脊索瘤通过分泌CCL5募集并极化肿瘤相关巨噬细胞以促进恶性进展

Chordoma recruits and polarizes tumor-associated macrophages via secreting CCL5 to promote malignant progression

作者信息Jiuhui Xu, Qianyu Shi, Jingbing Lou, Boyang Wang, Wei Wang, Jianfang Niu, Lei Guo, Chenglong Chen, Yiyang Yu, Yi Huang, Wei Guo, Jianqiang Lan, Yu Zhu, Tingting Ren, Xiaodong Tang
PMID37185233
发布时间2023-04
DOI10.1136/jitc-2023-006808

实验完整度

包含体外细胞功能实验(CCK8、Edu、克隆形成、Transwell、划痕)、分子表达检测(Western blot、PCR、ELISA)、体内异种移植模型、患者来源类器官及全外显子测序验证,且含功能验证和机制验证。

主要模型

MUG-Chor1细胞系 THP-1来源巨噬细胞 患者来源类器官 BALB/c裸鼠异种移植模型

重点核对

MUG-Chor1细胞培养条件(IMDM:RPMI-1640=4:1,12%FBS) M2巨噬细胞诱导方案(150nM PMA 24h或M-CSF 20ng/mL 3天+10ng/mL 2天,IL-4/IL-13各20ng/mL 48h) MVC处理浓度(体外30µM,体内100mg/kg腹腔注射) CCL5敲低siRNA序列及转染效率验证 类器官药物敏感性测试浓度范围(MVC 100µM,anlotinib等)

摘要

背景:脊索瘤是一种极为罕见、局部侵袭性强的恶性骨肿瘤,起源于未分化的胚胎残余。目前针对脊索瘤尚无有效的治疗策略。本研究旨在探索脊索瘤免疫微环境中的细胞相互作用,并为临床提供新的治疗靶点。方法:采用光谱流式细胞术和多重免疫荧光染色研究脊索瘤的免疫微环境。采用Cell Counting Kit-8、Edu、克隆形成、Transwell和划痕实验验证肿瘤功能。采用流式细胞术和Transwell实验分析巨噬细胞表型和趋化性变化。采用免疫组织化学、免疫荧光、Western blot、PCR和ELISA分析分子表达。构建类器官模型和异种移植小鼠模型以评估马拉维罗(MVC)的疗效。结果:我们描绘了脊索瘤免疫微环境图谱,观察到脊索瘤表现出典型的免疫排斥表型。但也注意到巨噬细胞浸润至肿瘤区域。通过功能实验,我们证明脊索瘤分泌的CCL5显著促进恶性进展、巨噬细胞募集和M2极化。反之,M2巨噬细胞显著增强脊索瘤的增殖、侵袭和迁移能力。CCL5敲低和MVC(CCL5/CCR5抑制剂)处理均显著抑制脊索瘤恶性进展和M2巨噬细胞极化。我们建立了脊索瘤患者来源类器官,其中MVC表现出抗肿瘤作用,尤其在患者4中具有稳健的杀伤效果。MVC在体内抑制脊索瘤生长和肺转移。结论:我们的研究表明CCL5–CCR5轴在脊索瘤恶性进展和巨噬细胞调控中发挥重要作用,CCL5–CCR5轴是脊索瘤的潜在治疗靶点。

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
脊索瘤免疫微环境中肿瘤细胞与免疫细胞(特别是巨噬细胞)之间的相互作用及其对肿瘤恶性进展的影响机制。
核心机制
脊索瘤分泌的CCL5通过自分泌作用于肿瘤细胞上的CCR5促进EMT和迁移,通过旁分泌作用于巨噬细胞促进其M2极化和趋化,形成免疫抑制微环境,进而加速肿瘤恶性进展。
主要证据
光谱流式细胞术和mIF显示M2巨噬细胞为主要浸润免疫细胞且浸润至肿瘤实质;体外实验表明CCL5促进巨噬细胞M2极化和迁移,敲低CCL5或MVC抑制恶性表型;类器官和异种移植模型进一步验证MVC的抗肿瘤效果。
研究意义
本研究揭示了CCL5–CCR5轴在脊索瘤恶性进展和免疫调节中的重要作用,为脊索瘤靶向治疗提供了新思路。

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

免疫微环境图谱构建

表征脊索瘤的免疫细胞组成和空间分布。

利用光谱流式细胞术分析5例新鲜脊索瘤组织的免疫细胞构成,并用多重免疫荧光染色验证22例脊索瘤组织中免疫细胞浸润模式。

2

巨噬细胞与肿瘤细胞相互作用功能验证

验证M2巨噬细胞对脊索瘤恶性表型的影响。

将THP-1或PBMC来源的M2巨噬细胞与MUG细胞共培养,检测增殖、迁移、侵袭和EMT标志物变化。

3

关键分泌因子筛选与验证

筛选介导脊索瘤-巨噬细胞相互作用的关键细胞因子。

用Luminex检测共培养体系上清中48种细胞因子,PCR和ELISA验证上调的候选因子。

4

CCL5功能验证

验证CCL5对脊索瘤恶性表型和巨噬细胞极化的直接作用。

外源性CCL5处理MUG细胞和巨噬细胞,检测迁移、EMT、M2极化和趋化性;siRNA敲低MUG的CCL5,观察功能变化。

5

CCR5阻断剂MVC体外实验

验证CCL5–CCR5轴在肿瘤恶性进展和巨噬细胞调控中的作用。

用MVC处理MUG细胞和巨噬细胞,检测细胞活力、迁移、EMT、SIRPα表达和M2极化。

6

体内异种移植模型验证

评估MVC在体内的抗肿瘤效果。

将MUG细胞皮下注射至BALB/c裸鼠,MVC处理,观察肿瘤生长和肺转移。

7

患者来源类器官模型验证

验证MVC在患者来源类器官中的抗肿瘤效果。

建立5例脊索瘤患者来源的类器官,进行药物敏感性测试,比较MVC、anlotinib、anti-CCL5等的疗效。

8

临床相关性分析

评估CCL5和CCR5表达与脊索瘤复发的关联。

分析16例脊索瘤组织中CCL5 mRNA水平,以及48例标本中CCL5和CCR5的蛋白表达,与临床特征进行关联。

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
Iscove改良Dulbecco培养基HyClone--
RPMI-1640培养基Gibco--
胎牛血清Wisent--
青霉素-链霉素Gibco--
L-谷氨酰胺Gibco25030081
大鼠尾I型胶原BD Biosciences354236
细胞冻存液New Cell & Molecular Biotech--
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo ScientificL3000015
Transwell小室LabSelect14112
Transwell嵌套Corning3422
佛波醇-12-十四酸酯-13-乙酸酯MCEHY-18739
巨噬细胞集落刺激因子PeproTech96-AF-300-25-10
白介素-4Peprotech200-04
白介素-13Peprotech200-13
IV型胶原酶SolarbioC8160
分散酶IISolarbioD6430
细胞筛网Falcon431750
Aurora光谱流式细胞仪Cytek--
SpectroFlo软件CytekV.3.0.0
OMIQ平台OMIQ--
PANO 7重免疫组化试剂盒Panovue10004100100
DAPI染色液Sigma-Aldrich--
Mantra多光谱成像系统PerkinElmer--
CCK8试剂Dojindo--
BeyoClick Edu细胞增殖检测试剂盒Beyotime BiotechnologyC0075S
FITC Annexin V凋亡检测试剂盒IBD Biosciences556547
流式细胞仪(C6 Plus)BD Biosciences--
FlowJo软件BD BiosciencesV.10
TRIzol试剂Invitrogen15596018
PrimeScript RT预混液TaKaRa Biotechnology--
SYBR Green预混Ex TaqTaKaRa BiotechnologyRR420A
细胞裂解液Cell Signaling Technology--
BCA蛋白定量试剂盒Solarbio--
快速封闭液BiotidesWB1601
抗波形蛋白抗体Proteintech77-888-1-Ig
抗N-钙黏蛋白抗体Cell Signaling Technology13116
抗E-钙黏蛋白抗体Cell Signaling Technology14472
抗MMP2抗体Proteintech66-366-1-Ig
抗SIRPα抗体Cell Signaling Technology13379
抗GAPDH抗体Proteintech60-004-1-Ig
Luminex X-200液相芯片系统Luminex--
CCL5 ELISA试剂盒MultisciencesEK1129
IL-6 ELISA试剂盒MultisciencesEK106/2
IL-8 ELISA试剂盒MultisciencesEK108
siRNATsingke Biological Technology--
免疫染色透化缓冲液BeyotimeP0095
抗CD68抗体AbcamAb125212
抗CCR5抗体AbcamAb110103
抗CCL5抗体Proteintech12-000-1-AP
组织保存液Accurate Int.--
Hanks平衡盐溶液未明确说明--
Y-27632未明确说明10µM
组织预处理试剂盒Accurate Int.--
Advanced DMEM/F12培养基未明确说明--
基质胶未明确说明--
GlutaMax添加剂未明确说明
B27添加剂未明确说明
烟酰胺未明确说明10mM
N-乙酰半胱氨酸未明确说明1.25mM
HEPES缓冲液未明确说明20mM
胃泌素未明确说明10nM
Wnt3a蛋白未明确说明100ng/mL
Noggin蛋白未明确说明200ng/mL
R-spondin-1蛋白未明确说明250ng/mL
FGF-10蛋白未明确说明10ng/mL
EGF蛋白未明确说明50ng/mL
A83-01未明确说明500nM
TripLE消化液未明确说明--
CellTiter-Glo 3D活力检测试剂Promega--
马拉维罗未明确说明--
抗CCL5抗体未明确说明--
伊马替尼未明确说明--
Agilent SureSelect人类全外显子V6试剂盒Agilent Technologies--
基质胶ABW Bio0827265
马拉维罗未明确说明--

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
MUG-Chor1细胞培养条件:IMDM:RPMI-1640=4:1,12% FBS,1% PS,1% L-glutamine;包被胶原类型及浓度
阅读提示:Methods: Cell culture and coculture system
巨噬细胞诱导与极化
THP-1细胞用150nM PMA处理24小时;PBMC来源单核细胞用20ng/mL M-CSF处理3天,然后10ng/mL M-CSF处理2天;M2极化:20ng/mL IL-4和20ng/mL IL-13处理48小时
阅读提示:Methods: Macrophage induction
共培养体系
Transwell孔径0.4µm,细胞数量5×10^5,上下室布局
阅读提示:Methods: Cell culture and coculture system
CCL5处理
外源性CCL5浓度(5、10、20 ng/mL)及处理时间(迁移48小时,划痕4天)
阅读提示:Results: CCL5 secreted by chordoma cells promoted chordoma migration and EMT
CCL5敲低
siRNA序列(表4)、转染试剂Lipofectamine 3000、敲低效率验证(qRT-PCR和ELISA)
阅读提示:Methods: siRNA transfection; Results: CCL5 secreted by chordoma cells...
MVC体外实验
MVC浓度30µM;IC50测定浓度范围0-128µM,48小时IC50为50.53µM
阅读提示:Results: Blocking the CCL5–CCR5 axis by MVC...
异种移植模型
BALB/c裸鼠,每组3只,MUG细胞3×10^6/100µL皮下注射,MVC剂量100mg/kg腹腔注射,处理时间:5周后4天,继续2周后处死
阅读提示:Methods: Xenograft chordoma mouse model
类器官药物敏感性
类器官培养条件(基质胶比例1:1.5,培养基添加剂等),药物浓度(MVC 100µM,anlotinib 32µM,imatinib 24µM,apatinib 24µM,anti-CCL5 1µg/mL),处理时间96小时
阅读提示:Methods: Organoid construction, culture, and treatment; Results: MVC exhibited antitumor effects in chordoma organoids