普拉梭菌通过增强抗肿瘤免疫促进自然杀伤/T细胞淋巴瘤的抗PD-L1疗效

Faecalibacterium prausnitzii promotes anti-PD-L1 efficacy in natural killer/T-cell lymphoma by enhancing antitumor immunity.

作者信息Zhuangzhuang Shi, Wenxing Jiang, Hongwen Li, Yue Zhang, Weili Xue, Yingjun Wang, Mingzhi Zhang, Zhaoming Li
PMID40597177
期刊BMC Med
发布时间2025-07-01
DOI10.1186/s12916-025-04230-8

实验完整度

包含体外细胞实验、同系小鼠肿瘤模型、抗生素预处理模型、代谢组学及16S rRNA测序等多个独立证据层级,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

EL4-Luciferase细胞皮下同系移植瘤C57BL/6小鼠模型 RMA细胞皮下同系移植瘤C57BL/6小鼠模型 人NKTCL细胞系KHYG-1、NKYS、YT 抗生素预处理的荷瘤小鼠模型

重点核对

F. prausnitzii(ATCC 27768)每只小鼠每天经口灌胃约2×10^8 CFU/200 μL 抗PD-L1单抗(Selleck, #A2115)腹腔注射剂量10 mg/kg,每三天一次 丁酸钠(16 mM)通过饮用水给药 抗生素混合物(氨苄青霉素1.0 g/L、甲硝唑1.0 g/L、新霉素1.0 g/L、万古霉素0.5 g/L、两性霉素B 10 mg/L)给药4天 肿瘤体积计算公式:(宽度^2 × 长度) × 0.5,样本量n=6/组

摘要

背景:自然杀伤/T细胞淋巴瘤(NKTCL)是一种高度侵袭性的淋巴瘤亚型,预后不良。尽管免疫检查点阻断(ICB)疗法已成为多种癌症的有效治疗方式,但其疗效在个体间不一致,且对大多数NKTCL患者仍不理想。普拉梭菌(Faecalibacterium prausnitzii)被认为是一种具有免疫调节能力的下一代益生菌,但其影响ICB治疗结局的潜力尚未被充分探讨。方法:我们建立了NKTCL的同系荷瘤小鼠模型,并用抗PD-L1单克隆抗体(mAb)和普拉梭菌处理小鼠。进行了代谢组学分析,以量化小鼠粪便、血浆和肿瘤样本中的丁酸盐浓度。此外,我们使用流式细胞术、多重免疫组织化学和酶联免疫吸附试验来评估丁酸盐补充对接受抗PD-L1治疗的小鼠抗肿瘤免疫反应的影响。另外,利用抗生素预处理的小鼠模型进一步研究普拉梭菌对ICB治疗疗效的影响。结果:普拉梭菌与抗PD-L1单抗的组合有效抑制了肿瘤生长,主要通过其代谢物丁酸盐发挥作用。值得注意的是,普拉梭菌衍生的丁酸盐通过增强抗肿瘤免疫反应,在提高ICB治疗疗效中发挥关键作用,表现为肿瘤微环境中PD-L1表达降低和细胞毒性CD8+ T细胞水平增加。此外,先前给予抗生素显著损害了抗PD-L1单抗的疗效。然而,补充普拉梭菌减轻了抗生素的负面影响,并恢复了荷瘤小鼠中改变的肠道菌群。结论:本研究强调了普拉梭菌在增强ICB治疗方面的潜力,并为治疗NKTCL提出了一种以肠道益生菌为中心的新型治疗策略。

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
探究普拉梭菌及其代谢物丁酸盐是否能增强抗PD-L1疗法对NKTCL的疗效及其机制。
核心机制
普拉梭菌产生的丁酸盐抑制JAK-STAT通路,降低PD-L1表达,增强抗肿瘤免疫,特别是增加肿瘤微环境中细胞毒性CD8+ T细胞。
主要证据
在EL4和RMA荷瘤小鼠模型中,普拉梭菌或丁酸盐与抗PD-L1单抗联用显著抑制肿瘤生长,且丁酸盐降低PD-L1表达、增加CD8+ T细胞;人NKTCL细胞系中证实丁酸盐抑制JAK-STAT通路。
研究意义
本研究为NKTCL治疗提供了一种以肠道益生菌为中心的新型治疗策略,提示普拉梭菌可作为增强免疫检查点阻断疗法的辅助手段。

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

建立同系荷瘤小鼠模型

构建NKTCL小鼠模型以评估F. prausnitzii对抗PD-L1疗效的影响

C57BL/6小鼠皮下注射EL4-Luciferase或RMA细胞,建立肿瘤模型。

2

菌株培养与灌胃处理

评估活菌补充对肿瘤生长的影响

将F. prausnitzii(ATCC 27768)厌氧培养后,经口灌胃给予小鼠,对比PBS对照。

3

联合治疗与肿瘤监测

评估F. prausnitzii与抗PD-L1单抗联合的抗肿瘤效果

给予抗PD-L1 mAb和/或F. prausnitzii处理,定期测量肿瘤体积、肿瘤重量、生物发光强度及Ki67表达。

4

代谢物检测

验证F. prausnitzii产生的丁酸盐水平变化及其作用

利用LC-MS/MS和GC-MS检测粪便、血浆和肿瘤组织中的丁酸浓度。

5

丁酸盐补充实验

评估丁酸盐单独或联合抗PD-L1对肿瘤生长的影响

给荷瘤小鼠饮用含16 mM丁酸钠的水,观察肿瘤生长及免疫指标变化。

6

免疫细胞分析

探究联合治疗对肿瘤微环境中免疫细胞的影响

用流式细胞术和多重免疫组化检测肿瘤和脾脏中CD4+、CD8+ T细胞比例及PD-L1表达。

7

分子机制验证

验证丁酸盐对JAK-STAT通路和PD-L1表达的影响

Western blot检测人NKTCL细胞系中JAK3、p-JAK3、STAT3、p-STAT3和PD-L1蛋白水平。

8

抗生素干扰模型

探究抗生素预处理对抗PD-L1疗效的影响及F. prausnitzii的恢复作用

抗生素处理4天后接种肿瘤,再给予F. prausnitzii或PBS和/或抗PD-L1,观察肿瘤生长。

9

肠道菌群分析

评估F. prausnitzii对肠道菌群结构和多样性的影响

16S rRNA基因测序分析粪便样本的α多样性和β多样性。

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。

验证细胞功能变化
验证免疫效应
验证机制链路
评估体内效果

产品清单

实验环节名称品牌货号
强化梭菌培养基BeNa Culture CollectionBNCC372459
注射器过滤器NEST331001
RPMI 1640培养基GibcoC11875500BT
DMEM培养基GibcoC11995500BT
胎牛血清Gibco10099141C
青霉素-链霉素Gibco15140-122
白细胞介素-2--S19991010
抗小鼠PD-L1单克隆抗体SelleckA2115
大鼠IgG2b同型对照SelleckA2116
D-荧光素--150 mg/kg
丁酸钠--16 mM
甲硝唑--1.0 g/L
新霉素--1.0 g/L
万古霉素--0.5 g/L
两性霉素B--10 mg/L
QX200 EvaGreen数字PCR预混液Bio-Rad1864034
无RNase水--CW0612M
SweAMI-FISH试剂盒ServicebioGF003
小鼠IFN-γ ELISA试剂盒Elabscience BiotechnologyCo.,LtdE-HSEL-M0007
小鼠Foxp3 ELISA试剂盒FineTestEM0691
抗Ki67抗体Abcamab16667
PE偶联抗小鼠CD3抗体BioLegend100205
PE/Cyanine7偶联抗小鼠CD4抗体BioLegend116015
APC偶联抗小鼠CD8a抗体BioLegend100711
APC偶联抗小鼠CD274(B7-H1, PD-L1)抗体BioLegend124311
APC偶联抗人CD274(B7-H1, PD-L1)抗体BioLegend329708
RIPA裂解液CWBIOCW2333S
蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物BeyotimeP1048
BCA蛋白定量试剂盒CWBIOCW0014S
SDS-PAGE凝胶EpiZymePG112
PVDF膜Bio-Rad1620177
牛血清白蛋白Biofroxx4240GR500
抗GADPH单抗Proteintech60004-1-Ig
抗Jak3 (D1H3)单抗CST8827
抗磷酸化JAK3 (Tyr980/981)多抗Proteintech29101-1-AP
抗STAT3单抗Proteintech60199-1-Ig
抗磷酸化STAT3抗体SANTA CRUZsc-8059
抗PD-L1/CD274单抗Proteintech66248-1-Ig
山羊抗小鼠IgG,HRP偶联CWBIOCW0102S
山羊抗兔IgG,HRP偶联CWBIOCW0103S
Super ECL Prime 化学发光底物UElandyS6008M
抗CD4抗体Abcamab288724
抗CD8抗体Abcamab217344
抗PD-L1抗体CST64988
Opal 520Akoya Biosciences--
Opal 620Akoya Biosciences--
Opal 690Akoya Biosciences--
FastPure粪便DNA提取试剂盒MJYH--
PCR纯化试剂盒----
异氟烷----

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
细菌培养与制备
F. prausnitzii(ATCC 27768)在强化梭菌培养基中厌氧培养48小时,离心重悬于PBS至约2×10^8 CFU/200 μL
阅读提示:Methods: Bacterial strains, culture, and preparation
细胞与动物模型
C57BL/6雌性小鼠4-5周龄,皮下注射1×10^6 EL4-Luciferase或RMA细胞;细胞系培养条件(RPMI 1640或DMEM含10% FBS、青霉素-链霉素)
阅读提示:Methods: Cell culture, Tumor-bearing mouse model
给药方案
抗PD-L1 mAb 10 mg/kg腹腔注射每三天一次;F. prausnitzii每日灌胃200 μL(约2×10^8 CFU);丁酸钠16 mM饮用水;抗生素混合物浓度和给药时间(肿瘤接种前4天)
阅读提示:Methods: Tumor-bearing mouse model
肿瘤评估
肿瘤体积计算公式:(宽度^2 × 长度) × 0.5;生物发光成像使用D-Luciferin 150 mg/kg,10分钟后检测;Ki67免疫组化评分
阅读提示:Methods: Tumor-bearing mouse model, Immunohistochemistry, Figure legends (Fig. 1, Fig. 2)
流式细胞术
肿瘤和脾脏单细胞悬液制备;抗体浓度:CD3-PE 1:100, CD4-PE/Cy7 1:100, CD8a-APC 1:100, CD274-APC 1:100;人细胞系CD274-APC 1:50
阅读提示:Methods: Flow cytometric analysis
Western blot
蛋白提取使用RIPA缓冲液(含抑制剂);抗体浓度:JAK3 1:1000, p-JAK3 1:1000, STAT3 1:1000, p-STAT3 1:200, PD-L1 1:1000, GAPDH 1:1000
阅读提示:Methods: Western blot