胆囊癌的多模型分析揭示吸收oxLDL的中性粒细胞在促进肝脏侵袭中的作用

Multi-model analysis of gallbladder cancer reveals the role of OxLDL-absorbing neutrophils in promoting liver invasion

作者信息Dongning Rao, Jiaxin Li, Mao Zhang, Siyuan Huang, Lu Meng, Guohe Song, Jiaqiang Ma, Yingcheng Wu, Yifei Cheng, Shuyi Ji, Gaohua Wu, Lv Chen, Yuming Liu, Yang Shi, Jian Zhou, Fan Jia, Xiaoming Zhang, Ruibin Xi, Qiang Gao
PMID38822440
发布时间2024-05-31
DOI10.1186/s40164-024-00521-7

实验完整度

包含多模型分析(scRNA-seq、ST、蛋白质组学、mIHC)、体外共培养、Transwell侵袭实验、细胞毒性实验及基因敲低等功能验证,证据层级独立且充分。

主要模型

GBC细胞系(EH-GB1、GBC-SD、NOZ) 中性粒细胞(来自GBC患者及健康供者) GBC患者组织样本(GBC-LI和GBC-Lo)

重点核对

小鼠模型使用:文中未明确说明 肿瘤与中性粒细胞共培养比例(Tumor:Neu)为1:1、1:3等 oxLDL浓度:50 μg/ml 共培养时间:30分钟至24小时 中性粒细胞类型:CD33mid CD66b+

摘要

背景:胆囊癌(GBC)是胆道系统最常见且最致命的恶性肿瘤,缺乏有效的治疗手段。在许多GBC病例中,确诊前已发生邻近器官浸润或远处转移,尤其是直接肝浸润,这是最常见且最不利的播散方式。方法:对多个肿瘤分期的GBC进行单细胞RNA测序(scRNA-seq)、空间转录组学(ST)、蛋白质组学和多重免疫组化(mIHC),以表征肿瘤微环境(TME),特别关注中性粒细胞在GBC肝浸润(GBC-LI)中的优先富集。结果:多模型分析揭示了GBC-LI的免疫抑制性TME,其特征是中性粒细胞在侵袭前沿富集。我们确定了中性粒细胞的上下文依赖性转录状态,其中肿瘤修饰状态与氧化低密度脂蛋白(oxLDL)代谢相关。体外实验表明,GBC细胞与中性粒细胞之间的直接细胞-细胞接触导致中性粒细胞对oxLDL摄取的大幅增加,这主要由中性粒细胞上上调的OLR1介导。吸收oxLDL的中性粒细胞表现出更高的促进肿瘤侵袭的潜力,同时表现出较低的肿瘤细胞毒性。最后,我们在GBC-LI的侵袭前沿确定了一个中性粒细胞促进生态位,由KRT17+ GBC细胞、中性粒细胞和周围的成纤维细胞构成,这可能有助于培养吸收oxLDL的中性粒细胞。结论:我们的研究揭示了促肿瘤中性粒细胞亚群的存在,它们通过OLR1吸收oxLDL,这一现象是由GBC-LI中与KRT17+ GBC细胞的细胞-细胞接触诱导的。

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
胆囊癌肝浸润(GBC-LI)中中性粒细胞如何促进肿瘤侵袭,其具体机制是什么?
核心机制
GBC细胞与中性粒细胞直接接触,通过上调中性粒细胞表面的OLR1,促进其对oxLDL的吸收,从而获得促进肿瘤侵袭、抑制抗肿瘤细胞毒性的表型。
主要证据
scRNA-seq和ST显示中性粒细胞在GBC-LI侵袭前沿富集,且具有肿瘤修饰状态;体外共培养实验证明细胞接触显著增加中性粒细胞对oxLDL的摄取(5倍以上),且Tumor:Neu比例与摄取程度正相关;siRNA敲低KRT17可抑制该过程。
研究意义
研究揭示了一种新的促肿瘤中性粒细胞亚群及其诱导机制,为靶向肿瘤浸润中性粒细胞以早期识别和干预GBC等癌症的侵袭行为提供了新思路。

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

GBC患者多区域样本收集与单细胞测序

构建GBC肿瘤微环境的单细胞图谱,识别GBC-LI中富集的免疫细胞类型。

从15例GBC患者(GBC-LI和GBC-Lo)采集肿瘤、癌旁正常组织和血液样本,进行scRNA-seq;对4例GBC-LI患者的肿瘤-肝脏边界组织进行ST测序。

2

中性粒细胞转录状态分析及功能分组

表征中性粒细胞在GBC不同组织来源中的异质性,定义上下文依赖性状态。

对分选的中性粒细胞进行scRNA-seq聚类,定义Nontumor-Activating、Tissue-Residing和Tumor-Modifying三个评分,并通过qRT-PCR验证。

3

体外共培养与oxLDL摄取实验

验证GBC细胞与中性粒细胞接触对oxLDL摄取的影响及其机制。

将中性粒细胞与GBC细胞系(EH-GB1、GBC-SD、NOZ)共培养,使用Dil-oxLDL标记,流式细胞术检测摄取;使用中和抗体阻断OLR1验证其作用。

4

功能验证:Transwell侵袭实验与细胞毒性实验

评估oxLDL吸收的中性粒细胞对肿瘤侵袭和细胞毒性的影响。

将肿瘤细胞与中性粒细胞共培养于Transwell下室,加入oxLDL,检测肿瘤细胞侵袭能力;通过钙黄绿素和Annexin V染色检测肿瘤细胞活力与凋亡。

5

KRT17敲低验证

验证KRT17在GBC细胞诱导中性粒细胞oxLDL摄取中的作用。

在EH-GB1细胞中通过siRNA敲低KRT17、ANXA1、IGFBP7、CD9,然后与中性粒细胞共培养,检测oxLDL摄取和OLR1表达。

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
美天旎肿瘤解离试剂盒Miltenyi--
GentleMACS解离器Miltenyi--
红细胞裂解液Applygen TechnologiesC1311
DRAQ5染料CST--
DAPI染料Biolegend--
PE标记抗CD66b抗体Biolegend--
Chromium单细胞3'文库和凝胶珠与多重试剂盒10x Genomics--
Chromium条形码系统10x Genomics--
HiSeq 4000测序仪Illumina--
DNeasy血液和组织试剂盒Qiagen--
NanoQuant板Infinite M200 PRO读板器Tecan Austria GmbH--
SureSelect人全外显子试剂盒Agilent50
NovaSeq 6000测序仪Illumina--
timsTOF Pro质谱仪Bruker--
Nanoelute液相色谱Bruker--
Opal-520, Opal-540, Opal-570, Opal-620, Opal-650, Opal-690荧光染料PerkinElmer--
抗CD66b抗体Abcamab197678
抗PanCK抗体Abcamab7753
抗CD68抗体Abcamab955
抗FOXP3抗体Abcamab20034
抗LGALS3抗体Proteintech14979-1-AP
抗oxLDL抗体Abcamab14519
抗KRT17抗体Proteintech17516-1-AP
OLR1抗体Proteintech11837-1-AP
APC标记抗CD66b抗体Biolegend396905
BV510标记抗CD33抗体Biolegend366609
FITC标记抗CD3抗体Biolegend317305
抗SREBF1抗体Proteintech14088-1-AP
PE标记抗LOX1抗体BioLegend358603
RPMI-1640培养基----
胎牛血清----
DMEM培养基----
Matrigel基质胶Corning, BD Biocoat356234
钙黄绿素-AM----
Dil标记的氧化低密度脂蛋白Yiyuan Biotechnologies--
Dil标记的低密度脂蛋白Yiyuan Biotechnologies--
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒BD556547
抗β-actin抗体CST4967
抗兔IgG二抗ProteintechRGAR001
Tanon-5200化学发光成像系统Tanon--

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
患者样本收集与处理
患者数量(15例)、样本类型(肿瘤、癌旁、血液)、样本运输条件(RPMI-1640+10% FBS,冰上)、消化试剂盒(Miltenyi Tumor Dissociation Kit)、红细胞裂解液(Applygen C1311)
阅读提示:Methods 中的 Patient samples and single-cell suspension preparation 部分
单细胞测序与数据分析
测序平台(10x Genomics Chromium)、过滤阈值(基因数>250,线粒体基因比例<30%)、双细胞去除算法(DoubletFinder等)、归一化和聚类方法(Seurat v3/v4.4.1)
阅读提示:Methods 中的 Single-cell RNA sequencing、Preprocessing of the scRNA-seq data 部分
中性粒细胞分选与共培养
分选标记(CD33mid CD66b+)、共培养细胞系(EH-GB1等)、共培养比例(Tumor:Neu)、共培养时间(30分钟)、oxLDL浓度(50 μg/ml)
阅读提示:Methods 中的 Co-culture of neutrophils and cancer cell lines、Cholesterol uptake assay 部分
Transwell侵袭实验
细胞数量(下室4×10^5,上室3×10^4)、基质胶浓度(1:8)、培养时间(12小时)、oxLDL浓度(50 μg/ml)
阅读提示:Methods 中的 Transwell invasion assay 部分
细胞毒性实验
细胞数量(5×10^5/孔)、共培养比例(1:3)、oxLDL浓度(50 μg/ml)、检测时间(1小时和24小时)
阅读提示:Methods 中的 Cytotoxity assay 部分