标志物分析+多色流式+多色组化,三管齐下,肿瘤免疫研究的天眼!
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乳腺癌是女性最常见的癌症之一,尤其是侵袭性亚型,包括三阴性乳腺癌(TNBC),目前仍难以用直接针对肿瘤细胞的传统化疗药物治疗。作为一种替代治疗,新的免疫治疗策略现在集中于靶向乳腺肿瘤微环境中的基质成分。
比利时肿瘤研究中心建立了临床前小鼠模型寻找乳腺肿瘤免疫学和肿瘤进展治疗方法的测试以及药物免疫靶点,以期促进乳腺肿瘤免疫学和肿瘤进展。让我们一起详读高分文章的思路吧!

作者用荧光素酶表达的4T1乳腺肿瘤细胞(含或不含额外的RAW264.7巨噬细胞),极化后使用流式细胞术进行鉴定,对哺乳期雌性小鼠进行导管内接种,模拟导管环境中基础与增加的巨噬细胞-肿瘤细胞相互作用。4T1衍生发光成像用于监测原发性肿瘤生长和转移。免疫组织化学检测肿瘤增殖、缺氧、导管结构破坏和肿瘤免疫群。通过Luminex和ELISA测定M1-(促炎)和M2相关(抗炎)细胞因子水平(BAFF、G-CSF、IFN-γ、IL-1β、IL-4、IL-6、IL-10、MCP-1、MIP-2和TNF-α),以研究巨噬细胞接种物的激活状态。通过ELISA测定转移蛋白基质金属蛋白酶9(MMP-9)和血管内皮生长因子(VEGF)以及免疫相关疾病生物标记物几丁质酶3样1(CHI3L1)和脂质沉积蛋白2(LCN2)的水平,以评估蛋白质水平的疾病进展。

以下是作者的整体实验思路!

1、发光成像技术+免疫组化分析

将4T1乳腺肿瘤细胞和RAW264.7巨噬细胞单独培养,并用用荧光素酶表达,导管内接种4T1和/或RAW264.7细胞至BALB/c小鼠体内(分别为4T1+RAW264.7和4T1接种组),运用生物发光成像技术和免疫组化学分析进行原发肿瘤和转移进展分析,以监测表达4T1荧光素酶的原发肿瘤的生长。
结果显示:哺乳期BALB/c小鼠乳腺导管中的4T1细胞具有侵袭性,肿瘤细胞在3 周时表现为上皮-间质转化(EMT)之前的转移特征,在5周时肿瘤细胞侵犯血管。同时4T1+RAW264.7接种组的脾脏重量和大小约为4T1接种组的1.5倍。

2、多色组化+多因子分析

在1、3和5 周时,两个接种组中的肿瘤细胞增殖相似。碳酸酐酶IX(CAIX)在两个接种组的原发性肿瘤中发现CAIX表达从1 周到5 周渐进性增加。根据4T1+RAW264.7和4T1接种小鼠原发性肿瘤中肌上皮细胞的细胞角蛋白5染色,定量分析肿瘤细胞对导管结构的破坏。原发性肿瘤中的细胞角蛋白5阳性率逐渐降低,与4T1肿瘤相比,4T1+RAW264.7中的细胞角蛋白5阳性率在3周时显著降低,表明在存在额外巨噬细胞的情况下肿瘤细胞突破增强。
无论是接种RAW264.7巨噬细胞,腋窝淋巴结和肺部通常是转移4T1细胞的第一个受影响部位,均在5周时出现分离,通过体外生物发光成像进行筛选显示两个部位均发生转移。

3、多因子分析

将RAW264.7巨噬细胞与4T1乳腺肿瘤细胞共同接种可介导乳腺肿瘤微环境中的M1至M2巨噬细胞极化后,M2相关(即抗炎)TGF-β1的细胞内表达显著增加,4T1+RAW264.7共培养M1相关TNF-α水平显著降低,M2相关BAFF、G-CSF水平显著升高;M1相关细胞因子MCP-1的血清水平高于4T1 onl组,M2相关TGF-β1的血清水平低于4T1 onl组,表明巨噬细胞为乳腺肿瘤微环境中的重要免疫调节剂,可强烈影响疾病进展。

4、多色免疫组化

在原发性肿瘤切片上进行了CD45、CD163、Ly6G和CD8a的免疫组织化学检测,发现:M1最初极化,也不表达CD163,CD163阳性肿瘤招募细胞仍保留在肿瘤区域外,在3 周时观察到类似的CD163阳性,在5周时,4T1+RAW264.7和4T1原发性肿瘤显示类似的CD163染色阳性,但CD163阳性细胞仍然很少侵入肿瘤组织;4T1+RAW264.7和4T1原发肿瘤中Ly6G和CD8a免疫组化染色结果也出现一致性。

5、多色组化+ELISA

原发肿瘤裂解物中的局部MMP-9和VEGF水平随着肿瘤生长从3 周开始逐渐增加:4T1+RAW264.7接种组在3和5周时的MMP-9水平显著高于4T1接种组,而在3周时的RAW264.7接种组显著低于4T1+RAW264.7接种组和5 周时的MMP-9水平。

结论

肿瘤细胞和乳腺导管中的巨噬细胞之间的信号传导导致

(1)严重脾肿大时导管突破和转移增加;

(2)M1到M2巨噬细胞极化和建立支持转移的抗炎微环境;

(3)增强免疫相关生物标记物CHI3L1和LCN2的系统水平,反映疾病进展和类白血病反应。

讨论

巨噬细胞被分类为M1型巨噬细胞和激活状态M2(即交替激活的巨噬细胞)。肿瘤细胞可以通过介导M1型和M2型来影响先天免疫效应器以建立抑制宿主抗肿瘤免疫反应并最终导致肿瘤免疫逃避的抗炎微环境。当巨噬细胞与肿瘤结合时,通过激发有利于生长的乳腺肿瘤的免疫反应刺激乳腺癌的进展,而巨噬细胞能够通过建立促炎症环境和呈现肿瘤抗原来清除肿瘤细胞。

RAW264.7巨噬细胞接种物具有类似的两极分化。与4T1共培养的RAW264.7巨噬细胞减少了M1相关细胞因子IL-12的细胞内产生,并增加了M2相关细胞因子TGF-β1的细胞内产生。

在体内情况下,转移前4T1+RAW264.7原发性肿瘤显示促炎性/M1相关增强,抗炎性降低/M2相关细胞因子。

当RAW264.7接种物显示M1表型特征时,M1/杀瘤巨噬细胞将识别非自身的肿瘤细胞并吞噬它们,从而导致肿瘤细胞源性发光信号的丢失。

T细胞的浸润表明,基于4T1的TNBC导管内模型引起炎症肿瘤,在4T1+RAW264.7肿瘤中,抗炎/M2巨噬细胞标记物CD163的染色减少和中性粒细胞标记物Ly6G在3周时阳性表达增加。

展望

    未来很长一段时间内关于肿瘤的研究仍需探索肿瘤相关巨噬细胞及其与肿瘤细胞的相互作用,肿瘤微环境中各因子的传递仍是肿瘤发生发展研究的重中之重。

详见LabEx网站( http://www.u-labex.com)或来电咨询!
基因水平:PCR Array
蛋白水平:MSD、Luminex、CBA、Antibody Array、ELISA
细胞水平:磁珠分选、流式细胞分析
组织水平:多重免疫组化、病理分析

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