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靶向SLC7A11增强肝细胞肝癌消融中的免疫反应

创作时间:
2025-03-16 01:39:01
作者:
@小白创作中心

靶向SLC7A11增强肝细胞肝癌消融中的免疫反应

引用
CSDN
1.
https://blog.csdn.net/woodcorpse/article/details/144320179

复旦大学中山医院汤步富、南方医科大学珠江医院罗鹏和华中科技大学附属同济医院黄昭等在iMeta在线发表了题为“Targeting SLC7A11 improves radiofrequency ablation efficacy of HCC by dendritic cells mediated anti-tumor immune response”的文章。研究发现靶向SLC7A11可以增强RFA的疗效,通过调节树突状细胞(DC)介导的抗肿瘤免疫反应。

局部肝癌经RFA治疗后,肿瘤微环境中SLC7A11/xCT的表达和树突状细胞的比例增加。SLC7A11/xCT是肝癌的不良预后标志物,主要在肿瘤微环境中的树突状细胞中表达。靶向树突状细胞中的xCT与射频消融联合显著增强抗肿瘤免疫,抑制肿瘤生长,为癌症的治疗模式提供了一种有前景的策略。

研究背景

射频消融术(RFA)在临床实践中被广泛用作治疗肝细胞癌(HCC)的成熟方法。它可以在肿瘤内产生高温,诱导肿瘤细胞坏死,同时改变肿瘤微环境(TME)以影响局部免疫反应。然而,作为一种独立的治疗方法,RFA通常会导致较大肿瘤的不完全消融,从而导致肿瘤复发的风险较高。重要的是,RFA产生的肿瘤片段可以引发抗肿瘤免疫反应,这表明将RFA与免疫疗法相结合可能会改善HCC患者的预后。

树突状细胞(DC)作为最有效的抗原呈递细胞,在先天免疫和适应性免疫之间起着至关重要的桥梁作用。在TME中,DC可以捕获和处理肿瘤抗原,将其呈递给T细胞并激活针对肿瘤的特异性免疫反应。研究表明,消融后TME中DC的数量显著上调,特别是在消融部位附近,表明它们在RFA诱导的抗肿瘤免疫中的潜在作用。因此,将RFA与增强DC功能的免疫疗法相结合,可能会进一步增强抗肿瘤免疫反应,改善肿瘤消退。

细胞氧化还原平衡对于抗肿瘤疗效至关重要,靶向氧化应激可以调节免疫细胞功能。SLC7A11编码的xCT蛋白促进半胱氨酸和谷氨酸转运,从而通过细胞内谷胱甘肽合成调节氧化还原平衡。此外,SLC7A11的过表达与各种癌症的预后不良有关,表明其在肿瘤进展和耐药性中起着重要作用。然而,研究主要集中在SLC7A11在肿瘤细胞中的抗氧化和抗铁蛋白作用上,其在TME内免疫细胞中的作用仍然不甚明确。在此,我们使用全面的生物信息学分析和实验验证来研究SLC7A11在癌症免疫微环境中的作用,阐明潜在的调节机制,并对HCC的RFA联合治疗模型提出意见。

研究结果

DC消融后SLC7A11/xCT的上调

在我们的研究中,我们首先比较了切除前和切除后癌症组织的转录组测序数据。我们的研究结果显示,消融后xCT显著上调(图1A)。免疫细胞浸润分析表明,消融后TME内DC的比例显著增加(图1B和图S1A、B)。相比之下,在基础蛋白表达水平上,xCT在DC中的表达比在肝癌细胞或巨噬细胞中更显著(图S1C)。随后,我们从小鼠体内提取了原代骨髓来源的树突状细胞(BMDC),并对其进行了热处理。我们观察到热处理温度与xCT蛋白表达的升高呈正相关(图S1D)。

基于上述发现,我们推测RFA可以增加DC中xCT的表达。随后,我们建立了皮下癌症小鼠模型,并给予RFA治疗。Western blot分析证实,RFA治疗后皮下肿瘤组织中xCT表达增加(图S1E)。进一步的免疫荧光共定位染色证明,RFA后xCT的上调主要定位于DC(图1C和图S1F)。鉴于高水平的SLC7A11与HCC预后不良之间的相关性(图1D和图S1G),有必要进一步研究SLC7A11/xCT在DC中的作用。

单细胞转录组分析显示SLC7A11在DC中起免疫抑制作用

为了了解SLC7A11在DC中的作用,我们在GSE140228单细胞转录组中提取了癌症患者的正常组织和肿瘤组织,并对其进行了分析。图S2A、B所示的样本分布和组织分布表明,样本的数据整合和批量校正是有效的。在最初的细胞聚类中,我们将所有细胞分为8个簇:CD4T细胞、CD8T细胞、B细胞、NK/NKT细胞、DC、TAM、肥大细胞和单核细胞(图1E)。基于聚类的具体标记如图S2C所示。

我们观察了SLC7A11在免疫细胞群中的表达,发现总体表达不高,但SLC7A11+细胞组成中DC的比例接近70%,表明SLC7A11可能主要通过DC在TME中发挥作用(图1F)。通过标准化分析过程聚类和亚组标记基因比对,我们确定了五个DC亚组,即cDC1、cDC2、pDC、LCs和mregDC(图1G)。聚类的具体标记和每组的前5个基因分别如图S2D、E所示。其中,cDC1高度表达CLEC9A,这与交叉呈现功能密切相关;cDC2高度表达CLEC10A,与T细胞活化密切相关;pDC高度表达LILRA4,与抗病毒感染有关;LCs特异性表达CD207,这与皮肤抗原呈递有关;mregDC高度表达CCR7和LAMP3,它们调节T细胞的活性并在免疫抑制中发挥作用(图S2F)。尽管DC在肿瘤组织和正常组织中的比例没有太大差异,但mregDC似乎仅在肿瘤组织中表达,表明其在肿瘤免疫中的特异性(图S3A,B)。有趣的是,我们发现SLC7A11主要在mregDC中高度表达,在其他类型的DC中表达较低(图1H)。此外,其表达在分化后期上调,可能反映了mregDC在肿瘤微环境中的适应性调节(图S3C)。

为了探索SLC7A11在DC中的作用,我们筛选了有和没有SLC7A11表达的mregDC中的差异表达基因,并进行了基因富集分析。结果表明,上调的基因与细胞对热的反应有关,而下调的基因与DC分化的途径有关(图S3D,E)。此外,细胞通讯分析显示,mregDC在CD80 / CD86通路中表现出很强的相对强度,表明其具有强大的共刺激能力(图S4A,B)。与SLC7A11-mregDC相比,SLC7A11+mregDC显示出较弱的刺激评分和较低的CD80/CD86表达,表明CD4T细胞的激活能力降低(图S4C、D和E)。图S4F、G、H和I显示了CD4T和CD8T细胞亚群的相应配体表达。相关文献报道,在对免疫疗法有反应的癌症患者中,存在一个细胞三联体:CXCL13+CD4T细胞和PDCD1+CD8T细胞围绕mregDC,而该区域没有Treg细胞,这表明mregDC可以在癌症免疫微环境中发挥积极调节免疫的作用。


图1. RFA上调DC中的xCT,SLC7A11在DC中高度表达
(A) 火山图显示射频消融(RFA)后癌症组织中SLC7A11的上调;(B) 堆叠条形图显示肝肿瘤消融后DC比例增加;(C) 免疫荧光证实RFA后树突状细胞(DC)中xCT表达上调;(D) 跨多个队列的单变量Cox分析将SLC7A11确定为肝细胞癌(HCC)的预后不良标志物;(E) tSNE图描绘了HCC的免疫景观;(F) tSNE和柱状图显示DC中SLC7A11的高表达和DC群体中SLC7A11+细胞的最高比例;(G) tSNE图显示HCC中的DCs亚型;(H) tSNE和柱状图显示了mregDC中SLC7A11的高表达和mregDC中SLC7A11+细胞的最高比例。

靶向DC中xCT与RFA联合增强抗肿瘤免疫

鉴于RFA后HCC微环境中CD11c和xCT的显著上调以及SLC7A11/ xCT在DC中的潜在免疫抑制作用,我们推测RFA联合靶向DC中的SLC7A11/ xCT将会是一种潜在的联合治疗策略。为了验证这一点,我们设计了敲除DC中xCT的小鼠(CD11ccre-xCTfl/fl小鼠)和对照小鼠(xCTfl/fl小鼠)(图S5)。

首先,我们从xCTfl/fl小鼠和CD11ccre-xCTfl/fl小鼠中提取BMDC,并比较热处理对DC中CD80 / CD86表达的影响。实验结果表明,热处理显著增加了xCTfl/fl小鼠CD80 / CD86的表达,这种作用在CD11ccre-xCTfl/fl小鼠中更为显著(图2A,B)。这表明xCT结合靶向DC的热处理对DC的共刺激能力具有协同作用。为了观察RFA在两组小鼠肿瘤微环境中的总体作用,我们将Hepa1-6细胞皮下接种到xCTfl/fl小鼠和CD11ccre-xCTfl/fl小鼠体内,并用RFA治疗(图2C)。剥离的肿瘤体积、肿瘤生长曲线和肿瘤重量柱状图均显示,RFA治疗后,CD11ccre-xCTfl/fl小鼠的肿瘤消退比xCTfl/fl小鼠更明显(图2D、E、F)。将肿瘤组织切片,进行HE染色和PCNA染色。结果还显示,RFA与靶向DCs的xCT联合使用具有强大的抗肿瘤活性作用(图2G、H、K)。与热处理BMDC的结果类似,在用RFA治疗的CD11ccre-xCTfl/fl小鼠的癌症肿瘤中,DC中的CD86表达显著增加(图2I,K)。CD8+T细胞是负责杀死肿瘤细胞的主要效应细胞,因此我们进行了CD8免疫荧光染色,以比较CD8+T细胞活化的差异。结果显示,RFA显著激活了CD11ccre-xCTfl/fl小鼠的CD8+T细胞,与仅RFA组、未经治疗的CD11ccre-xCTfl/fl小鼠和xCTfl/fl小鼠相比,CD8表达更高(图2J,K)。


图2. RFA联合靶向DC中的SLC7A11/xCT是一种潜在的抗肿瘤免疫策略
(A-B)流式细胞术显示,BMDCs的热处理增加了xCTfl/fl小鼠中CD80+和CD86+DCs的数量,对CD11ccre-xCTfl/fl小鼠的影响更强。(C) 动物模型示意图。(D) 不同实验组的肿瘤代表性图像显示,与RFA治疗后的xCTfl/fl小鼠相比,CD11ccre-xCTfl/fl小鼠的肿瘤尺寸较小。(E) 肿瘤重量测量进一步证实,与xCTfl/fl小鼠相比,RFA后CD11ccre-xCTfl/fl小鼠的肿瘤负担减轻。(F) 肿瘤生长曲线表明,与xCTfl/fl小鼠相比,RFA显著减缓了CD11ccre-xCTfl/fl小鼠的肿瘤生长。(G) 苏木精-伊红染色(HE)显示,与xCTfl/fl小鼠相比,RFA治疗的CD11ccre-xCTfl/fl小鼠的肿瘤细胞破坏更大,肿瘤细胞密度降低。(H) 增殖细胞核抗原(PCNA)的免疫荧光染色表明,CD11ccre-xCTfl/fl小鼠的肿瘤细胞增殖减少,突显了RFA在该组中更强的抗肿瘤作用。(I-J)CD86和CD8染色证实RFA后CD11ccre-xCTfl/fl小鼠的共刺激和抗肿瘤免疫反应增强。(K) 荧光定量直方图。(p<0.05;p<0.01,p<0.001)

讨论

通过综合分析,我们阐明了SLC7A11在DC中的作用,特别是在mregDC中。然而,实验设计包括在所有表达CD11c的DC中全面敲除SLC7A11/xCT,而不是针对mregDC的靶向消融。鉴于SLC7A11主要在mregDC中表达,并可能在观察结果中发挥更重要的作用,尽管如此,这些影响仍可能被脱靶影响所混淆。这构成了我们研究的局限性;因此,实验结果应被解释为反映了SLC7A11在DC功能中的更广泛作用。此外,尽管有证据表明DC中的xCT可以抑制CD80 / CD86的表达,但重要的是要注意,xCT作为转运蛋白,并不直接控制下游蛋白。对共刺激分子表达的影响可能是通过多种途径介导的,这项研究对潜在机制的有限探索是公认的局限性。最后,虽然靶向SLC7A11增强了DC的共刺激潜力,但RFA高温的细胞毒性作用可能会通过损害DC功能来抵消这一点,从而降低其免疫调节能力。因此,结合这两种治疗方法的最佳时间窗需要进一步研究。

因此,未来的研究应致力于开发更有针对性的方法,以进一步探索xCT抑制导致共刺激分子上调的机制。此外,研究应调查结合这两种治疗方法的最佳时间窗口,并探索结合免疫检查点抑制剂的潜在可行性。

结论

总之,我们的研究强调了靶向SLC7A11联合RFA在增强肝细胞癌抗肿瘤免疫方面的治疗潜力。我们认为,这种方法值得进一步探索,并可能为HCC患者提供更有效的治疗策略。

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