DPP抑制改变CXCR3轴并增强NK和CD8+ T细胞浸润,以提高抗PD1在胰腺导管腺癌小鼠模型中的疗效

DPP inhibition alters the CXCR3 axis and enhances NK and CD8+ T cell infiltration to improve anti-PD1 efficacy in murine models of pancreatic ductal adenocarcinoma

作者信息Allison A Fitzgerald, Shangzi Wang, Veena Agarwal, Emily F Marcisak, Annie Zuo, Sandra A Jablonski, Melanie Loth, Elana J Fertig, John MacDougall, Eugene Zhukovsky, Shubhendu Trivedi, Dimple Bhatia, Vince O'Neill, Louis M Weiner
PMID34737215
发布时间2021-11
DOI10.1136/jitc-2021-002837

实验完整度

高

包含体外DPP活性实验、两种同基因小鼠肿瘤模型、RNAseq、免疫组化、细胞因子检测、流式细胞术、免疫细胞耗竭和再攻击实验,以及TCGA数据分析等多层级验证。

主要模型

mT3-2D皮下同基因小鼠模型 Pan02皮下同基因小鼠模型 Wehi164纤维肉瘤小鼠模型

重点核对

BXCL701给药剂量:20 μg,每日口服灌胃 抗PD1给药剂量:200 μg,每周两次,腹腔注射 细胞接种量:mT3-2D为1×10^5,Pan02为2.5×10^6 免疫细胞耗竭抗体:抗CD8(BE0061)和抗NK1.1(BE0036)各200 μg,特定频率给药

摘要

背景:胰腺导管腺癌(PDAC)预计到2030年将成为美国第二大癌症死亡原因。免疫检查点抑制剂由于PDAC广泛的免疫抑制微环境和较差的免疫浸润,无法控制大多数PDAC肿瘤,这一表型也见于其他非炎症(即“冷”)肿瘤。确定增强PDAC免疫治疗疗效的新方法至关重要。二肽基肽酶(DPP)抑制可以增强其他癌症类型的免疫治疗疗效;然而,DPP抑制对PDAC肿瘤的影响尚未探索。方法:我们使用C57BL/6小鼠中的mT3-2D和Pan02皮下同基因小鼠模型,检查了口服小分子DPP抑制剂(BXCL701)对PDAC肿瘤生长的影响。我们通过RNAseq、免疫组织化学、细胞因子评估和流式细胞术探讨了DPP抑制对肿瘤免疫景观的影响。然后我们测试了BXCL701是否增强抗程序性细胞死亡蛋白1(抗PD1)的疗效,并进行了免疫细胞耗竭和再攻击研究,以探讨细胞毒性免疫细胞与联合治疗疗效的相关性。结果:在两种PDAC小鼠模型中,DPP抑制增强了NK和T细胞免疫浸润,并减少了肿瘤生长。DPP抑制还增强了抗PD1的疗效。抗PD1和BXCL701联合治疗的疗效依赖于CD8+ T细胞和NK细胞。接受该联合治疗的小鼠产生了抗肿瘤免疫记忆,在再次接触后清除了部分肿瘤。最后,我们使用癌症基因组图谱(TCGA)证明,人类PDAC肿瘤中NK细胞含量的增加(但T细胞含量不增加)与更长的总生存期相关。我们提出,广泛的DPP抑制通过两种机制增强抗肿瘤免疫反应:(1)DPP4抑制增加肿瘤中CXCL9/10的含量,从而招募CXCR3+ NK和T细胞;(2)DPP8/9抑制激活炎症小体,导致促炎细胞因子释放和Th1反应,进一步增强CXCL9/10-CXCR3轴。结论:这些发现表明,使用BXCL701抑制DPP代表了一种增加肿瘤微环境免疫细胞含量以提高PDAC中抗PD1疗效的药理学策略,表明BXCL701可以增强“冷”肿瘤类型中的免疫治疗疗效。这些发现还强调了NK细胞与T细胞共同在调节PDAC肿瘤生长中的潜在重要性。

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
DPP抑制能否增强PDAC的抗肿瘤免疫反应并提高抗PD1免疫治疗疗效?
核心机制
DPP4抑制增加肿瘤内CXCL9/10水平,招募CXCR3+ NK和T细胞;DPP8/9抑制激活NLRP1炎症小体,导致IL-1β和IL-18释放,促进Th1反应,进一步放大CXCL9/10-CXCR3轴。
主要证据
在mT3-2D和Pan02模型中,BXCL701减少肿瘤生长并增强抗PD1疗效;联合治疗依赖于CD8+ T细胞和NK细胞;再攻击实验显示免疫记忆;TCGA分析显示NK细胞标志物与PDAC患者总生存期正相关。
研究意义
DPP抑制代表一种增加肿瘤微环境免疫细胞含量以提高PDAC抗PD1疗效的药理学策略,并提示NK细胞在PDAC中的重要性。

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DPP活性抑制验证

确认BXCL701能抑制DPP4和FAP的酶活性。

使用荧光肽底物DPP活性实验检测BXCL701对重组FAP和DPP4的抑制效果。

2

体内药效评估

评估BXCL701单药对PDAC肿瘤生长的抑制效果。

在C57BL/6小鼠中皮下接种mT3-2D或Pan02细胞,待肿瘤长至一定体积后给予BXCL701或PBS对照,监测肿瘤生长和生存期。

3

联合治疗实验

验证BXCL701是否能增强抗PD1的疗效。

对荷瘤小鼠分别给予PBS、抗PD1、BXCL701或两者联合,监测肿瘤生长和生存。

4

免疫细胞耗竭实验

确定联合治疗的疗效是否依赖于CD8+ T细胞和NK细胞。

使用抗CD8和抗NK1.1抗体耗竭相应细胞,观察治疗疗效的变化。

5

再攻击实验

评估联合治疗是否诱导免疫记忆。

对治愈的小鼠在治疗结束后6个月再次接种高剂量肿瘤细胞,观察肿瘤排斥情况。

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
Acetyl-Aka-Gly-Pro-AFCAnaSpecAS-24126
重组FAPR&D Systems3715-SE-010
重组DPP4R&D Systems9168-SE
BXCL701----
抗PD1抗体(克隆RMP1-14)BioXCell--
抗CD8抗体BioXCellBE0061
抗NK1.1抗体BioXCellBE0036
PE抗NK1.1BioLegend108707
PE/Cy7抗CD8eBioscience25-0083
RNeasy迷你试剂盒QIAGEN74106
小鼠细胞因子31-Plex Discovery分析加IL-18Eve TechnologiesMD13
MILLIPLEX MAP小鼠细胞因子/趋化因子32-Plex panelMilliporeMCYTMAG
IL-18 ELISA试剂盒R&D Systems7625
LIVE/DEAD可固定紫死细胞染色试剂盒Thermo FisherL34963
Zombie NIRBioLegend423105
BV711抗CD45BioLegend103147
APC抗CD4eBioscience14-0042-81
BV421抗F4/80BioLegend123137
PE/Dazzle 594抗CD183 (CXCR3)BioLegend155914
APC抗IFNγBioLegend505810
PE/Dazzle 594抗T-betBioLegend644828
PE/Cy7抗CD4BioLegend100422
抗小鼠CD8Cell Signaling98941
抗小鼠CD4Cell Signaling25229
抗小鼠CD335/NKp46R&D SystemsAF2225
抗小鼠CXCR3BiossBS-2209R
抗小鼠CD3Thermo FisherMA5-14524

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
动物模型建立
细胞系(mT3-2D或Pan02)、接种数量、小鼠品系(C57BL/6)、周龄(6-8周)、肿瘤起始体积
阅读提示:Methods: Animal studies
药物处理
BXCL701剂量(20 μg)、给药途径(口服灌胃)、频率(每日);抗PD1剂量(200 μg)、给药途径(腹腔注射)、频率(每周两次)
阅读提示:Methods: Drug preparation and Animal studies
免疫细胞耗竭
耗竭抗体(抗CD8和抗NK1.1)剂量(200 μg)、给药频率、起始时间(治疗前1天)
阅读提示:Methods: Animal studies
再攻击实验
再攻击细胞数量(5×10^5)、侧翼位置、观察时间
阅读提示:Methods: Animal studies