低分子肝素通过增加淋巴细胞浸润协同增强过继性及抗PD-1为基础免疫疗法在结直肠癌中的疗效

Low molecular weight heparin synergistically enhances the efficacy of adoptive and anti-PD-1-based immunotherapy by increasing lymphocyte infiltration in colorectal cancer

作者信息Yibo Quan, Jie He, Qi Zou, Liuxi Zhang, Qihui Sun, Hongli Huang, Wanglin Li, Keping Xie, Fang Wei
PMID37597850
发布时间2023-08
DOI10.1136/jitc-2023-007080

实验完整度

高

小鼠皮下及肝转移模型评估疗效,多重免疫组化、MACS分选过继转移、IVIM活体成像、流式细胞术、体外细胞毒性实验及mIHC等多层级验证功能与机制。

主要模型

CT26皮下结肠癌小鼠模型 MC38皮下结肠癌小鼠模型 CT26肝转移小鼠模型

重点核对

LMWH剂量:10 μg/g体重 ACT细胞类型与数量:活化淋巴细胞2×10^7或纯化CD8+ T细胞2×10^6 治疗时间点:皮下模型第8、11、14、17天;肝转移模型第11、14、17、20天 抗PD-1抗体剂量:150 μg/只,同时间点给药 肿瘤细胞接种量:MC38 5×10^5,CT26 1×10^6(皮下);CT26 6×10^5(肝转移)

摘要

背景:包括过继性细胞治疗(ACT)和免疫检查点抑制剂(ICIs)在内的免疫疗法对大多数结直肠癌(CRC)患者的疗效有限,而对于肝转移患者的疗效更为有限。缺乏抗肿瘤淋巴细胞浸润可能是主要原因,因此迫切需要更有效和更安全的CRC治疗策略。方法:本研究充分评估了低分子肝素(LMWH)联合免疫疗法在微卫星稳定(MSS)高侵袭性小鼠CRC模型中的抗肿瘤协同作用。结果:LMWH与ACT双重联合确实介导了肿瘤生长的停滞和肝转移的抑制,而单独使用LMWH或ACT均无抗肿瘤活性。多重免疫组织化学、纯化CD8+T细胞过继转移实验和IVIM活体成像显示,LMWH与ACT联合明显增加了肿瘤内CD8+T细胞的浸润。机制上,对肿瘤微环境变化的评估显示,LMWH改善了肿瘤血管正常化,促进了活化CD8+T细胞向肿瘤内的运输。同样,在小鼠CT26肿瘤模型中,LMWH联合抗程序性细胞死亡蛋白1(PD-1)治疗与单独PD-1阻断相比,提供了更优的抗肿瘤活性。结论:LMWH可通过增加肿瘤内淋巴细胞(尤其是细胞毒性CD8+T细胞)的浸润来增强ACT和基于ICIs的免疫治疗。这些结果表明,LMWH与免疫治疗策略的联合为CRC治疗(尤其是MSS肿瘤)提供了一种有前景且安全的方法。

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
低分子肝素(LMWH)是否能通过增加肿瘤内淋巴细胞浸润来增强基于过继性细胞治疗(ACT)和抗PD-1的免疫疗法在结直肠癌,尤其是微卫星稳定(MSS)肿瘤中的疗效?
核心机制
LMWH通过抑制VEGF-A和bFGF等促血管生成因子,促进肿瘤血管正常化,降低FasL表达,减轻肿瘤缺氧,从而改善CD8+ T细胞的运输和浸润,将“冷”肿瘤转变为“热”肿瘤,增强ACT和抗PD-1疗法的抗肿瘤效应。
主要证据
在CT26(免疫排斥型)和MC38(免疫炎症型)皮下瘤及CT26肝转移模型中,LMWH联合ACT或抗PD-1疗法显著抑制肿瘤生长和肝转移;多重免疫组化、纯化CD8+ T细胞过继转移实验及IVIM活体成像证实LMWH增加肿瘤内CD8+ T细胞浸润。
研究意义
该研究支持LMWH联合免疫治疗作为结直肠癌,特别是MSS型“冷”肿瘤的一种有前景且安全的治疗策略,为进一步转化研究和临床试验提供了依据。

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

建立结直肠癌小鼠模型

建立具有不同免疫表型(免疫排斥型CT26和免疫炎症型MC38)的皮下瘤模型及CT26肝转移模型,用于评估LMWH联合免疫疗法的抗肿瘤效果。

将MC38(5×10^5)和CT26(1×10^6)细胞皮下接种于C57BL/6J和Balb/c小鼠右 flank;将6×10^5 CT26细胞通过肠系膜上静脉注射建立肝转移模型。

2

体内治疗评估

评估LMWH单药及与ACT或抗PD-1联合治疗对肿瘤生长和肝转移的影响。

皮下模型于第4、7、10、13、16天腹腔注射LMWH(10 μg/g),ACT(2×10^7活化淋巴细胞或2×10^6 CD8+ T细胞)于第8、11、14、17天经尾静脉注射;抗PD-1抗体(150 μg/只)于LMWH给药后24小时内注射。肝转移模型于第4天起LMWH每3天一次,ACT于第11、14、17、20天进行。测量肿瘤体积和重量,评估肝转移情况。

3

评估肿瘤内淋巴细胞浸润

验证LMWH是否增加肿瘤内CD8+ T细胞浸润,并与治疗疗效相关联。

采用多重免疫组织化学(mIHC)检测MC38和CT26肿瘤中CD8+和CD8+PD-1+ T细胞浸润;通过MACS分选纯化CD8+ T细胞进行过继转移实验;利用IVIM活体成像实时观察CFSE标记的CD8+ T细胞在肿瘤内的迁移和浸润。

4

探究肿瘤血管正常化机制

验证LMWH是否通过诱导肿瘤血管正常化来促进CD8+ T细胞浸润。

通过免疫荧光和免疫组化检测肿瘤内VEGF-A表达、CD31+血管面积、α-SMA+CD31+周细胞覆盖率、FasL表达以及CD8+ T细胞与血管的空间关系;使用pimonidazole染色评估肿瘤缺氧情况;检测CXCL10表达和CD8+CXCR3+ T细胞浸润。

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
RPMI-1640培养基Gibco--
胎牛血清Biological Industries--
青霉素-链霉素Gibco--
基质胶----
刀豆蛋白ASigmaC2010
鼠源白细胞介素-2PeproTech212-12-5
红细胞裂解液BeyotimeC7302
小鼠CD8α (Ly-2)磁珠Miltenyi130-117-044
MiniMACS分离器Miltenyi130-042-102
MS分离柱Miltenyi130-402-201
MACS多支架Miltenyi130-402-303
低分子肝素National Institutes for Food and Drug Control9041-08-1
抗小鼠PD-1抗体Bio X CellBP0273
大鼠IgG2a同型对照Bio X CellBP0089
哌莫硝唑HypoxyprobeHP6-100kit
FITC标记的抗哌莫硝唑抗体Hypoxyprobe--
TUNEL凋亡检测试剂盒KeyGEN BioTECH--
PANO多重免疫组化试剂盒Panovue10144100100
HRP标记的二抗Panovue10013001040
DAPIBeyotimeC1005
抗淬灭封片剂Panovue10022001010
抗HIF-1α抗体SANTA CRUZsc-13515
抗CD8α抗体CST98941
抗PD-1抗体CST84651
抗CD31抗体CST77699
抗α-SMA抗体ProteinTech14395-1-AP
抗Ki67抗体Abcamab16667
抗GZMB抗体CST44153
抗CXCR3抗体Abcamab288437
抗CXCL10抗体ProteinTech10937-1-AP
Vectra Polaris自动病理成像系统Akoya BiosciencesV.1.0
Aperio CS2数字病理扫描仪Leica--
HALO软件Indica LabsV.3.3.25
CCK8试剂盒DojindoCK04
酶标仪BioTek800TS
抗CD45 BV510抗体BioLegend103137
抗CD3 APC抗体BioLegend100236
抗NK1.1 PE-Cy7抗体BioLegend108922
抗CD4 PerCP-Cy5.5抗体BioLegend100434
抗CD8 FITC抗体BioLegend126606
抗CD69 BV421抗体BD562920
抗PD-1 PE抗体BioLegend135206
抗CD16/32抗体BioLegend101302
多色流式细胞仪BDLSRFortessa
FlowJo软件--V.10.5.3
活体双光子显微镜平台IVIM TechnologyIVM-MS
羧基荧光素二醋酸盐琥珀酰亚胺酯----
伊文思蓝Absinabs47002009
三溴乙醇Nanjing Aibei BiotechnologyM2920

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
MC38和CT26细胞系的来源、培养条件(RPMI-1640、10% FBS、100 U/mL青霉素、100 μg/mL链霉素、37°C、5% CO2)及支原体阴性验证
阅读提示:Methods - Cell lines and mice
动物模型建立
小鼠品系(C57BL/6J和Balb/c)、周龄(6-8周)、肿瘤细胞接种数量(MC38 5×10^5,CT26 1×10^6)、接种体积(150 μL PBS含50% Matrigel)、肝转移模型细胞数量(6×10^5 CT26)及注射方式(肠系膜上静脉)
阅读提示:Methods - Tumor models and in vivo treatment
LMWH给药方案
LMWH剂量(10 μg/g体重)、给药途径(腹腔注射)、给药时间(皮下模型第4、7、10、13、16天;肝转移模型从第4天起每3天一次)
阅读提示:Methods - Tumor models and in vivo treatment
ACT治疗方案
淋巴细胞数量(2×10^7活化淋巴细胞或2×10^6 CD8+ T细胞)、转移途径(尾静脉)、治疗时间(皮下模型第8、11、14、17天;肝转移模型第11、14、17、20天)
阅读提示:Methods - In vitro lymphocyte activation and adoptive cell transfer
抗PD-1治疗
抗体克隆(29F.1A2)及同型对照(2A3)、剂量(150 μg/只)、给药途径(腹腔注射)、给药时间(同ACT时间点)
阅读提示:Methods - Tumor models and in vivo treatment
疗效评估
肿瘤体积测量公式(L×W^2/2)、测量频率(每3天)、取材时间(皮下第19天,肝转移第22天)、肝转移评估指标(肝重、肝重/体重比、转移面积/肝总面积比)
阅读提示:Methods - Tumor models and in vivo treatment, Figure legends