福替尼与抗PD-1抗体联合免疫疗法治疗结直肠癌

Combination Foretinib and Anti-PD-1 Antibody Immunotherapy for Colorectal Carcinoma.

作者信息Yuyin Fu, Yujia Peng, Shengyan Zhao, Jun Mou, Lishi Zeng, Xiaohua Jiang, Chengli Yang, Cheng Huang, Yuyan Li, Yin Lu, Mengdan Wu, Yanfang Yang, Ting Kong, Qinhuai Lai, Yangping Wu, Yuqin Yao, Yuxi Wang, Lantu Gou, Jinliang Yang
PMID34307367
发布时间2021-07-08
DOI10.3389/fcell.2021.689727

实验完整度

包含体外细胞系实验、两种小鼠皮下移植瘤模型、肺转移模型、CD8+ T细胞清除实验,并通过流式、Western blot、qPCR、IHC等多层级验证功能和机制。

主要模型

MC38小鼠结肠癌皮下移植瘤模型 CT26小鼠结肠癌皮下移植瘤模型 CT26-Luc小鼠结肠癌肺转移模型 MC38、CT26、HCT116、HT29、SW480结肠癌细胞系

重点核对

福替尼处理浓度:0, 1, 2, 4 μM,处理24小时 MC38细胞接种量:1×10^6,CT26细胞:5×10^5,CT26-Luc细胞:2×10^5 福替尼给药剂量:5 mg/kg或10 mg/kg,每日口服灌胃 αPD-1抗体给药:腹腔注射,每3天一次,共4次 CD8+ T细胞清除:αCD8抗体(YTS169.4克隆),250 μg/只

摘要

免疫检查点抑制剂在癌症免疫治疗中取得了前所未有的成功。然而,对于许多癌症,免疫检查点抑制剂治疗的总缓解率仅为20%至40%,对于结直肠癌(CRC)患者甚至更低。因此,迫切需要开发针对CRC的有效免疫治疗策略。在这里,我们开发了一种新型的CRC联合疗法,由多受体酪氨酸激酶抑制剂(福替尼)和抗PD-1抗体组成。该联合疗法在小鼠中显著抑制了肿瘤生长,实现了改善的肿瘤消退且无复发(CT26肿瘤为83%,MC38肿瘤为50%),并延长了总生存期。机制上,福替尼通过激活JAK2-STAT1通路导致PD-L1水平升高,这可以提高免疫检查点抑制剂的疗效。此外,联合疗法通过进一步增加T细胞的浸润和改善其功能、降低肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)的百分比并抑制其向M2表型极化,重塑了肿瘤微环境并增强了抗肿瘤免疫。此外,联合疗法通过减少BALB/c小鼠肺中调节性T细胞、TAMs和M2表型TAMs的比例,抑制了CT26-Luc肿瘤向肺的转移。这项研究表明,利用福替尼和抗PD-1抗体联合的新型联合疗法可能是CRC免疫治疗的有效联合策略。

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
福替尼与抗PD-1抗体联合能否增强结直肠癌免疫治疗的效果,其机制是什么?
核心机制
福替尼通过激活JAK2-STAT1通路上调PD-L1表达,联合抗PD-1抗体后重塑肿瘤微环境:增加T细胞浸润和功能,降低TAMs比例并抑制其M2极化,从而增强抗肿瘤免疫。
主要证据
在MC38和CT26皮下瘤模型中,联合治疗显著抑制肿瘤生长(MC38抑制率98.05%,CT26完全消退率83%),并延长生存期;CD8+ T细胞清除完全消除抗肿瘤效果,表明依赖CD8+ T细胞;流式和IHC显示T细胞浸润增加、TAMs减少。
研究意义
该研究为福替尼与抗PD-1抗体联合治疗结直肠癌的临床转化提供了理论依据。

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

体外验证福替尼对PD-L1表达的影响

考察不同浓度福替尼处理后结肠癌细胞中PD-L1及JAK2-STAT1通路蛋白的表达变化

用0、1、2、4 μM福替尼处理MC38、CT26、HCT116、HT29、SW480细胞24小时,Western blot检测PD-L1、JAK2、STAT1、p-STAT1等蛋白水平。

2

体内验证福替尼对肿瘤生长和免疫细胞的影响

评估福替尼单药对MC38荷瘤小鼠肿瘤生长及肿瘤微环境中T细胞、CD11b+细胞和PD-L1表达的影响

MC38细胞皮下接种C57BL/6小鼠,肿瘤体积约100 mm3时分组,福替尼5 mg/kg每日灌胃,测量肿瘤体积,流式检测T细胞、CD11b+细胞比例及PD-L1表达,Western blot检测信号通路蛋白。

3

联合治疗在MC38模型中的抗肿瘤效果评估

比较福替尼、αPD-1单药及联合治疗对MC38肿瘤生长和生存期的影响

MC38皮下瘤模型,分组给予福替尼(5或10 mg/kg)、αPD-1抗体或联合治疗,测量肿瘤体积,记录生存期,评估肿瘤消退率。

4

联合治疗对T细胞浸润和功能的影响

检测联合治疗后肿瘤内T细胞浸润、功能及CD8+ T细胞依赖性

通过IHC和流式检测CD3+、CD4+、CD8+ T细胞浸润,流式检测IFN-γ+ T细胞和PD-1+ T细胞比例,并利用CD8+ T细胞清除实验验证其必要性。

5

联合治疗对TAMs和血管生成的影响

评估联合治疗对肿瘤内TAMs数量、M2极化及血管生成的影响

流式检测CD11b+F4/80+ TAMs比例及CD206表达,免疫荧光检测CD31+血管密度。

6

在CT26模型中的联合治疗效果验证

在另一结肠癌模型中验证联合治疗的抗肿瘤效果和免疫调节作用

CT26皮下瘤模型,给予联合治疗,测量肿瘤体积和生存期,流式检测T细胞、Tregs、TAMs,qPCR检测T细胞功能基因和TAM相关基因。

7

联合治疗对肺转移的影响

评估联合治疗对CT26-Luc细胞肺转移的抑制作用及肺部免疫微环境

CT26-Luc细胞尾静脉注射建立肺转移模型,生物发光成像监测转移,流式检测肺中T细胞、Tregs、TAMs。

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
福替尼Lollane Biological Technology--
抗小鼠PD-1抗体(CD279)(克隆RMP1-14)BioXCell--
二甲基亚砜Solarbio Science and Technology--
红细胞裂解液(ACK裂解液)Beyotime--
抗CD3单克隆抗体(11014)Servicebio11014
抗CD8单克隆抗体(11068)Servicebio11068
抗CD31单克隆抗体(11063-2)Servicebio11063-2
抗CD16/32单克隆抗体(553142)BD Biosciences553142
抗CD45单克隆抗体(553079)BD Biosciences553079
抗CD3单克隆抗体(557596)BD Biosciences557596
抗CD8单克隆抗体(553079)BD Biosciences553079
抗CD4单克隆抗体(560782)BD Biosciences560782
抗IFN-γ单克隆抗体(554412)BD Biosciences554412
抗CD25单克隆抗体(557192)BD Biosciences557192
抗Foxp3单克隆抗体(563101)BD Biosciences563101
抗Ly-6G/Ly-6C (Gr-1)单克隆抗体(553128)BD Biosciences553128
抗CD11b单克隆抗体(557657)BD Biosciences557657
白细胞激活混合物(含BD GolgiPlug)(550583)BD Biosciences550583
抗CD4单克隆抗体(100559)BioLegend100559
抗PD-1单克隆抗体(135220)BioLegend135220
抗PD-L1单克隆抗体(124331)BioLegend124331
抗F4/80单克隆抗体(123110)BioLegend123110
抗MHC II类单克隆抗体(107625)BioLegend107625
抗CD206单克隆抗体(17-2061-82)eBioscience17-2061-82
转录因子缓冲液套装(562725)BD Biosciences562725
Histopaque-1083Sigma-Aldrich--
固定缓冲液(420801)BioLegend420801
胞内染色透化洗涤缓冲液(10x)(421001)BioLegend421001
抗VEGFR2抗体(2479S)Cell Signaling Technology2479S
抗phospho-STAT1 (Y701)抗体(9167)Cell Signaling Technology9167
抗phospho-JAK2抗体(ET1607-34)HUABIOET1607-34
抗JAK2抗体(ET1607-35)HUABIOET1607-35
抗PD-L1抗体(ET1701-41)HUABIOET1701-41
抗STAT1抗体(ET1606-39)HUABIOET1606-39
抗phospho-STAT1 (S727)抗体(ET1611-20)HUABIOET1611-20
抗β-actin单克隆抗体(TA-09)ZSGB-BIOTA-09
HRP标记的山羊抗兔IgG(ZB-2301)ZSGB-BIOZB-2301
HRP标记的山羊抗小鼠IgG(ZB-2305)ZSGB-BIOZB-2305
D-荧光素钾盐meilunbio--
DMEM培养基Hyclone--
RPMI 1640培养基Hyclone--
胎牛血清Bioind--
青霉素Thermo Scientific--
链霉素Thermo Scientific--
IV型胶原酶Roche--
脱氧核糖核酸酶IRoche--
可固定活性染色450(562247)BD Biosciences562247
LSR Fortessa流式细胞仪BD Biosciences--
动物总RNA提取试剂盒Foregene Co., Ltd--
HiScript II Q RT SuperMix用于qPCR(+gDNA Wiper)Vazyme Biotech Co., Ltd.--
AceQ SYBR qPCR预混液Vazyme Biotech Co., Ltd.--
RIPA裂解液Beyotime--
蛋白酶抑制剂混合物MCE--
磷酸酶抑制剂混合物IMCEHY-K0021
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Scientific--
PVDF膜(IPVH00010)MilliporeIPVH00010
FUSION FX. EDGE成像系统VILBER LOURMAT--
QuantiCyto小鼠IFN-γ ELISA试剂盒NeoBioscience--
QuantiCyto小鼠TNF-α ELISA试剂盒NeoBioscience--
共聚焦荧光显微镜(ZEISS, LSM 880, DE)ZEISSLSM 880
IVIS Lumina III成像系统PerkinElmer--

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
细胞培养
细胞系来源、培养基种类(DMEM或RPMI 1640)、血清浓度、抗生素浓度
阅读提示:Materials and Methods 中的 'Mice and Cell Lines' 部分
皮下移植瘤模型
细胞接种量(MC38 1×10^6,CT26 5×10^5)、接种部位、肿瘤体积测量间隔、分组标准、福替尼给药剂量和途径、αPD-1给药方案
阅读提示:Materials and Methods 中的 'Animal Experiments' 部分及 Figures 1, 2, 5 图注
肺转移模型
CT26-Luc细胞接种量(2×10^5)、注射途径、给药开始时间、生物发光成像时间
阅读提示:Materials and Methods 中的 'Animal Experiments' 部分及 Figure 6 图注
CD8+ T细胞清除实验
αCD8抗体克隆、剂量(250 μg/只)、注射时间点
阅读提示:Materials and Methods 中的 'CD8+ T Cell Depletion' 部分
流式细胞术
组织消化条件(胶原酶IV和DNase I浓度、消化时间)、抗体克隆和荧光标记、死活鉴别染色、数据采集和分析软件
阅读提示:Materials and Methods 中的 'FCM Analysis' 部分
免疫印迹
细胞处理浓度和时间、组织裂解方法、抗体稀释比例、内参抗体
阅读提示:Materials and Methods 中的 'Western-Blot' 部分