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精准打击!放射诱导的外囊泡激活抗肿瘤免疫反应

放射治疗是目前治疗癌症的重要手段。有证据表明,放疗可激活抗肿瘤免疫反应来抑制肿瘤细胞活性,但其分子机制尚未研究清楚。福建省肿瘤医院邱素芳等研究团队在《Theranostics》(IF=8.579)发表了“Radiation-induced small extracellular vesicles as "carriages" promote tumor antigen release and trigger antitumor immunity”文章。该研究发现,放疗诱导产生的外囊泡能够向T细胞传递免疫激活信号,通过外囊泡蛋白组学找到了一种新的肿瘤相关抗原蛋白CDCP1,其特异肽段诱发的免疫反应可有效抑制肿瘤生长。

研究材料:

细胞系:小鼠肝癌细胞系H22、乳腺癌细胞系4T1;处理:辐射处理(8 Gy vs 0 Gy);

外囊泡:超速离心法提取;模型小鼠

技术方法: 

外囊泡Label free蛋白组

实验路线图:

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研究结果

表型分析:放射诱导的外囊泡增强小鼠抗肿瘤免疫效果

作者用0 Gy或8 Gy辐射量处理H22、4T1细胞系,将分离的外囊泡注入模型鼠诱导抗肿瘤免疫反应。相比对照组分离的外囊泡,放射诱导的外囊泡显著提高原发肿瘤模型鼠和转移肿瘤模型鼠的存活率,模型鼠的肿瘤数量、肿瘤大小以及肿瘤活力均显著降低,这表明放射诱导的外囊泡增强了小鼠抗肿瘤免疫效果。

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外囊泡蛋白组发现关键肿瘤相关抗原(TAAs)

通过外囊泡蛋白组分析发现,放射处理后外囊泡的蛋白成分显著改变,上调和下调的蛋白分别有117个和29个。在癌症基因图谱数据库TCGA中比对发现,这些上调的差异蛋白在多种肿瘤细胞中高表达,可作为肿瘤相关抗原(TAA)开发免疫治疗靶点。差异蛋白中,CDCP1蛋白具备肿瘤免疫治疗靶点的多种特征:放射处理后,外囊泡中CDCP1表达量增高,且癌旁组织表达量较低,肿瘤特异性较高;CDCP1是跨膜蛋白,便于免疫识别;CDCP1在肺癌、结肠癌等近20种癌细胞中高表达,潜在应用范围广。

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治疗靶点验证:CDCP1多肽抗原显著抑制肿瘤生长和转移

根据主要组织相容性复合体(MHC I)的结合和免疫原特性,设计了靶向CDCP1蛋白的两条肽段作为抗原,诱发模型鼠免疫反应。在CDCP1肽段免疫过的模型鼠中,原发肿瘤和转移肿瘤都被显著抑制,肿瘤更小、生长曲线更为缓慢、肺转移特征更低。作者发现CDCP1肽能够通过激活T淋巴细胞来触发主动的抗肿瘤免疫反应,这说明CDCP1蛋白是可靠的肿瘤免疫治疗抗原。

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机制探究:放射诱导的外囊泡通过树突状细胞激活T细胞免疫反应

放射诱导的外囊泡是如何能够加强肿瘤免疫反应呢?树突状细胞是功能最强的专职抗原递呈细胞,作者发现,荧光标记的外囊泡能够高效地与树突状细胞融合。共培养条件下,外囊泡促使树突状细胞激活CD8+ T细胞的PI3K-Akt信号通路。因此推测,放射诱导的外囊泡被树突状细胞摄取,并向T细胞传递激活信号,诱导特异免疫反应。

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小编小结

本研究通过外囊泡蛋白组技术,从放疗诱导的外囊泡中挖掘到关键差异蛋白CDCP1,该蛋白的多肽抗原可以有效抑制肿瘤生长,是潜在的肿瘤免疫治疗新靶点。本研究发现,放疗诱导的外囊泡可通过树突状细胞向T细胞传递免疫激活信号,从分子层面证实了放疗促进抗肿瘤免疫反应的深层机制。

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