ADAM17功能阻断抗体通过CD16A、CD137和辅助细胞增强IL-15介导的NK细胞活化和增殖

Enhanced IL-15-mediated NK cell activation and proliferation by an ADAM17 function-blocking antibody involves CD16A, CD137, and accessory cells

作者信息Anders W Matson, Rob Hullsiek, Kate J Dixon, Sam Wang, Anders J Lindstedt, Ryan R Friess, Shee Kwan Phung, Tanya S Freedman, Martin Felices, Emily N Truckenbrod, Jianming Wu, Jeffrey S Miller, Bruce Walcheck
PMID39053944
发布时间2024-07
DOI10.1136/jitc-2024-008959

实验完整度

高

研究包含体外细胞模型(PBMC、富集NK细胞、NK-92/CD16A)和功能验证(增殖、杀伤、信号传导),并明确机制(CD16A、CD137)及辅助细胞依赖性。

主要模型

人外周血单个核细胞(PBMC) 富集的人NK细胞(CD56+ CD3-) NK-92/CD16A细胞系 SKOV-3卵巢癌细胞系

重点核对

处理条件:rhIL-15(10 ng/mL)±Medi-1(5 µg/mL)培养7天 细胞来源:健康供体外周血,新鲜分离PBMC或富集NK细胞(纯度≥90%) 对照设置:同型对照抗体、IgG对照、未处理组 检测指标:NK细胞增殖(CTV稀释)、CD25/CD137表达、肿瘤杀伤(IncuCyte) Fc变体:Medi-1、Medi-4、Medi-PGLALA、Medi-F(ab')2比较

摘要

背景:自然杀伤(NK)细胞作为癌症细胞疗法被广泛研究。这些细胞通过识别肿瘤细胞上的配体和抗原而被激活。细胞因子疗法,如IL-15,也广泛用于刺激癌症患者的内源性NK细胞和过继转移的NK细胞。这些刺激激活膜蛋白酶ADAM17,该酶切割NK细胞上的多种细胞表面受体,作为限制其细胞溶解功能的负反馈环。ADAM17抑制可增强IL-15介导的NK细胞体外和体内增殖。在本研究中,我们调查了这一过程的潜在机制。方法:来自人类外周血的PBMC或富集的NK细胞,未标记或标记细胞增殖染料,在有或无ADAM17功能阻断抗体的情况下,与rhIL-15共培养长达7天。生成了不同全人源版本的抗体;Medi-1(IgG1)、Medi-4(IgG4)、Medi-PGLALA、Medi-F(ab')2和TAB16(抗ADAM17和抗CD16双特异性抗体)以调节CD16A结合。使用流式细胞术评估NK细胞增殖和表型标志物,免疫印迹检查CD16A信号传导,IncuCyte活细胞成像测量NK细胞抗肿瘤活性。结果:ADAM17功能阻断单克隆抗体(mAb)Medi-1显著增加了IL-15诱导的NK细胞早期活化。通过使用不同工程化版本的抗体,我们证明了CD16A(一种激活型Fcγ受体和众所周知的ADAM17底物)的参与。因此,当Medi-1与NK细胞上的ADAM17结合时,被CD16A结合并阻断其脱落,诱导并延长其信号传导。这一过程未促进明显的NK细胞 fratricide 或功能障碍。Medi-1和IL-15的协同信号增强了CD16A+ NK细胞上CD137的上调,并在PBMC辅助细胞或抗CD137激动性单克隆抗体存在时增强了它们的增殖。结论:我们的数据首次揭示,CD16A和CD137分别支撑了Medi-1增强IL-15驱动的NK细胞活化和增殖,其中后者需要PBMC辅助细胞。使用Medi-1代表了一种增强IL-15驱动的NK细胞增殖的新策略,并可能通过增加癌症患者NK细胞的抗肿瘤活性具有治疗重要性。

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
ADAM17功能阻断抗体Medi-1增强IL-15介导的NK细胞增殖的潜在机制是什么?
核心机制
Medi-1与NK细胞表面ADAM17结合后,其Fc区被CD16A结合,阻断CD16A脱落并延长其信号传导,与IL-15信号协同上调CD137表达,在PBMC辅助细胞存在时促进NK细胞增殖。
主要证据
Medi-1增强IL-15诱导的NK细胞增殖(PBMC中4.5倍扩增),Fc变体(Medi-PGLALA等)减弱此效应;免疫印迹显示ZAP-70/SYK磷酸化;抗CD137抗体或sCD137L-Fc阻断降低增殖;富集NK细胞无此效应,但加入urelumab后增殖增强。
研究意义
联合使用Medi-1与细胞因子治疗可能增强癌症患者内源性或过继转移NK细胞的增殖和功能,具有转化医学意义。

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

评估Medi-1对IL-15驱动的NK细胞增殖的影响

验证ADAM17阻断抗体能否增强IL-15诱导的NK细胞增殖及其选择性

将CTV标记的PBMC与IL-15(10 ng/mL)±Medi-1(5 µg/mL)培养7天,通过流式细胞术分析NK细胞(CD56+CD3-)的CTV稀释和增殖指数,并比较T细胞亚群反应。

2

表型与功能标志物分析

评估Medi-1处理是否导致NK细胞功能表型改变或耗竭,并检查早期活化标志物

培养7天后,通过流式细胞术检测NK细胞上激活受体、抑制受体、耗竭标志物(LAG-3等)及早期活化标志物CD69、CD25、CD137的表达。检测脱颗粒(CD107a)和IFN-γ产生。

3

Fc区功能验证

确定Medi-1的Fc区(CD16A结合)对其增强IL-15反应的必要性

比较Medi-1、Medi-4、Medi-PGLALA和Medi-F(ab')2对IL-15刺激的NK细胞CD25/CD137表达和增殖的影响。检测Medi-1处理的NK细胞中pZAP-70/pSYK水平,并使用TAB16双特异性抗体直接交联CD16A。

4

评估脱颗粒和 fratricide 风险

检查Medi-1结合CD16A是否诱导NK细胞 fratricide 或脱颗粒

比较Medi-1和daratumumab(已知诱导 fratricide)处理的NK细胞增殖、PBMC中NK细胞比例和CD107a表达。

5

评估NK细胞抗肿瘤活性

评估Medi-1处理对NK细胞自然细胞毒性的影响

富集的NK细胞与SKOV-3/NLG细胞在不同E:T比例下共培养,在IL-15±Medi-1存在下,通过IncuCyte活细胞成像监测7天肿瘤细胞杀伤。

6

CD137和辅助细胞在增殖中的作用

验证CD137及其配体在Medi-1增强的NK细胞增殖中的作用,并确定是否依赖辅助细胞

在PBMC或富集NK细胞培养中,加入sCD137L-Fc或抗CD137阻断抗体BBK-2,检测NK细胞增殖。比较PBMC与富集NK细胞的增殖差异。在富集NK细胞中加入CD137激动剂urelumab,评估其对增殖的影响。

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--
热灭活胎牛血清Gibco--
抗生素-抗真菌剂Gibco--
MEM Alpha培养基Gibco--
马血清Gibco--
McCoy's 5A培养基Gibco--
淋巴细胞分离液Promocell--
人NK细胞分选试剂盒Miltenyi Biotec--
CellTrace Violet(CTV)细胞增殖染料ThermoFisher Scientific--
重组人IL-15R&D Systems--
重组人IL-2R&D Systems--
佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯Sigma Aldrich--
离子霉素AdipoGen Life Sciences--
IncuCyte SX3活细胞成像分析系统Sartorius--
BD FACSCelesta细胞分析仪BD Biosciences--
Ghost Dye Red 710活力染料Tonbo Biosciences13-0871
Medi-1抗体Syd Labs--
Medi-4抗体Syd Labs--
Medi-PGLALA抗体Syd Labs--
Medi-F(ab')2抗体片段SouthernBiotech--
TAB16双特异性抗体----
NuPAGE三醋酸凝胶Invitrogen--
Immobilon-FL PVDF膜EMD Millipore--
REVERT总蛋白染色LI-COR Biosciences--
Intercept(TBS)封闭缓冲液LI-COR Biosciences--
Odyssey CLx近红外成像仪LI-COR Biosciences--
pZAP-70/pSYK抗体Cell Signaling Technology2717S
总SYK抗体Cell Signaling Technology80460
抗兔IgG二抗LICORbio926-32213
抗小鼠IgG二抗LICORbio926-68072
抗人CD56抗体Biolegend318318
抗人CD107a抗体Biolegend328620
抗人CD69抗体BioLegend310927
抗人CD16抗体BioLegend302048
抗人NKG2D抗体BioLegend320832
抗人NKp46抗体BioLegend331927
抗人KIR2DL1抗体BioLegend339504
抗人NKG2A抗体BioLegend375104
抗人CD3抗体BioLegend300472
抗人CD3抗体BioLegend300440
抗人KIR2DL2/L3抗体BioLegend312604
抗人KIR3DL1抗体BioLegend312708
抗人NKp44抗体BioLegend325110
抗人LAG-3抗体BioLegend369318
抗人TIGIT抗体BioLegend372712
抗人TIM-3抗体BioLegend345028
抗人CD25抗体BioLegend302604
抗人CD137抗体(BBK-2)InvitrogenMA5-13739
抗人CD137抗体BioLegend309810
抗人IFN-γ抗体BioLegend502508
抗人CD4抗体BioLegend317408
抗人CD8抗体BioLegend344706
抗人ADAM17抗体(D1(A12))Merck Millipore SigmaMABT884
人IgG1Merck Millipore SigmaAG502-M
UrelumabInvitrogenMA5-141939
DaratumumabJanssen Biotech, Inc--
可溶性CD137L/Fc融合蛋白G&P BioscienceFCL2590B
SKOV-3细胞系ATCCHTB-77
K562细胞系ATCCCCL-243
NK-92细胞系ATCCCRL-2407
MycoAlert支原体检测试剂盒Lonza--

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
PBMC分离和NK细胞富集
健康供体来源、抗凝剂(肝素钠)、分离介质(Lymphocyte Separation Medium)、富集试剂盒(Miltenyi或StemCell)、纯度(≥90%)
阅读提示:Methods: Cell isolation and culture
细胞培养与刺激
培养基(RPMI 1640)、FBS浓度(10%)、IL-15浓度(10 ng/mL,低剂量1 ng/mL)、Medi-1浓度(5 µg/mL)、培养时间(最长7天)、温度(37°C)和CO2(5%)
阅读提示:Methods: Cell isolation and culture; Figure 1 legend
NK细胞增殖检测
CTV标记浓度及时间、流式分析门控策略(FSC/SSC、单细胞门)、增殖指数计算方法
阅读提示:Methods: Flow cytometric analyses and Cell isolation and culture; Figure 1 legend
Fc变体比较
抗体浓度(等摩尔)、变体信息(Medi-1, Medi-4, Medi-PGLALA, Medi-F(ab')2)、检测时间点(18小时活化,7天增殖)
阅读提示:Figure 5 legend
CD16A信号检测
细胞处理时间、抗体浓度(5 µg/mL)、裂解和免疫印迹条件、抗体(pZAP-70/pSYK, total SYK)
阅读提示:Methods: Immunoblotting; Figure 5C legend
CD137功能阻断
sCD137L-Fc浓度(1 µg/mL)、BBK-2浓度(5 µg/mL)、对照抗体(mouse IgG1)
阅读提示:Figure 7A legend
细胞毒性检测
靶细胞(SKOV-3/NLG)、E:T比、IL-15和Medi-1浓度、IncuCyte设置(每小时成像,7天)、数据分析(AUC)
阅读提示:Methods: Cellular assays; Figure 6C legend