干扰素刺激的中性粒细胞作为免疫治疗反应的预测因子

Interferon-stimulated neutrophils as a predictor of immunotherapy response.

作者信息Madeleine Benguigui, Tim J Cooper, Prajakta Kalkar, Sagie Schif-Zuck, Ruth Halaban, Antonella Bacchiocchi, Iris Kamer, Abhilash Deo, Bar Manobla, Rotem Menachem, Jozafina Haj-Shomaly, Avital Vorontsova, Ziv Raviv, Chen Buxbaum, Petros Christopoulos, Jair Bar, Michal Lotem, Mario Sznol, Amiram Ariel, Shai S Shen-Orr, Yuval Shaked
PMID38181798
发布时间2024-02-12
DOI10.1016/j.ccell.2023.12.005

实验完整度

研究包含体外细胞实验、小鼠肿瘤模型、体内过继转移实验、临床患者队列及公共数据验证,并通过流式、scRNA-seq、功能实验等验证机制与预测能力。

主要模型

4T1乳腺癌小鼠模型 EMT6乳腺癌小鼠模型 RENCA肾细胞癌小鼠模型 LLC肺癌小鼠模型

重点核对

4T1P和4T1M细胞系的突变状态及对anti-PD1的应答差异 小鼠肿瘤模型中anti-PD1给药剂量(100μg/只,每周两次,持续2周) 患者PBMC中Ly6Ehi中性粒细胞的流式检测门控策略 STING通路抑制剂H151的处理浓度(20μM) IFNα和IFNγ的体外诱导浓度(各10 ng/ml)

摘要

缺乏可靠且高度可预测的生物标志物仍然是免疫肿瘤学中的主要障碍。在本研究中,Benguigui等人发现了一种有前景的新生物标志物:干扰素刺激的Ly6Ehi中性粒细胞——其在小鼠和患者血液中的频率与跨癌症类型的免疫治疗结局密切相关。

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
寻找能够预测免疫治疗反应的血液生物标志物,并探究其机制。
核心机制
肿瘤内在STING信号通路激活导致IFN产生,诱导Ly6Ehi中性粒细胞,这些细胞通过IL-12b依赖性机制激活细胞毒性CD8+ T细胞,从而增强对anti-PD1治疗的反应。
主要证据
在小鼠4T1模型中,Ly6Ehi中性粒细胞在抗PD1治疗前即可区分应答和非应答小鼠;在人类NSCLC和黑色素瘤患者队列中,Ly6Ehi中性粒细胞频率与治疗反应显著相关(AUC≈0.9)。
研究意义
Ly6Ehi中性粒细胞作为跨癌种、跨物种的功能性生物标志物,可能通过液体活检进行检测,为免疫治疗反应预测提供新工具。

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

建立具不同免疫原性的肿瘤模型

生成对anti-PD1反应不同的肿瘤克隆,以模拟免疫治疗反应差异。

通过化学诱变剂MNNG处理亲本细胞系,得到4T1、LLC和RENCA的突变克隆,并在体内验证其对anti-PD1的反应。

2

筛选免疫治疗反应相关的免疫细胞亚群

在肿瘤微环境中寻找与anti-PD1反应相关的髓系细胞亚群。

从4T1P和4T1M肿瘤中分离GR1+细胞,进行单细胞RNA测序,分析差异丰度并识别差异表达基因。

3

表征Ly6Ehi中性粒细胞的特征

确证Ly6Ehi中性粒细胞是IFN刺激的细胞状态,并验证其作为生物标志物的潜力。

通过轨迹分析、RNA velocity和基因模块分析,发现Ly6Ehi中性粒细胞处于终末分化状态,表达IFN刺激基因;在肿瘤和血液中通过流式技术检测Ly6Ehi中性粒细胞的比例。

4

验证Ly6Ehi中性粒细胞的功能

评估Ly6Ehi中性粒细胞是否具有克服anti-PD1抵抗的功能。

在体外用IFNα/γ诱导GR1+细胞产生Ly6Ehi中性粒细胞,并过继转移到携带非应答4T1肿瘤的小鼠中,与anti-PD1联合使用,评估肿瘤生长。

5

解析Ly6Ehi中性粒细胞产生的机制

确定肿瘤内在STING信号通路是否通过IFN诱导Ly6Ehi中性粒细胞。

比较4T1P和4T1M细胞中STING通路活性、胞质dsDNA水平,以及用STING抑制剂H151或IFN受体阻断抗体处理后的影响。

6

临床验证

验证Ly6Ehi中性粒细胞在人类中预测免疫治疗反应的能力。

通过流式细胞术检测NSCLC和黑色素瘤患者PBMC中Ly6Ehi中性粒细胞的比例,构建NeutIFN-15基因签名,并在公开的bulk RNA-seq数据中进行验证。

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
高糖DMEM培养基SigmaD5796
胎牛血清Biological Industries10270-106
山羊抗LY6E多克隆抗体NovusbioNBP1-52176
重组抗人LY6E抗体-PE偶联Creative BiolabsMOB-636-PE
STING抑制剂H151Cayman chemical25857
重组小鼠IFN-α(无载体)BioLegend752802
重组鼠IFN-γPeprotech315-05
EasySep小鼠PE阳性选择试剂盒IIStemcell Technologies17666
StemSpam SFEM II培养基StemCell09605
碘化丙啶溶液BioLegend421301
小鼠IFN-α ELISA试剂盒InvitrogenBMS6027
小鼠颗粒酶B DuoSet ELISAR&D SystemsDY1865-05
LEGENDplex小鼠Th1/Th2因子检测试剂盒(8因子)BioLegend741053
Proteome Profiler小鼠XL细胞因子芯片R&D SystemsARY028
活细胞标记试剂盒-红色荧光-Cytopainterabcamab187965
总RNA纯化微量试剂盒Norgen35300
高容量cDNA逆转录试剂盒Applied Biosystems4374966
SYBR™ Green快速预混液Bio-Rad4385612
MojoSort™小鼠CD8 T细胞分选试剂盒BioLegend480008
MagCellect小鼠造血细胞谱系去除试剂盒R&D SystemsMAGM209
小鼠IL-6 ELISA试剂盒BioLegend431301
STING (D2P2F) 兔单克隆抗体Cell signaling13647S
IRF3 (D83B9) 兔单克隆抗体Cell signaling4302S
NF-κB (D14E12) 兔单克隆抗体Cell signaling8242S
ISG15抗体(F-9)Santa Cruz Biotechnologysc-166755
抗dsDNA抗体(35I9 DNA)abcamab27156
体内抗小鼠PD-1抗体(RMP1-14)BioXCellBE0146
大鼠IgG2a同型对照抗体(2A3)BioXCellBE0089
体内抗小鼠IFNAR-1抗体(MAR1-5A3)BioXCellBE0241
体内抗小鼠IFNγR抗体(CD119)BioXCellBE0029

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
细胞模型建立
细胞系名称和来源,诱变剂MNNG处理时间(2小时)和恢复时间(5天)
阅读提示:STAR Methods - Cell line mutagenesis
动物实验
小鼠品系(BALB/c、C57BL/6等),细胞接种数量(5x10^5/50μL),处理起始肿瘤大小(约50 mm3),anti-PD1剂量(100μg/只,每周两次,共2周)
阅读提示:STAR Methods - Mouse tumor models
过继转移
GR1+细胞来源(4T1荷瘤小鼠脾脏),IFN刺激浓度(IFNα和IFNγ各10 ng/ml),过继转移细胞数(1x10^6/只),注射次数(3次)
阅读提示:STAR Methods - Adoptive transfer of Ly6E(hi) neutrophils experiments
流式检测
抗体克隆号,Ly6Ehi中性粒细胞门控策略
阅读提示:STAR Methods - Flow cytometry acquisition and analysis; Figure S3
STING通路分析
H151处理浓度(20μM),IFNβ中和抗体浓度(1μg/ml),STING通路蛋白检测抗体
阅读提示:STAR Methods - STING signaling pathway analysis