WEE1抑制剂与共济失调毛细血管扩张突变和Rad3相关抑制剂触发干扰素基因刺激因子依赖性免疫反应,并通过程序性死亡配体1阻断增强肿瘤治疗效果

WEE1 inhibitor and ataxia telangiectasia and RAD3-related inhibitor trigger stimulator of interferon gene-dependent immune response and enhance tumor treatment efficacy through programmed death-ligand 1 blockade.

作者信息Xue Wu, Xiaoyan Kang, Xiaoxiao Zhang, Wan Xie, Yue Su, Xiaoyu Liu, Lili Guo, Ensong Guo, Fuxia Li, Dianxing Hu, Xu Qin, Yu Fu, Wenju Peng, Jiedong Jia, Changyu Wang
PMID34382294
发布时间2021-11
DOI10.1111/cas.15108

实验完整度

包含体外细胞系实验(增殖、凋亡、Western blot、免疫荧光)、体内同源小鼠模型(卵巢癌和结直肠癌)以及功能验证(siRNA敲低STING、抗PD-L1、抗CD8)多个独立证据层级。

主要模型

人卵巢癌细胞系(OVCAR8,ID8等) 小鼠结肠癌细胞系CT26 ID8同源小鼠卵巢癌模型 CT26同源小鼠结直肠癌模型

重点核对

药物浓度:AZD1775和AZD6738的联合处理浓度(例如50 nM或100 nM) 处理时间:细胞增殖实验72小时,凋亡实验48小时,克隆形成实验10天 动物模型:ID8细胞注射数量(5×10^6)及给药方案(AZD1775 60 mg/kg, AZD6738 25 mg/kg, 口服,5天/2天间歇,28天) 免疫检查点阻断:抗PD-L1(200 μg/小鼠,腹腔注射,每3天一次共6次) STING抑制:H-151(500 nM)或siSTING转染

摘要

WEE1在细胞周期G2/M检查点和DNA损伤反应(DDR)的调控中发挥重要作用。抑制WEE1可增加基因组的不稳定性,并在一些实体瘤中具有抗肿瘤作用。然而,对于来自不同谱系的多种癌细胞,它有一定的局限性。因此,我们考虑利用合成致死相互作用来增强治疗效果。我们的实验证明,WEE1抑制剂(WEE1i)可以激活共济失调毛细血管扩张突变和Rad3相关(ATR)通路,阻断ATR显著增敏WEE1i诱导的细胞死亡。生物可利用的WEE1和ATR抑制剂之间的肿瘤选择性合成致死性在体内导致肿瘤消退。机制上,联合治疗促进了胞质双链DNA的积累,进而激活干扰素基因刺激因子(STING)通路,诱导I型干扰素和CD8+ T细胞的产生,从而诱导抗肿瘤免疫。此外,我们的研究发现免疫检查点程序性死亡配体1被联合治疗上调,阻断PD-L1进一步增强联合治疗的效果。总之,作为免疫调节剂,WEE1i与ATR抑制剂(ATRi)和免疫检查点阻断剂的联合为癌症治疗提供了一种潜在的新方法。

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
WEE1抑制剂与ATR抑制剂联合能否通过STING通路增强抗肿瘤免疫,并与PD-L1阻断协同提高治疗效果?
核心机制
联合治疗促进胞质双链DNA积累,激活STING-TBK1-IRF3信号轴,诱导I型干扰素和趋化因子产生,进而促进CD8+ T细胞浸润,同时上调PD-L1免疫检查点,阻断PD-L1可进一步增强疗效。
主要证据
体外实验显示联合治疗协同抑制增殖、诱导凋亡,并激活STING通路;体内同源小鼠模型中联合治疗延迟肿瘤生长,增加TUNEL阳性细胞和CD8+ T细胞浸润;抗PD-L1进一步抑制肿瘤生长,CD8+ T细胞缺失削弱疗效。
研究意义
WEE1i与ATRi联合治疗作为免疫调节剂,与PD-L1阻断联合提供了一种潜在的癌症治疗新策略。

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

体外药物筛选与协同效应验证

验证WEE1抑制剂(AZD1775)能否激活ATR通路,以及联合ATR抑制剂(AZD6738)是否产生协同抗肿瘤效应

用不同浓度和时间处理卵巢癌细胞系,Western blot检测p-ATR水平;用CCK-8、克隆形成和流式凋亡检测联合治疗对14种癌细胞系的影响。

2

体内同源肿瘤模型验证

评估联合治疗在免疫完整小鼠中的抗肿瘤效果

建立ID8同源卵巢癌小鼠模型和CT26皮下结直肠癌模型,口服给药,监测肿瘤生长和体重,肿瘤组织进行免疫组化和TUNEL染色。

3

DNA损伤和胞质dsDNA检测

阐明联合治疗是否增加DNA损伤并导致胞质dsDNA积累

Western blot检测γH2AX和cleaved PARP-1;PicoGreen染色和免疫荧光观察胞质dsDNA及γH2AX共定位;肿瘤组织双色免疫荧光检测panCK和γH2AX。

4

STING通路激活验证

验证联合治疗是否通过STING通路介导抗肿瘤作用

免疫荧光和Western blot检测p-TBK1和p-IRF3;siRNA敲低STING或使用H-151抑制STING,观察对通路活化和细胞克隆形成的影响。

5

免疫微环境重塑评估

评估联合治疗是否诱导I型干扰素反应和T细胞浸润

RT-qPCR检测ISG15、IFI44、CXCL10、CCL5;ELISA检测IFN-β和CXCL10;流式或免疫荧光检测肿瘤中CD8+ T和CD3+ T细胞。

6

免疫检查点激活与联合阻断

评估联合治疗是否上调PD-L1以及PD-L1阻断能否增强疗效

检测PD-L1和MHC-I表达;在CT26模型中联合抗PD-L1,评估肿瘤生长、增殖、凋亡和T细胞浸润;使用抗CD8清除T细胞验证CD8依赖性。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
细胞计数试剂盒-8Dojindo LaboratoriesCK04
AZD1775SelleckS1525
AZD6738SelleckS7693
FITC Annexin V凋亡检测试剂盒IBD Biosciences556547
抗MHC-I抗体Abcamab240087
PicoGreenYeasen12641ES01
抗泛细胞角蛋白抗体Abcamab80826
磷酸化组蛋白H2A.X抗体CST9718
磷酸化TBK1抗体CST5483
磷酸化IRF-3抗体CST29047
iTAQ通用SYBR Green超混合液BIO-RAD--
CXCL10 ELISA试剂盒NeoBioscienceEMC121.96 (mouse), EHC157 (human)
IFNβ ELISA试剂盒NeoBioscienceEMC016.96 (mouse), EHC026b.96 (human)
小鼠PD-L1 ELISA试剂盒arigoARG81930
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
H-151SelleckS6652
抗PD-L1抗体bioxcellBP0101
抗CD8抗体bioxcellBE0061
Ki67抗体Abcamab16667
PD-L1抗体R&DMAB9078
CD3抗体sigmaSAB5500058
CD8抗体sigmaSAB5500074
一步法TUNEL凋亡检测试剂盒BeyotimeC1089

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
细胞系培养
细胞系来源(ATCC或MDACC等),培养基种类和FBS浓度(10% FBS)
阅读提示:Methods 2.1 Cell lines and culture conditions
药物处理浓度和时间
AZD1775和AZD6738的浓度(如50 nM、100 nM、300 nM),处理时间(增殖72h、凋亡48h、克隆形成10天)
阅读提示:Methods 2.2, 2.3, 2.4, Results 3.1, Figure legends
体内药物给药方案
小鼠品系、细胞接种数量和途径、药物剂量(AZD1775 60 mg/kg,AZD6738 25 mg/kg)、给药方式(口服)和周期(5天用药/2天停药,共28天)
阅读提示:Methods 2.10, 2.11, Results 3.2, Figure 2A
免疫检查点阻断
抗PD-L1和抗CD8的剂量(200 μg/小鼠)、给药途径(腹腔注射)和频率(抗PD-L1每3天一次共6次,抗CD8每5天一次)
阅读提示:Methods 2.11, Results 3.7, Figure 7A
STING通路抑制
siRNA敲低STING的转染浓度(50 nM)以及H-151浓度(500 nM)
阅读提示:Methods 2.9, Results 3.4, 3.5, 3.6