可塑性诱导的Irf6抑制是胰腺导管腺癌获得性免疫治疗抵抗的基础

Plasticity-induced repression of Irf6 underlies acquired resistance to cancer immunotherapy in pancreatic ductal adenocarcinoma.

作者信息Il-Kyu Kim, Mark S Diamond, Salina Yuan, Samantha B Kemp, Benjamin M Kahn, Qinglan Li, Jeffrey H Lin, Jinyang Li, Robert J Norgard, Stacy K Thomas, Maria Merolle, Takeshi Katsuda, John W Tobias, Timour Baslan, Katerina Politi, Robert H Vonderheide, Ben Z Stanger
PMID38378697
发布时间2024-02
DOI10.1038/s41467-024-46048-7

实验完整度

高

包含体外细胞系、皮下和原位小鼠模型、患者肺癌数据集,并有功能验证(过表达/敲除)和机制验证(ATAC-seq、ChIP-qPCR)

主要模型

4662小鼠PDAC细胞系(源自KPC小鼠) 皮下和原位PDAC小鼠模型 OT-I CD8+ T细胞共培养体系 NSCLC患者治疗前后配对样本

重点核对

肿瘤细胞接种数量:皮下5×10^5个4662细胞,原位10^5个细胞 免疫治疗剂量:抗PD-1 200μg/剂×7次,抗CTLA-4 200μg/剂×3次,抗CD40激动剂100μg/剂,吉西他滨和白蛋白结合型紫杉醇各120mg/kg T细胞共培养比例:肿瘤细胞与OT-I细胞比例按实验设计(如1:5等) TNF-α处理浓度:0.2μg/ml IFN-γ + 1μg/ml放线菌酮 + 指示浓度TNF-α,48小时 Irf6敲除/过表达验证:通过qPCR或Western blot评估效率

摘要

获得性免疫治疗抵抗仍是一个关键但尚未完全理解的生物学机制。在此,我们利用胰腺导管腺癌(PDAC)小鼠模型研究免疫治疗诱导应答后的肿瘤复发,发现抵抗与上皮-间质转化(EMT)可重复地相关,EMT转录因子ZEB1和SNAIL作为该效应的主要遗传和表观遗传调控因子。该模型中的获得性抵抗并非由于肿瘤免疫微环境的免疫抑制、抗原呈递机制的破坏或免疫检查点表达的改变。相反,抵抗是由于肿瘤细胞内在的T细胞杀伤缺陷。在分子水平上,EMT导致干扰素调节因子6(Irf6)的表观遗传和转录沉默,使肿瘤细胞对TNF-α的促凋亡效应敏感性降低。这些发现表明,获得性免疫治疗抵抗可能由不同于调控原发性抵抗的程序介导,包括使肿瘤细胞对T细胞杀伤不敏感的可塑性程序。

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
胰腺导管腺癌获得性免疫治疗抵抗的机制是什么?是否不同于原发性抵抗?
核心机制
EMT转录因子ZEB1和SNAIL直接结合并沉默Irf6,降低肿瘤细胞对T细胞来源TNF-α促凋亡效应的敏感性,导致肿瘤细胞内在的T细胞杀伤抵抗。
主要证据
Esc细胞和Zeb1/Snail过表达肿瘤对免疫治疗抵抗,Irf6回复使Esc细胞重新敏感;ATAC-seq和ChIP-qPCR显示ZEB1/SNAIL结合Irf6启动子并降低染色质可及性;TNF-α杀伤实验和caspase-3检测证实凋亡通路。
研究意义
揭示了获得性免疫治疗抵抗可由不同于原发性抵抗的机制介导,提示靶向死亡受体通路可能克服抵抗。

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

建立免疫治疗获得性抵抗模型

构建PDAC小鼠模型,模拟免疫治疗完全缓解后复发。

皮下接种4662细胞,给予吉西他滨、白蛋白结合型紫杉醇、抗CD40、抗CTLA-4和抗PD-1联合治疗,监测肿瘤生长和生存,从复发肿瘤建立Esc细胞系。

2

验证EMT驱动获得性抵抗

确定EMT是否驱动免疫治疗抵抗。

对Esc细胞进行RNA-seq和GSEA,过表达Zeb1/Snail或敲除Zeb1/Snail,评估肿瘤生长和生存。

3

探究抵抗机制是否依赖免疫微环境

检验EMT是否通过免疫抑制微环境或抗原呈递缺陷导致抵抗。

流式细胞术分析免疫细胞浸润,检测细胞因子/趋化因子,抗原呈递实验,T细胞杀伤实验。

4

鉴定Irf6为关键调控因子

通过表观遗传和转录组分析寻找EMT下游关键基因。

ATAC-seq和RNA-seq交集分析,ChIP-qPCR验证ZEB1/SNAIL结合Irf6启动子,IHC检测IRF6表达。

5

功能验证Irf6在抵抗中的作用

验证Irf6回复或敲除对T细胞杀伤和免疫治疗应答的影响。

在Esc细胞中回复Irf6,在亲本细胞中敲除Irf6,进行OT-I共培养和体内免疫治疗实验。

6

揭示Irf6通过TNF-α凋亡通路发挥作用

确定Irf6调控T细胞杀伤的分子机制。

TNF-α杀伤实验,caspase-3检测,caspase抑制剂和基因敲除实验,TNF-α中和抗体和birinapant处理。

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
Dulbecco改良Eagle培养基GIBCO--
MycoAlert支原体检测试剂盒Lonza--
LSR II流式细胞仪BD Biosciences--
固定/透化缓冲液eBioscience00-5523-00
活性caspase-3抗体BD BiosciencesC92-605
Annexin V凋亡检测试剂盒eBioscience88-8007-72
7-AAD活力染色液BioLegend420404
birinapantMedChem ExpressHY-16591
TNF-α中和抗体BioLegend--
CellTrace VioletInvitrogenC34557
干扰素-γPeprotech315-05
CellTiter-GloPromegaG7571
Z-VAD-FMKSelleckchemS7023
肿瘤坏死因子-αBioLegend575204
山羊抗IRF6抗体Novus BiologicalsNBP1-51911
兔抗TRADD抗体Cell Signaling Technology3694
小鼠抗FADD抗体Enzo Life SciencesADI-AAM-212-E
兔抗Caspase-8抗体Cell Signaling Technology4790
兔抗ZEB1抗体Proteintech21544-1-AP
兔抗SNAIL抗体Proteintech13099-1-AP
大鼠抗E-cadherin抗体Takara BioM108
兔抗Vimentin抗体Cell Signaling Technology5741
兔抗Twist1/2抗体GeneTexGTX127310
大鼠抗Ly6G抗体Stem Cell Technologies60031BT.1
兔抗CD8a抗体Cell Signaling Technology98941
鸡抗GFP抗体Abcamab13970
兔抗cleaved caspase-3抗体Cell Signaling Technology9661

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
肿瘤接种与免疫治疗
细胞接种数量(皮下5×10^5,原位10^5)、治疗剂量(吉西他滨120mg/kg、白蛋白结合型紫杉醇120mg/kg、抗PD-1 200μg×7、抗CTLA-4 200μg×3、抗CD40 100μg×1)、给药途径(腹腔注射)
阅读提示:Methods: Tumor implantation and therapy response assessment; In vivo treatment and T/NK-cell depletion
T细胞共培养杀伤实验
肿瘤细胞与OT-I比例、共培养时间(2天)、TNF-α中和抗体浓度(5μg/ml)、birinapant浓度(5μM)
阅读提示:Methods: Tumor and CD8+ T cell co-culture; Figure legends 3g-j, 6f-h
TNF-α杀伤实验
TNF-α浓度梯度、IFN-γ浓度(0.2μg/ml)、放线菌酮浓度(1μg/ml)、处理时间(48小时)
阅读提示:Methods: Cell proliferation and viability assay; Figure legend 6a
Irf6过表达/敲除
载体构建、转染效率、验证方法(qPCR/Western blot)
阅读提示:Methods: Lentiviral transduction of tumor cells for target gene modulation
ChIP-qPCR
抗体用量、超声破碎条件、qPCR引物序列
阅读提示:Methods: Chromatin immunoprecipitation (ChIP)-qPCR assay; Supplementary Table 2