠模型中的TNBC。采用组织病理学分析和免疫组织化学以及多重免疫荧光分析TME。使用流式细胞术检测外周血和脾的免疫表型。在裂解上清液和脾细胞的共培养系统中,溶瘤腺病毒介导的免疫活性支持了联合治疗机制的体外研究。我们的结果表明,溶瘤腺病毒与抗程序性细胞死亡配体1(抗PD-L1)和抗细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4(抗CTLA-4)(aPC)的组合可显著抑制TNBC模型中的肿瘤生长并延长生存期。联合治疗通过招募CD8+ T细胞和记忆T细胞、减少调节性T细胞和肿瘤相关巨噬细胞的数量,并促进巨噬细胞从M2向M1表型极化以调节TME,从而协同增强抗肿瘤效果。rAd.GM方案比rAd.Null治疗表现更好。此外,aPC有效阻断溶瘤病毒诱导的PD-L1和CTLA-4上调。这些发现表明,溶瘤腺病毒可以重编程免疫抑制性TME,而ICI可以通过降低免疫检查点分子的表达来预防溶瘤病毒治疗后的免疫逃逸。我们的结果为临床联合免疫治疗提供了一种相互增强的策略。

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
溶瘤腺病毒与抗PD-L1和抗CTLA-4联合治疗是否能有效抑制三阴性乳腺癌的生长并延长生存期,其机制是否涉及肿瘤微环境的调节?
核心机制
溶瘤腺病毒(特别是rAd.GM)通过重编程免疫抑制性肿瘤微环境,招募CD8+ T细胞和记忆T细胞,减少Treg和肿瘤相关巨噬细胞,并使巨噬细胞从M2向M1极化;同时,ICI(aPC)阻断溶瘤病毒诱导的PD-L1和CTLA-4上调,防止免疫逃逸。
主要证据
在4T1原位模型中,rAd.GM+aPC联合治疗显著抑制肿瘤生长、延长生存期并减少肺转移;多重免疫荧光显示CD8+ T细胞增加、Treg减少、巨噬细胞M2向M1极化;流式细胞术显示外周血和脾中CD8+ T细胞和记忆T细胞增加。
研究意义
本研究首次表明溶瘤腺病毒(尤其rAd.GM)联合aPC可能成为治疗三阴性乳腺癌的新策略,为临床联合免疫治疗提供了理论依据。

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

建立4T1原位乳腺癌小鼠模型

模拟人三阴性乳腺癌的肿瘤生长和转移特性,用于评估治疗效果。

将6.0×10^5个4T1细胞注射到BALB/c小鼠的乳腺脂肪垫中,建立原位肿瘤模型。

2

治疗分组与给药方案

比较单一疗法与联合疗法对肿瘤生长和生存期的影响。

荷瘤小鼠随机分为对照组、rAd.Null、rAd.GM、aPC、rAd.GM+aPC和rAd.Null+aPC组;在第7天和第10天瘤内注射病毒,第8、11、14天腹腔注射抗体。

3

评估肿瘤生长与生存期

测定联合治疗对肿瘤体积、重量和生存率的改善情况。

定期测量肿瘤体积,终点称重肿瘤,并记录生存时间。

4

评估肿瘤肺转移情况

检测联合治疗对肿瘤转移的抑制作用。

终点处取肺组织进行H&E染色,计数转移灶。

5

分析肿瘤组织凋亡和坏死

验证治疗促进肿瘤细胞凋亡和坏死的作用。

对肿瘤组织进行H&E染色观察坏死,并通过免疫组化检测caspase-3表达。

6

分析肿瘤微环境免疫浸润和巨噬细胞极化

探索联合治疗对TME免疫细胞组成和极化状态的影响。

使用多重免疫荧光染色检测T细胞亚群、TAM、PD-L1和CTLA-4表达。

7

检测肿瘤组织中免疫相关基因表达

评价治疗对Th1/Th2细胞因子、趋化因子和细胞毒性基因表达的影响。

提取肿瘤组织RNA,通过RT-PCR检测IL-2, IFN-γ, TGF-β, CXCL10, granzyme B, perforin等基因表达。

8

分析外周血和脾的免疫表型

评估治疗引起的系统性免疫应答。

在不同时间点收集外周血,终点收集脾,用流式细胞术分析CD8+ T、Treg、记忆T和TIE细胞比例。

9

体外免疫激活实验

验证溶瘤腺病毒在体外激活免疫细胞的能力。

感染4T1、EMT-6和MDA-MB-231细胞,收集裂解上清液与脾细胞或人淋巴细胞共培养,检测免疫细胞激活和基因表达。

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。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证分子表达变化
验证免疫效应
验证机制链路
评估体内效果
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Gibco--
RPMI 1640培养基Gibco--
胎牛血清Gemini--
PE-抗小鼠CD3抗体BioGems--
FITC-抗小鼠CD4抗体BioGems--
APC-抗小鼠CD8抗体BioGems--
APC-抗小鼠CD25抗体BioGems--
PE-抗小鼠FoxP3抗体BioGems--
APC-抗小鼠CD44抗体BioGems--
PE-Cy7-抗小鼠CD62L抗体BioGems--
PE-抗小鼠CD197抗体BioGems--
抗小鼠caspase-3抗体CST9662S
Opal多重免疫组化系统PerkinElmerNEL811001KT
抗CD4抗体CST25229
抗CD25/IL-2Rα抗体CST12653
抗FOXP3抗体CST12653
抗CD44抗体CST37259
抗CD8抗体Abcamab217344
抗CD62L抗体Abcamab264045
抗CD68抗体CST97778
抗CD16抗体CST73741
抗CD274/PD-L1抗体CST64988
抗CD163抗体Abcamab182422
抗CD152L/CTLA-4抗体Abcamab237712
DAPIPerkinElmer--
PE-抗小鼠CD274抗体Tonbo Biosciences50-1243
PerCP-Cy5.5-抗小鼠CD3抗体BioGems--
PE-抗小鼠CD279 (PD-1)抗体BioGems--
PE-抗人CD274 (PD-L1)抗体Biolegend329705
PE-抗人CD8抗体Biolegend344705
StarScript II第一链cDNA合成试剂盒(含gDNA去除剂)GenStar--
RealStar Green Fast Mixture(含ROX II)GenStar--
ABI 7500快速系统Applied Biosystems--
BALB/c小鼠北京维通利华实验动物技术有限公司--

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
细胞系来源和培养条件
阅读提示:Materials and methods, Cell lines
动物模型建立
小鼠品系、年龄、细胞注射数量和部位
阅读提示:Materials and methods, Animals and Tumour models
治疗给药
病毒和抗体剂量、给药途径和时间
阅读提示:Materials and methods, Tumour models and treatment regimens
免疫表型分析
外周血和脾采集时间点、抗体组合
阅读提示:Materials and methods, Immunophenotype analysis
多重免疫荧光
抗体克隆号和稀释度
阅读提示:Materials and methods, Multiplex immunofluorescence staining
基因表达分析
引物序列、内参基因
阅读提示:Materials and methods, mRNA expression of various genes and Table 1