血管紧张素转换酶2识别免疫热肿瘤,提示血管紧张素-(1-7)可作为乳腺癌化疗和免疫治疗的增敏剂

Angiotensin-converting enzyme 2 identifies immuno-hot tumors suggesting angiotensin-(1-7) as a sensitizer for chemotherapy and immunotherapy in breast cancer.

作者信息Jie Mei, Yun Cai, Rui Xu, Xinqian Yu, Xu Han, Miaomiao Weng, Lingyan Chen, Tao Ma, Tianshu Gao, Fei Gao, Tiansong Xia, Yichao Zhu, Yan Zhang
PMID36284262
发布时间2022-10-25
DOI10.1186/s12575-022-00177-9

实验完整度

包含TCGA和METABRIC生物信息学分析、TMA免疫组化验证、细胞实验(ACE2过表达)、BALB/c小鼠模型药效评估以及患者血浆样本分析,涉及多个独立证据层级和功能验证。

主要模型

BALB/c小鼠4T1乳腺癌移植瘤模型 MDA-MB-231细胞系 乳腺癌组织微阵列(TMA) 接受新辅助化疗的乳腺癌患者血浆样本

重点核对

ACE2表达高低分组(中位数截断值) Ang-1-7给药剂量(1 mg/kg,皮下注射) 多西他赛给药剂量(10 mg/kg,腹腔注射) 抗PD-1抗体给药剂量(200 μg,腹腔注射) TMA队列中ACE2表达与CD8+ T细胞浸润和PD-L1表达的相关性

摘要

背景:血管紧张素转换酶2(ACE2)已知是一种肿瘤抑制因子,在大多数癌症中低表达。ACE2在乳腺癌(BC)中的表达模式和作用尚未被深入阐明。方法:基于从癌症基因组图谱(TCGA)下载的RNA测序(RNA-seq)数据,进行了系统的泛癌分析,以评估ACE2的表达模式和免疫学作用。评估了ACE2表达与BC肿瘤微环境(TME)中免疫学特征的相关性。评估了ACE2在预测治疗方案反应中的作用。此外,在BALB/c小鼠BC模型上评估了ACE2产物血管紧张素-(1-7)(Ang-1-7)对化疗和免疫治疗的药效学作用。另外,收集了接受新辅助化疗的BC患者的血浆样本,并进行了Ang-1-7表达水平与新辅助化疗反应的相关性分析。结果:与癌旁组织相比,ACE2在BC组织中低表达。有趣的是,在BC中ACE2与免疫调节因子、肿瘤浸润免疫细胞(TIICs)、癌症免疫循环、免疫检查点和肿瘤突变负荷(TMB)显示出最高的相关性。此外,高水平的ACE2表明对内分泌治疗反应低,而对化疗、抗ERBB治疗、抗血管生成治疗和免疫治疗反应高。在小鼠模型中,Ang-1-7使小鼠BC对化疗和抗PD-1免疫治疗增敏,显示出其显著的抗肿瘤作用。此外,高血浆Ang-1-7水平与新辅助化疗的更好反应相关。结论:ACE2识别BC中的免疫热肿瘤,其酶产物Ang-1-7通过重塑TME使BC对化疗和免疫治疗增敏。

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
ACE2在乳腺癌中的表达模式及其免疫学作用,以及其产物Ang-1-7是否能增敏化疗和免疫治疗
核心机制
ACE2通过其酶产物Ang-1-7重塑肿瘤微环境,将“冷”肿瘤转变为“热”肿瘤,从而增敏化疗和免疫治疗
主要证据
TCGA和METABRIC数据的生物信息学分析显示ACE2与免疫特征相关;TMA验证ACE2高表达与CD8+ T细胞浸润和PD-L1表达增加相关;小鼠模型中Ang-1-7增强化疗和抗PD-1疗效并增加CD3+和CD8+ T细胞浸润;患者血浆Ang-1-7水平与新辅助化疗反应正相关
研究意义
ACE2可能是识别乳腺癌免疫学特征的有前景的生物标志物,其酶产物Ang-1-7可作为潜在的抗肿瘤药物

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

泛癌分析ACE2表达和免疫相关性

评估ACE2在不同癌症中的表达模式及其与免疫特征的相关性

基于TCGA RNA-seq数据,分析ACE2表达,并计算其与免疫调节因子、TIICs、免疫检查点和TMB的相关性

2

验证ACE2与乳腺癌免疫表型的关系

验证ACE2表达与乳腺癌炎症性TME和免疫表型的关联

在TCGA-BC和METABRIC队列中,根据ACE2表达中位数分组,比较免疫调节因子、TIICs浸润、癌症免疫循环活性、免疫检查点表达、T细胞炎症评分、TMB、MMR缺陷状态和IPS评分

3

组织微阵列验证

在临床样本中验证ACE2表达与免疫表型和临床特征的关系

对包含125例乳腺癌和15例癌旁组织的TMA进行IHC染色,评估ACE2、CD8和PD-L1表达,并根据CD8+ T细胞空间分布划分免疫表型

4

体外功能实验

评估ACE2过表达对乳腺癌细胞增殖和PD-L1表达的影响

在MDA-MB-231细胞中过表达ACE2,通过CCK-8、qPCR和Western blot检测细胞增殖和PD-L1表达

5

小鼠模型药效评估

评估Ang-1-7对化疗和免疫治疗的增敏作用

在BALB/c小鼠4T1移植瘤模型中,使用Ang-1-7、多西他赛、抗PD-1单药或联合治疗,监测肿瘤体积和重量,并检测肿瘤组织中CD3+和CD8+ T细胞浸润及细胞因子表达

6

患者血浆样本分析

评估血浆Ang-1-7水平与新辅助化疗反应的关系

收集30例接受多西他赛新辅助化疗的乳腺癌患者化疗前后血浆,ELISA检测Ang-1-7水平,并与Miller-Payne标准评估的反应进行相关性分析

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
Leibovitz's L-15培养基KeyGEN BioTECH--
DMEM培养基KeyGEN BioTECH--
胎牛血清Hyclone--
Lipofectamine 3000试剂Invitrogen--
TRIzol试剂Invitrogen--
一步法TB Green™ PrimeScript™ RT-PCR试剂盒IITaKaRa--
核浆蛋白提取试剂盒KeyGEN BioTECH--
ACE2抗体Abcamab15348
PD-L1抗体ProteinTech17952-1-AP
Tubulin抗体ProteinTech10094-1-AP
ACE2抗体Abcamab15348
CD8抗体AbcartaPA067
PD-L1抗体GeneTechGT2280
Aperio数字病理切片扫描仪----
Ang-1-7 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H5518
血管紧张素-(1-7)MedChemExpressHY-12403
多西他赛AladdinD107320
PD-1抗体BioXCellBE0273
CD8抗体ABclonalA11856
CD3抗体ProteinTech17617-1-AP
IFN-γ ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0048
CXCL9 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0020
CXCL10 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0021
TGF-β1 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-0162
IL-10 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0046
OlyVIA玻片扫描仪----

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
组学数据获取
TCGA和METABRIC数据集版本、样本量、数据标准化处理
阅读提示:Methods中“Public datasets retrieval”部分
ACE2表达分组
ACE2表达中位数截断值(50% cutoff)
阅读提示:Methods中“Assessment of the immunological features in TME of BC”部分
免疫细胞浸润评估
五种算法(TIMER、EPIC、MCP-counter、quanTIseq、TISIDB)的参数设置
阅读提示:Methods中“Assessment of the immunological features in TME of BC”部分
TMA IHC
TMA芯片编号(HBreD050Bc01和HBreD090Bc03)、样本量、抗体稀释度、评分标准(IRS)
阅读提示:Methods中“Immunohistochemistry and semi-quantitative evaluation”部分
细胞实验
ACE2过表达质粒转染浓度、转染时间、CCK-8检测时间点
阅读提示:Methods中“Cell culture and plasmid transfection”、“Cell Counting Kit-8 (CCK-8) assay”部分
动物实验
小鼠品系、周龄、体重、细胞接种量、给药剂量和频率、治疗终点
阅读提示:Methods中“Mouse BC model and pharmacodynamic evaluation”部分
血浆样本分析
患者纳入标准、化疗方案、血浆采集时间点、ELISA重复数、Miller-Payne评估标准
阅读提示:Methods中“Clinical samples”和“Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)”部分