靶向c-MET的嵌合抗原受体巨噬细胞(CAR-M-c-MET)抑制胰腺癌进展并提高细胞毒性化疗疗效

Chimeric antigen receptor macrophages targeting c-MET(CAR-M-c-MET) inhibit pancreatic cancer progression and improve cytotoxic chemotherapeutic efficacy

作者信息Huaijin Zheng, Xinzhe Yang, Nan Huang, Shangqin Yuan, Jiayi Li, Xudong Liu, Qing Jiang, Shanshan Wu, Yue Ju, Jorg Kleeff, Xiushan Yin, Quan Liao, Qiaofei Liu, Yupei Zhao
PMID39643883
发布时间2024-12-06
DOI10.1186/s12943-024-02184-8

实验完整度

包含生物信息学分析、组织微阵列IHC、体外细胞共培养功能实验、转录组测序、细胞因子阵列、原位小鼠模型和hMDM验证等多个独立证据层级。

主要模型

THP-1细胞系 人单核细胞来源的巨噬细胞(hMDM) BxPC-3胰腺癌细胞系 NOD/SCID小鼠原位胰腺癌模型

重点核对

c-MET表达水平:通过TCGA-PAAD数据库和免疫组化验证,BxPC-3细胞系为高表达靶细胞。 CAR构建:包含CD8α信号肽、c-MET scFv、CD8α铰链区、FcRγ信号激活域和CD19 PI3K招募域,并融合EGFP。 体外功能验证:共培养系统使用E:T比例、时间点(如5:1、10:1,0.5h-24h)及LDH、生物发光检测。 体内给药方案:原位模型术后第5天开始每周腹腔注射1×10^7个CAR THP-1细胞,持续至35天。 化疗联合方案:BxPC-3-luci+细胞先用10μM化疗药处理24h,再与CAR-THP-1共培养24h。

摘要

背景:胰腺导管腺癌(PDAC)是最恶性的肿瘤之一。巨噬细胞在肿瘤微环境中含量丰富,使其成为治疗干预的有吸引力的靶点。虽然目前的免疫疗法,包括免疫检查点抑制剂(ICI)和嵌合抗原受体T细胞(CAR-T),在胰腺癌中显示出有限的疗效,但一种涉及嵌合抗原受体巨噬细胞(CAR-M)的新方法,尽管有前景,尚未在胰腺癌中进行探索。在本研究中,我们首次研究了靶向c-MET的CAR-M细胞在胰腺癌中的作用。方法:通过生物信息学分析和胰腺癌患者样本的免疫组织化学染色,验证了c-MET作为CAR-M靶点的有效性和合理性。我们利用流式细胞术和生物发光检测方法,证明了CAR-M对胰腺癌细胞的特异性结合和吞噬杀伤作用。此外,我们使用共聚焦显微镜和长期荧光活细胞成像系统观察了CAR-M吞噬胰腺癌细胞的过程。在移植到NOD/SCID小鼠的原位肿瘤模型中,我们腹腔注射CAR-M以确认其对胰腺癌的抑制功能。此外,我们在人单核细胞来源的巨噬细胞(hMDM)中验证了这些发现。结果:生物信息学和肿瘤组织微阵列分析显示,与配对的癌旁组织相比,肿瘤组织中c-MET的表达水平显著更高,并且c-MET表达越高,患者生存期越差。使用人单核细胞THP-1细胞系和hMDM构建了靶向c-MET的CAR-M细胞(CAR-M-c-MET)。CAR-M-c-MET细胞对胰腺癌细胞表现出高度特异性结合,并比促炎极化的对照巨噬细胞表现出更强的吞噬和杀伤能力。此外,CAR-M-c-MET细胞与多种细胞毒性化疗药物具有协同作用。在NOD/SCID小鼠模型中,腹腔注射的CAR-M-c-MET细胞迅速迁移至肿瘤组织并显著抑制肿瘤生长,且未引起明显的副作用。细胞因子阵列和mRNA测序显示,CAR-M-c-MET产生的免疫激活剂水平高于对照巨噬细胞。结论:本研究为CAR-M疗法治疗胰腺癌的安全性和有效性提供了令人信服的证据。结果表明,CAR-M-c-MET显著抑制胰腺癌进展并增强细胞毒性化疗的效果。值得注意的是,没有观察到明显的副作用。需要进一步在人类胰腺癌患者中进行临床试验。

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
CAR-M-c-MET能否靶向c-MET阳性胰腺癌细胞,抑制肿瘤进展并增强化疗疗效?
核心机制
CAR-M-c-MET通过CAR与c-MET结合激活巨噬细胞,增强吞噬和杀伤能力,并诱导促炎性免疫激活状态,从而抑制肿瘤生长。
主要证据
体外共培养实验证明CAR-M-c-MET对BxPC-3细胞具有高亲和力和杀伤力;原位小鼠模型显示肿瘤负荷显著降低、生存期延长;RNA-seq和细胞因子阵列显示CAR-M-c-MET产生GM-CSF升高、IL-10降低。
研究意义
该研究为CAR-M-c-MET疗法治疗胰腺癌的安全性和有效性提供了临床前证据,支持进一步开展临床试验,并可作为提高标准化疗疗效的辅助策略。

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

靶点验证

验证c-MET在胰腺癌中的表达及其与预后的相关性,确立其作为CAR-M靶点的合理性。

通过TCGA-PAAD数据库分析c-MET表达与患者生存的关系;使用组织芯片对76例PDAC及癌旁组织进行IHC染色,评估c-MET表达水平并分析与临床病理特征的相关性。

2

CAR-M构建与体外功能验证

构建靶向c-MET的CAR-M细胞,验证其特异性结合、吞噬和杀伤胰腺癌细胞的能力。

利用慢病毒转染THP-1细胞构建CAR-M-c-MET-THP1,经PMA诱导分化和IFN-γ/LPS极化;与BxPC-3-mCherry或BxPC-3-luci+共培养,通过流式、生物发光、LDH和共聚焦显微镜检测吞噬和杀伤效果。

3

化疗联合评估

评估CAR-M-c-MET与细胞毒性化疗药物的协同杀伤效果。

BxPC-3-luci+细胞先用化疗药物处理24小时,再加入CAR-THP-1共培养24小时,通过生物发光和LDH检测残留肿瘤细胞。

4

机制研究

探究CAR-M-c-MET抗肿瘤作用的分子机制,包括免疫激活状态和转录组变化。

将CAR-THP-1与BxPC-3共培养48小时后分选巨噬细胞,进行RNA-seq;收集共培养上清进行细胞因子芯片;通过qPCR验证关键促炎/抗炎标志物。

5

体内疗效与安全性评估

验证CAR-M-c-MET在原位胰腺癌小鼠模型中的抗肿瘤效果、归巢能力和安全性。

建立BxPC-3-luci+原位胰腺癌模型,术后第5天开始每周腹腔注射CAR-THP-1或对照细胞,监测肿瘤负荷、生存期、器官转移和组织损伤,并评估细胞分布和安全性指标。

6

hMDM验证

在人类原代巨噬细胞中验证CAR-M-c-MET的功效和免疫激活状态,为临床转化提供依据。

从PBMC分离CD14+单核细胞,经GM-CSF诱导分化为hMDM,使用腺病毒载体转染CAR,体外共培养检测吞噬和杀伤效率,并在原位模型中验证抗肿瘤效果和体内持久性。

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
DMEM培养基GibcoC11995500BT
RPMI-1640培养基GibcoC22400500BT
胎牛血清Biological Industries04-001-1A
青霉素-链霉素Biological Industries03-031-1B
豆蔻酸-佛波醇-乙酸酯Sigma-AldrichP8139
干扰素-γNovoproteinGMP-CI57
脂多糖SolarbioL8880
巨噬细胞集落刺激因子PeproTechAF-300-25
粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子PeproTech300-03
Fc受体阻断剂BioLegend156603
PE/Cy7抗his标签抗体Biolegend352620
LSRFortessa™流式细胞仪BD--
HER2-FITC抗体InvitrogenBMS120FI
慢病毒载体上海吉凯基因GIEL0320172
腺病毒快速滴定试剂盒Clontech632250
LDH细胞毒性检测试剂盒BeyotimeC0016
共聚焦显微镜NikonAXR
UltraVIEW VoX高速激光扫描共聚焦实时成像系统PerkinElmer--
TRIzol试剂Takara9108
RNeasy小提试剂盒Qiagen--
TruSeq® RNA样本制备试剂盒Illumina--
Qubit® 2.0荧光计Life Technologies--
Agilent 2100生物分析仪Agilent Technologies--
Illumina HiSeq Xten测序仪Illumina--
TRIzol试剂Thermo Scientific15596026
TBGreen™ Premix ExTaq™ IITaKaRa--
CFX96实时荧光定量PCR检测系统Bio-Rad--
人细胞因子G系列G5抗体芯片RayBiotechAAH-Cyt-G5
基质胶Gibco354234
IVIS Lumina III小动物活体成像系统PerkinElmer--
Alexa Fluor 546标记的二抗SolarbioK1034G-AF594
c-MET抗体Proteintech25869-1-AP
TUNEL细胞凋亡检测试剂盒ServicebioG1507
CellTracker深红色荧光染料Thermo Fisher ScientificC34565
CellTracker绿色荧光染料Thermo Fisher ScientificC7025
Dir细胞膜荧光染料adsinabs45153692
c-MET单克隆抗体Proteintech25869-1-AP
FITC抗人c-MET抗体Biolegend11885842

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
靶点验证
c-MET表达分析:TCGA-PAAD数据库,IHC染色评分(最佳截断值5)
阅读提示:Bioinformatic analysis和Tissue microarray analysis部分
CAR-M构建
CAR结构(CD8α信号肽、c-MET scFv、CD8α铰链、FcRγ、CD19 PI3K),慢病毒MOI=30,腺病毒MOI=3000
阅读提示:Construction of CARs and cell transfection部分
体外共培养
E:T比例(5:1, 10:1),共培养时间(0.5-24h),BxPC-3细胞系,预极化条件(PMA 100ng/ml, IFN-γ 20ng/ml, LPS 100ng/ml)
阅读提示:In vitro co-culture experiments和Flow cytometry (FCM)部分
化疗联合
化疗药物浓度(10μM),预处理24h,共培养24h,药物种类(吉西他滨、5-FU、伊立替康、奥沙利铂)
阅读提示:Combination of cytotoxic chemotherapy and CAR-M-c-MET部分
体内实验
小鼠品系(NOD/SCID, 6-7周龄),细胞注射剂量(1×10^7/只),给药途径(腹腔注射),治疗起始(术后第5天)和频率(每周一次)
阅读提示:In vivo murine pancreatic cancer model部分
hMDM验证
PBMC来源,CD14+分选,GM-CSF浓度(10 ng/ml),诱导时间(5天),腺病毒MOI=3000,共培养E:T比例(1:3)和时间点(3-48h)
阅读提示:Peripheral blood mononuclear cells (PBMC) isolation和In vitro phagocytosis and cytotoxic assay of hMDM部分