已有實驗證明,cGAS(環狀GMP-AMP合成酶)-STING通路在內源性抗腫瘤免疫中起著關鍵作用。研究表明,傳統的化療藥物替尼泊苷通過激活cGASSTING有效地促進了程序性細胞死亡蛋白-1抗體(PD-1 Ab)的治療效果。但是,實體瘤的低氧狀態嚴重抑制了腫瘤細胞中cGAS的表達。在臨床上,通過減輕腫瘤缺氧來增強化療誘導的、DNA激活的腫瘤刺痛信號,可能是改善肝細胞癌患者目前對PD-1抗體的不良反應率的一個可能的方向。
為了最大限度地激活肝細胞癌,中山大學附屬第三醫院肝臟外科暨肝臟移植中心楊揚教授團隊結合了替尼泊苷和HBO療法。安全地刺激了免疫原性、T細胞炎癥的肝癌TME,導致腫瘤對抗PD-1免疫療法進一步增敏。并且嘗試通過有效的腫瘤復氧增強DNA激活的STING信號來提高肝癌患者對PD-1抗體的應答率。這些發現都可能為晚期肝癌的治療提供有效的方法。
該文章發表在Journal for ImmunoTherapy Cancer上。
替尼泊苷在幾種化療藥物中對人肝癌細胞中誘導cGAS-STING信號的效力較強。然后在低氧、常氧或復氧條件下進行肝癌細胞培養,檢測cGAS-STING信號的變化。其次,采用奧沙利鉑/替尼泊苷聯合高壓氧(HBO)治療小鼠肝原位腫瘤模型,觀察腫瘤微環境的變化。最后,在多個小鼠腫瘤模型上單獨或聯合高壓氧治療替尼平苷,并觀察隨后的抗PD-1治療反應。
cGAS的全名是“環狀GMP-AMP合成酶”,位于細胞質中,它可以識別不應出現在細胞質中的DNA,并催化GTP和ATP合成“環狀GMP-AMP”(cGAMP),cGAMP結合并激活內質網蛋白STING,進而通過STING通路將信號轉導進入細胞核,調控基因轉錄,開啟免疫反應。意思就是,cGAS可以識別細胞內外源DNA以開啟免疫反應,是免疫系統的“加速器”。加強機體對腫瘤,病原微生物的“攻擊力”。
高壓氧治療(HBO)是指間歇性地在高于正常大氣壓條件下給予病人純氧治療,是一種有效改善組織乏氧的治療方式。
與奧沙利鉑化療相比,替尼泊苷化療在人肝癌細胞中誘導了更強的cGAS-STING信號。在體外缺氧環境中,低氧誘導因子1α可顯著抑制替尼平誘導的cGAS-STING活性,并可通過有效的復氧迅速消除這種抑制作用。高壓氧在體內顯著增強替尼平苷誘導的cGAS刺激型腫瘤Ⅰ干擾素和核因子-kappaB信號,兩者均有助于樹突狀細胞和隨后的細胞毒T細胞的激活。高壓氧聯合替尼泊苷化療可提高PD-1Ab在多種腫瘤模型中的治療效果。
實驗部分
使用TissueGnostics公司TissueFAXS Spectra SL高通量全景多光譜組織掃描定量分析系統獲取多色免疫組化肝癌樣本(P-IRF3,CD11c,CD3,CD8和DAPI)圖像。
TissueFAXS Cytometry技術作為一種基于全景組織細胞定量分析系統的圖像處理的病理定量分析技術,其應用廣泛,以本文為例,還可以實現以下精準定量分析數據結果的呈現:
1 優化免疫印跡技術結果
研究者在文中,大量使用了免疫印跡技術,例如檢測不同藥物作用下IRF3和p-P65的蛋白水平、不同氧環境下不同細胞的HIF-1a/P65等蛋白的表達。在蛋白定量的實驗中,也可以通過IHC/IF染色,使用TissueFAXS Cytometry技術,實現單個細胞蛋白表達(染色強度)的定量分析。TissueFAXS Cytometry技術可以識別并追蹤到單個細胞中的全部蛋白質染色的區域,獲得像素尺度的染色表達強度,并且可以區分非特異性染色細胞/染色區域,提供真實可視化的組織原位單細胞水平蛋白定量數據。
2 結合細胞形態、組織形態與蛋白空間表達水平,對病變程度及影響進行精準分析
文中論述的重點是在不同氧環境下替尼泊苷抗腫瘤的作用能力。根據之前的研究表明,不同氧環境下,細胞的形態和功能均會發生不同程度的改變。TissueFAXS Cytometry技術可以實現單細胞精準形態學識別以及組織的形態學識別,通過細胞形態、蛋白表型分布以及組織形態,可以輕松實現在同一張病理切片中,細劃出具有不同研究意義的研究位置,例如腫瘤內部/微環境/腫瘤間質/浸潤區等,進而研究不同氧環境下細胞的功能與形態學變化的關系,以及最可能的關鍵位置作用點上的細胞表型分布情況。
3 使用mIHC免疫多標記技術帶來更深入的信號通路作用分析
TissueFAXS Cytometry所使用的mIHC多色標記技術,可以實現在一張組織樣本中,進行10種熒光標記物的染色及成像。通過這種方法,不但可以研究在目標信號通路中,關鍵節點蛋白/細胞的變化情況,還可以研究與其他空間臨近細胞的互相作用關系。這種單細胞多標記互相作用的定量分析技術,也已經成為了當前腫瘤研究的熱門工具之一。


