ARID1A缺失诱导多形核骨髓源性抑制细胞趋化并促进前列腺癌进展

ARID1A loss induces polymorphonuclear myeloid-derived suppressor cell chemotaxis and promotes prostate cancer progression.

作者信息Ni Li, Qiuli Liu, Ying Han, Siyu Pei, Bisheng Cheng, Junyu Xu, Xiang Miao, Qiang Pan, Hanling Wang, Jiacheng Guo, Xuege Wang, Guoying Zhang, Yannan Lian, Wei Zhang, Yi Zang, Minjia Tan, Qintong Li, Xiaoming Wang, Yichuan Xiao, Guohong Hu, Jun Jiang, Hai Huang, Jun Qin
PMID36435834
发布时间2022-11-26
DOI10.1038/s41467-022-34871-9

实验完整度

高

包含GEMM、细胞系、类器官、患者样本和移植瘤模型,并涵盖功能验证、机制验证和体内干预。

主要模型

PtenPC−/−; Arid1aPC−/−小鼠模型 Myc-CaP细胞系 C4-2细胞系 人前列腺癌组织微阵列

重点核对

前列腺上皮特异性敲除Arid1a与Pten缺失的基因型(ProbasinCre介导) PMN-MDSC定义为CD45+ CD11b+ F4/80low Ly6G+ Ly6Clow TNF-α处理浓度(20 ng/ml)和时长 JSH-23剂量(体外5 μM,体内2 mg/kg) 抗Ly6G抗体(克隆1A8)处理方案

摘要

慢性炎症和免疫抑制微环境促进前列腺癌(PCa)进展并降低对免疫检查点阻断(ICB)疗法的反应。然而,这两个事件如何以及在何种程度上协同尚不清楚。在此,我们表明ARID1A是SWI/SNF染色质重塑复合物的一个亚基,在炎症诱导的IKKβ激活下游发挥作用,以塑造免疫抑制性肿瘤微环境(TME)。前列腺特异性缺失Arid1a与Pten缺失协同加速前列腺肿瘤发生。我们确定多形核骨髓源性抑制细胞(PMN-MDSCs)是导致免疫逃逸的主要浸润免疫细胞类型,并揭示中和PMN-MDSCs可限制Arid1a缺陷肿瘤的进展。机制上,炎症信号激活IKKβ磷酸化ARID1A,通过β-TRCP导致其降解。ARID1A下调反过来沉默A20去泛素化酶(NF-κB信号的关键负调控因子)的增强子,从而释放CXCR2配体介导的MDSC趋化。重要的是,我们的结果支持抗NF-κB抗体或靶向CXCR2与ICB联合用于晚期PCa的治疗策略。总之,我们的发现强调IKKβ/ARID1A/NF-κB反馈轴整合炎症和免疫抑制以促进PCa进展。

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
ARID1A缺失如何通过调控肿瘤微环境促进前列腺癌进展,以及炎症信号与免疫抑制之间的协同机制。
核心机制
炎症信号激活IKKβ磷酸化ARID1A,通过β-TRCP促进其降解;ARID1A下调沉默A20增强子,激活NF-κB信号,上调CXCR2配体(CXCL2/CXCL3),招募PMN-MDSCs,形成免疫抑制微环境。
主要证据
基于前列腺上皮特异性敲除小鼠、细胞系(Myc-CaP, C4-2)、ATAC-seq、ChIP-seq、RNA-seq、CyTOF和FACS等实验,证明ARID1A缺失导致PMN-MDSC浸润和免疫逃逸,并加速肿瘤进展。
研究意义
作者提出IKKβ/ARID1A/NF-κB反馈轴是连接炎症与免疫抑制的关键,为晚期前列腺癌联合NF-κB抑制和免疫检查点阻断治疗提供了临床前依据。

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

ARID1A表达与前列腺癌临床相关性分析

评估ARID1A在前列腺癌中的表达水平及其与患者预后的关联。

对前列腺癌组织微阵列进行免疫组化染色,分析ARID1A表达与Gleason评分、PSA水平及生化复发的关系。

2

前列腺特异性敲除Arid1a小鼠模型建立及表型分析

研究Arid1a缺失对Pten缺失前列腺癌进展的影响。

通过ProbasinCre介导的前列腺上皮特异性敲除,构建Pten/ARid1a双敲除小鼠,观察生存、前列腺体积、组织学分级和转移情况。

3

免疫细胞浸润谱分析

鉴定Arid1a缺失肿瘤中免疫细胞组成变化,特别是MDSC亚群。

使用CyTOF和FACS对3月龄小鼠前列腺肿瘤进行免疫分型,检测CD45+细胞中PMN-MDSC、CD8+ T细胞等比例。

4

PMN-MDSC功能验证(中和实验)

验证PMN-MDSC是否介导Arid1a缺失促进肿瘤进展的作用。

使用抗Ly6G抗体(克隆1A8)在体内中和PMN-MDSC,观察肿瘤体积、组织学和免疫细胞变化。

5

分子机制研究:NF-κB信号通路激活验证

确定ARID1A缺失是否通过NF-κB信号促进MDSC趋化。

通过免疫印迹检测p-P65水平,RNA-seq和RT-qPCR分析NF-κB靶基因表达,以及使用NF-κB抑制剂JSH-23处理验证功能。

6

染色质分析:ATAC-seq和ChIP-seq

阐明ARID1A缺失对染色质可及性和增强子活性的影响。

对Myc-CaP细胞(WT和Arid1a KO)进行ATAC-seq和ChIP-seq(H3K27ac, BRG1等),整合分析差异区域和基因表达。

7

A20增强子功能验证

验证ARID1A是否通过调控A20增强子影响NF-κB信号。

使用CRISPRa和CRISPRi激活或抑制A20增强子,观察NF-κB活性和肿瘤生长变化。

8

IKKβ磷酸化ARID1A及其降解机制研究

阐明炎症信号如何导致ARID1A蛋白降解。

通过免疫共沉淀、体外激酶实验、突变体和泛素化分析,证明IKKβ磷酸化ARID1A Ser1316/1320,并招募β-TRCP介导泛素化降解。

9

体内验证ARID1A磷酸化突变体的功能

验证ARID1A磷酸化位点对其促肿瘤功能的重要性。

将Arid1aMut(磷酸化失活)Myc-CaP细胞移植到FVB小鼠,观察肿瘤生长和免疫浸润。

10

联合治疗策略评估

评估NF-κB抑制与免疫检查点阻断联合治疗对ARID1A缺陷肿瘤的效果。

在PtenPC−/−; Arid1aPC−/−小鼠中,单独或联合给予JSH-23和抗PD1/CTLA4抗体,评估肿瘤进展。

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
RPMI 1640培养基----
DMEM培养基----
胎牛血清----
肿瘤坏死因子-α----
MG132Selleck ChemicalS2619s
JSH-23MedChemExpressHY-13982
SB225002MedChemExpressHY-16711
RS504393MedChemExpressHY-15418
恩杂鲁胺MedKoo Biosciences201821
ARID1A抗体Cell Signaling Technology12354S
CD8抗体Abcamab189926
CD15抗体Abcamab220182
P65抗体Cell Signaling Technology8242S
Ly6G抗体BioLegend127601
Ki67抗体Cell Signaling Technology12202
CD16/CD32抗体BioLegend156604
IFNγ抗体BioLegend505806
细胞活化剂BioLegend423303
蛋白酶抑制剂混合物Roche--
抗Flag M2琼脂糖Sigma--
TRIzol试剂Invitrogen--
HiScript II Q RT SuperMixVazyme--
FastStart通用SYBR Green预混液Roche--
QuantStudio 7 Flex实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
胶原酶II型Life Technologies17101-015
TrypLE消化液Gibco12605-010
基质胶----
小鼠肿瘤解离试剂盒Miltenyi Biotec130-096-730
红细胞裂解液BioLegend420301
CD8+ T细胞分离试剂盒Miltenyi Biotec130-104-075
CXCL2 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0019c
CXCL3 ELISA试剂盒Beijing BioRab Technology Co. Ltd.ZN2584
IFN-γ ELISA试剂盒Senxiong Biotech--
脂质体转染试剂Invitrogen--
Opti-MEM培养基----
ARID1A抗体(用于免疫印迹)Sigma-AldrichHPA005456
BRG1抗体Abcamab110641
BAF155抗体Santa Cruz Biotechnologysc-365543X
ARID1B抗体Cell Signaling Technology92964S
H3K27ac抗体Cell Signaling Technology8173S
H3K4me1抗体Cell Signaling Technology5326
H3K4me3抗体Cell Signaling Technology9751S
Nextera DNA文库制备试剂盒--FC-121-1031
NEBNext高保真2X PCR预混液NEBM0541L
Illumina HiSeq 2500测序仪Illumina--

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
小鼠遗传模型
基因型(PtenPC−/−; Arid1aPC−/−)及Cre株系(ProbasinCre),小鼠背景(C57BL/6),年龄(3和4月龄),伦理批准。
阅读提示:Methods: Animal models and experiment assays
细胞系处理
细胞系(C4-2, Myc-CaP)培养条件(培养基、FBS浓度),TNF-α处理浓度(20 ng/ml)和时间点,抑制剂浓度(JSH-23 5 μM, SB225002 0.1 μM, RS504393 0.2 μM)。
阅读提示:Methods: Cell culture and Reagent and immunotherapy
PMN-MDSC鉴定
PMN-MDSC标记(CD45+ CD11b+ F4/80low Ly6G+ Ly6Clow),FACS抗体克隆和荧光染料,Fc阻断(CD16/CD32),样本处理(胶原酶消化)。
阅读提示:Methods: Lymphocyte staining and flow cytometry
染色质分析
ATAC-seq细胞数(50,000),Tn5酶量,ChIP-seq抗体(BRG1, H3K27ac等)及使用量(10 μg),测序平台。
阅读提示:Methods: ATAC-seq and data analysis; ChIP-seq and data analysis
治疗实验
治疗剂量和方案(JSH-23每日灌胃2 mg/kg,SB225002隔日腹腔注射2 mg/kg,抗PD1/CTLA4每周两次200 μg),治疗起始时间(肿瘤体积100 mm³或2.5月龄),动物数量。
阅读提示:Methods: Reagent and immunotherapy