靶向氧化磷酸化以提高肾细胞癌免疫联合治疗的疗效

Targeting oxidative phosphorylation to increase the efficacy of immune-combination therapy in renal cell carcinoma

作者信息Jihua Tian, Jing Luo, Xing Zeng, Chunjin Ke, Yanan Wang, Zhenghao Liu, Le Li, Yangjun Zhang, Zhiquan Hu, Chunguang Yang
PMID38355278
发布时间2024-02-14
DOI10.1136/jitc-2023-008226

实验完整度

高

包含多队列临床数据分析、体外细胞功能实验、体内动物模型及免疫微环境分析,并进行了分子机制验证。

主要模型

Renca细胞系(小鼠肾细胞癌) BALB/c小鼠皮下移植瘤模型 CheckMate、JAVELIN Renal 101、NCT01358721临床队列 同济医院临床病例队列

重点核对

Ndufb8敲低效率(shNdufb8 1:RNA 70%,蛋白 61%) BALB/c小鼠皮下接种Renca细胞数量(1×10^6)及抗PD-L1给药方案(200 µg/只,每3天一次,共4次) 肿瘤体积测量及生存终点(肿瘤体积达到2000 mm³或小鼠死亡) 流式细胞术分析肿瘤浸润CD8+ T细胞中IFN-γ、PD-1、TIM-3的表达 免疫荧光检测缺氧区域(Hypoxyprobe标记)及CD8+ T细胞分布

摘要

背景 免疫检查点抑制剂(ICIs)是转移性肾细胞癌(RCC)的标准治疗方法;然而,大多数患者对ICIs产生原发性或获得性耐药。氧化磷酸化(OXPHOS)作为纠正ICI耐药的潜在靶点鲜有探索。 方法 我们系统分析了CheckMate、JAVELIN Renal 101和NCT01358721临床试验的RNA测序和临床数据,以及同济医院25例患者的临床病理数据,以研究OXPHOS与ICI耐药之间的关系。构建了Ndufb8敲低的Renca细胞系,以确定OXPHOS对RCC免疫治疗在体内的影响。 结果 对CheckMate系列数据的分析显示,高OXPHOS水平是RCC患者ICI治疗的危险因素,但受von Hippel-Lindau蛋白(VHL)和缺氧诱导因子-1α状态的影响。这一结果与我们研究所临床病理特征与预后观察之间的相关性一致。敲低Renca细胞系中线粒体复合物I亚基Ndufb8对体外细胞生长和迁移没有影响,但减慢了体内肿瘤生长。在接受抗程序性死亡配体1(PD-L1)治疗的BALB/c小鼠中,shNdufb8 Renca肿瘤比shControl Renca肿瘤生长更慢,且相应小鼠存活时间更长。流式细胞术显示,shNdufb8 Renca肿瘤中的CD8+ T细胞暴露于较低程度的缺氧,表达较少的程序性死亡-1(PD-1)和T细胞免疫球蛋白结构域和黏蛋白结构域3(TIM-3),在刺激后分泌更多的干扰素-γ。免疫荧光证明shNdufb8 Renca肿瘤中CD8+ T细胞比例更高,且这些细胞在缺氧区域的比例较低。 结论 OXPHOS是RCC免疫治疗反应的可靠预测因子,并且在转移性病变中更为显著。RCC细胞通过氧化代谢产生缺氧的肿瘤微环境并抑制T细胞功能,从而导致免疫治疗耐药。 关键词:肾细胞癌,免疫治疗,代谢网络和通路

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
氧化磷酸化(OXPHOS)水平是否影响肾细胞癌对免疫检查点抑制剂治疗的应答,其机制是什么?
核心机制
肾癌细胞通过氧化磷酸化消耗氧气,形成缺氧的肿瘤微环境,抑制CD8+ T细胞功能,促进T细胞耗竭,从而导致免疫治疗耐药。
主要证据
临床队列分析显示高OXPHOS预测ICI耐药;体内实验表明敲低Ndufb8降低肿瘤缺氧,增加CD8+ T细胞浸润和IFN-γ产生,减少PD-1和TIM-3表达,并增强抗PD-L1疗效。
研究意义
该研究为使用氧化磷酸化抑制剂改善肾细胞癌免疫检查点抑制剂耐药提供了理论依据。

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

临床队列数据分析OXPHOS与ICI应答的相关性

探究OXPHOS水平是否与肾细胞癌患者免疫治疗预后相关。

分析CheckMate、JAVELIN Renal 101、NCT01358721及同济医院队列的RNA-seq和临床数据,利用ssGSEA计算OXPHOS评分,评估其与PFS、OS及客观缓解率的关系。

2

敲低Ndufb8验证OXPHOS对肿瘤细胞体外功能的影响

验证OXPHOS是否直接影响肿瘤细胞的增殖和迁移。

通过慢病毒转染构建Ndufb8敲低的Renca细胞系,通过CCK-8、集落形成、Edu和细胞划痕实验检测细胞增殖和迁移能力。

3

体内验证Ndufb8敲低对肿瘤生长及免疫治疗疗效的影响

验证OXPHOS敲低是否能增强抗PD-L1治疗的抗肿瘤效果并改善生存。

将shNdufb8和shControl Renca细胞皮下接种BALB/c小鼠,使用抗PD-L1或IgG对照处理,监测肿瘤生长和生存期。

4

免疫微环境分析

探究OXPHOS敲低对肿瘤浸润免疫细胞的影响及机制。

通过流式细胞术和免疫荧光分析肿瘤浸润淋巴细胞(TILs),检测CD8+ T细胞比例、功能(IFN-γ)、耗竭标志物(PD-1、TIM-3)及缺氧水平。

5

验证VHL状态对OXPHOS预测能力的影响

探究VHL和HIF-1α状态是否干扰OXPHOS对ICI应答的预测能力。

根据VHL突变状态和PDK1/NDUFA4L2表达分组,重新评估OXPHOS评分与PFS的关系。

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
杜尔贝科改良伊格尔培养基----
胎牛血清----
InVivoMAb抗小鼠PD-L1抗体Bio X CellBE0101
RIPA裂解液----
聚偏二氟乙烯膜----
Ndufb8抗体Proteintech67690-1-Ig
HIF1-α抗体AbclonalA22041
β2微球蛋白抗体Proteintech66207-1-Ig
β-肌动蛋白抗体ElabscienceE-AB-48018
二抗AbclonalAS003
ChemiDoc XRS+成像系统Bio-Rad--
ImageLab软件Bio-Rad--
IV型胶原酶Sigma9001-12-1
透明质酸酶Sigma9001-54-1
脱氧核糖核酸酶ISigma9003-98-9
红细胞裂解液Sigma--
Percoll分离液----
CD8抗体ElabscienceE-AB-F1104S
CD45抗体ElabscienceE-AB-F1136Q
IFN-γ抗体ElabscienceE-AB-F1101E
TIM-3抗体ElabscienceE-AB-F1192D
PD-1抗体ElabscienceE-AB-F1131J
Hypoxyprobe-1试剂盒HypoxyprobeHP6-100Kit
细胞内固定/破膜缓冲液试剂盒ElabscienceE-CK-A109
Beckman流式细胞仪Beckman Coulter--
FlowJo软件Tree Star--
MDH2抗体BosterA04803-2
PD-L1抗体BosterBM4816
NDUFB8抗体BosterA07936-1
NDUFS4抗体BosterM03608-1
HSD17B10抗体BosterPB0299
哌莫硝唑盐酸盐 (Hypoxyprobe)Hypoxyprobe--
4',6-二脒基-2-苯基吲哚----
抗Hypoxyprobe抗体HypoxyprobeHP6-100Kit
抗小鼠CD8a抗体--CL647-65069
共聚焦激光扫描显微镜Nikon--

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
Renca和293T细胞系来源:ATCC;培养基:DMEM+10% FBS;培养条件:37°C,5% CO2
阅读提示:Methods: Cell line, mice, and agents
基因敲低
shRNA序列:shNdufb8 1: GGATGTCATGTGTAAACATCT, shNdufb8 2: GGGACCTAGACATGTACATCA, shControl: ATGGTAGCGTACACTTATGAT;筛选:嘌呤霉素
阅读提示:Methods: Retroviral RNA interference
动物实验
小鼠品系:BALB/c雌性,4-6周龄;细胞接种量:1×10^6细胞/200 µL PBS皮下接种;抗PD-L1给药:200 µg/只,腹腔注射,每3天一次,共4次;生存终点:肿瘤体积2000 mm³或死亡
阅读提示:Methods: Cell line, mice, and agents
流式细胞术
肿瘤消化:IV型胶原酶(1 mg/mL)、透明质酸酶(1 mg/mL)、DNase I(20 U/mL),37°C孵育30分钟;淋巴细胞分离:40%和80% Percoll;刺激阻断:Cell Stimulation and Protein Transport Inhibitor Kit;抗体孵育:30分钟
阅读提示:Methods: Flow cytometry
免疫荧光
Hypoxyprobe(pimonidazole)尾静脉注射,收获前1小时;肿瘤固定:4%多聚甲醛;抗体:抗Hypoxyprobe(1:100)及抗CD8a(1:500)
阅读提示:Methods: Histological analysis