经次氯酸处理的肿瘤细胞分泌物在蜂毒肽水凝胶中递送可增强癌症免疫治疗

Secretions from hypochlorous acid-treated tumor cells delivered in a melittin hydrogel potentiate cancer immunotherapy.

作者信息Yuhan Zhou, Ting Ye, Chengzhi Ye, Chao Wan, Siyue Yuan, Yushuai Liu, Tianyu Li, Fagang Jiang, Jonathan F Lovell, Honglin Jin, Jing Chen
PMID34820587
发布时间2021-07-24
DOI10.1016/j.bioactmat.2021.07.019

实验完整度

文献包含体外细胞实验、体内动物模型、功能验证(细胞毒性、免疫细胞活化)及机制验证(TBK1/IRF3磷酸化),证据层级完整。

主要模型

B16-F10黑色素瘤细胞 B16-LUC黑色素瘤细胞 C57BL/6小鼠皮下黑色素瘤模型

重点核对

HOCl处理浓度:70 μmol/L,处理4小时,细胞密度8×10^5/mL HOCl-CDS水凝胶制备:10 mg MELR肽溶于1 mL含0.9% NaCl和HOCl-CDS的混合液,4°C过夜 体内治疗剂量:瘤内注射50 μL HOCl-CDS水凝胶(含1 mg MELR和4×10^6 B16-F10细胞/鼠),共3次,间隔3天 抗PD-1联合治疗:腹腔注射100 μg/剂,共4剂,间隔2天 B16-F10接种量:5×10^5细胞/鼠皮下注射

摘要

自体肿瘤细胞和细胞源性分泌物(CDS)可诱导抗肿瘤免疫反应。细胞培养和处理的条件影响CDS,细胞损伤改变其组成和功能。在本研究中,我们生成了暴露于正常培养条件、缺氧、顺铂、放疗、光动力疗法或次氯酸(HOCl)的肿瘤细胞来源的CDS。在体外,与通过缺氧、顺铂、放疗或光动力疗法产生的CDS相比,HOCl-CDS对树突状细胞和巨噬细胞表现出最强的刺激作用。为了提高HOCl-CDS在肿瘤部位的活性,我们将HOCl-CDS装载到蜂毒肽包封的水凝胶支架中。当瘤内注射时,HOCl-CDS水凝胶促进肿瘤细胞死亡、细胞毒性T淋巴细胞浸润和肿瘤相关巨噬细胞向M1表型的重编程。该水凝胶抑制肿瘤生长并延长了携带B16-F10黑色素瘤小鼠的生存期。此外,水凝胶递送的HOCl-CDS增强了免疫检查点阻断的抗肿瘤效果。这些结果强调了CDS生成方法和递送方法对于改善癌症免疫治疗的重要性。

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
如何通过优化肿瘤细胞分泌物(CDS)的生成条件和递送方式来增强癌症免疫治疗的效果?
核心机制
HOCl诱导肿瘤细胞坏死,释放免疫刺激性DAMPs(ATP、HMGB1)和细胞因子/趋化因子(如TNF-α、IL-1α),激活DC成熟和M1巨噬细胞极化,并通过cGAS-STING通路(TBK1/IRF3磷酸化)增强免疫应答。
主要证据
体外实验中,HOCl-CDS处理BMDCs显著上调CD80和CD86,且HOCl-CDS水凝胶激活TBK1/IRF3磷酸化;体内实验中,HOCl-CDS水凝胶瘤内注射促进CTL浸润和M1-TAM极化,抑制B16-F10黑色素瘤生长并延长小鼠生存期。
研究意义
该研究提出一种基于HOCl-CDS水凝胶的局部免疫治疗策略,可增强抗PD-1的疗效,为黑色素瘤等实体瘤的联合免疫治疗提供了新方向。

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

制备不同来源的CDS

比较不同处理(缺氧、DDP、放疗、PDT、HOCl)对肿瘤细胞CDS的免疫刺激作用的影响。

B16-F10细胞分别进行缺氧(94% N2, 5% CO2, 1% O2,48h)、DDP(40 μmol/L,48h)、放疗(20 Gy)、PDT(1 μg/mL Ce6,12h,660 nm激光1.5 W/cm2,1min,再培养48h)、HOCl(70 μmol/L,4h)处理,收集培养基,离心去碎片,超滤浓缩获得CDS。

2

评估CDS对DC和巨噬细胞的体外免疫刺激作用

筛选出免疫刺激作用最强的CDS类型。

用不同CDS处理BMDCs和BMDMs 24小时,通过流式细胞术检测DC成熟标志(CD80、CD86)和巨噬细胞极化标志(CD86、CD206)。

3

表征HOCl-CDS水凝胶的物理性质

验证HOCl-CDS水凝胶的形成、微结构、流变学性质及缓释能力。

通过TEM观察水凝胶纳米纤维形貌;流变学测试存储模量G'和损耗模量G'';体内荧光成像评估Dye标记的HOCl-CDS溶液和水凝胶的释放动力学。

4

评估HOCl-CDS水凝胶的体外抗肿瘤和免疫激活效应

验证HOCl-CDS水凝胶对肿瘤细胞的直接杀伤作用及其对DC和巨噬细胞的免疫调节作用。

用CCK-8法检测水凝胶对B16-F10细胞的毒性;用BMDCs和BMDMs检测免疫激活,包括流式细胞术和Western blot检测TBK1/IRF3磷酸化。

5

评估HOCl-CDS水凝胶的体内抗肿瘤效果

验证HOCl-CDS水凝胶在黑色素瘤小鼠模型中的治疗作用及安全性。

B16-F10细胞皮下接种建立肿瘤模型,瘤内注射PBS、MELR水凝胶、HOCl-CDS或HOCl-CDS水凝胶,监测肿瘤生长和生存期;进行血常规、生化分析和组织学检测。

6

评估HOCl-CDS水凝胶的体内免疫激活

验证HOCl-CDS水凝胶能否促进DC成熟、M1-TAM极化和T细胞浸润。

治疗后第8天,流式细胞术检测淋巴结中mDC比例、肿瘤浸润CD45+细胞、Th1和CTL比例、TAM极化(CD86和CD206)。

7

评估抗PD-1联合HOCl-CDS水凝胶的抗肿瘤效果

验证HOCl-CDS水凝胶是否能增强抗PD-1的治疗效果。

B16-F10荷瘤小鼠分别用PBS、抗PD-1、HOCl-CDS水凝胶、抗PD-1+HOCl-CDS水凝胶处理,监测肿瘤生长和肿瘤重量,流式检测肿瘤内Th1和CTL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
RADA24-蜂毒肽融合肽Bankpeptide Ltd.--
RADA24肽Bankpeptide Ltd.--
RPMI-1640培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
Hank's平衡盐溶液----
Amicon Ultra-15超滤离心管Millipore--
顺铂Sigma--
Ce6光敏剂----
磷钨酸----
CCK-8试剂盒BiosharpBS350B
Triton X-100----
粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子PeproTech--
巨噬细胞集落刺激因子PeproTech--
白细胞介素-4PeproTech--
白细胞介素-13PeproTech--
增强型ATP检测试剂盒Beyotime--
HMGB-1 ELISA试剂盒CUSABIOE08225
TNF-α ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0049c
IL-1α ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0036c
GM-CSF ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0032c
M-CSF ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M2445c
MIP-3α ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0013c
MIP-1α ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0007c
ENA78 ELISA试剂盒Cloud-CloneSEA860Mu
CD40L ELISA试剂盒Cloud-CloneSEA119Mu
MCP-1 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M3001
IL-12/p70 ELISA试剂盒CUSABIOE04600
IL-2 ELISA试剂盒CUSABIOE04627
TGF-β1 ELISA试剂盒CUSABIOE04726
PGE2 ELISA试剂盒CUSABIOE07966
IL-6 ELISA试剂盒CUSABIOE04639
MicroElute总RNA提取试剂盒OMEGAR6831-01
HiScript III RT SuperMix用于qPCR(+gDNA wiper)Vazyme--
AceQ通用SYBR qPCR预混液Vazyme--
RIPA裂解液----
蛋白酶抑制剂混合物----
磷酸酶抑制剂混合物----
抗p-TBK1抗体Cell Signaling TechnologyD52C2
抗TBK1抗体Cell Signaling Technology3013
抗p-IRF3抗体Cell Signaling TechnologyD601
抗IRF3抗体Cell Signaling TechnologyD83B9
NcmECL Ultra化学发光底物NCM Biotech--
抗PD-1抗体BioXcellBE0146
佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯Abcam--
莫能菌素钠盐Biolegend--
离子霉素PeproTech--
CD11c抗体BiolegendN418
CD80抗体Biolegend16-10A1
CD86抗体BiolegendGL-1
CD45抗体Biolegend30-F11
CD11b抗体BiolegendM1/70
F4/80抗体BiolegendBM8
CD206抗体BiolegendC068C2
CD3e抗体Biolegend145-2C11
CD4抗体BiolegendGK1.5
CD8a抗体Biolegend53-6.7
IFN-γ抗体BiolegendXMG1.2
萤火虫荧光素Thermo Life103404-75-7
ReadLink™ Rapid iFluor™ 750抗体标记试剂盒AAT Bioquest1250
GraphPad Prism 7.0----

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
CDS制备
HOCl处理浓度、时间、细胞密度;超滤条件(截留分子量3 kDa,离心5000×g 20分钟);蛋白浓度测定方法
阅读提示:见Methods 2.3节
水凝胶制备
MELR肽浓度(10 mg/mL)、溶剂(0.9% NaCl)、孵育温度和时间(4°C过夜)
阅读提示:见Methods 2.4节
体外免疫刺激实验
BMDC诱导浓度(GM-CSF 20 ng/mL)、巨噬细胞M2极化条件(IL-4和IL-13 20 ng/mL)、处理时间(24h)
阅读提示:见Methods 2.9节
体内动物实验
B16-F10接种量(5×10^5/鼠)、治疗剂量、给药途径和次数、抗PD-1剂量和频率、肿瘤体积测量方法
阅读提示:见Methods 2.14节
流式细胞术
抗体克隆号、刺激条件(PMA、离子霉素、莫能菌素浓度和处理时间)、染色方案
阅读提示:见Methods 2.15节