圖 1. CTLA-4 和 PD-1 的圖示[1]。
圖 2. 癌細胞和效應(yīng)免疫細胞通過物理納米管連接[2]。
a-b. FESEM 圖像顯示乳腺癌細胞和免疫細胞之間的納米管 (紅色箭頭)。CD8+ /CD3+ T 細胞被添加到 MDA-MB-231 (a) 或 4T1 細胞 (b) 中。在 a 中,納米管似乎在 T 細胞周圍分支。c. 左圖:FESEM 圖像顯示免疫金標(biāo)記的 CD8+ T 細胞和 4T1 癌細胞之間的納米管 (紅色箭頭)。右圖:在更高放大倍數(shù)下,可以在 T 細胞表面看到金納米粒子 (直徑,10 nm)(藍色箭頭)。d. 左圖:FESEM 圖像顯示單個納米管可以將癌細胞 (4T1) 與多個 T 細胞 (黃色箭頭) 連接起來。中間:放大視圖顯示納米管與免疫細胞之間的相互作用。右圖:黃色箭頭表示納米管與免疫細胞融合的芽體。
圖 3. MitoTracker-Green 標(biāo)記的線粒體從免疫細胞轉(zhuǎn)移到癌細胞[2]。
頂部:代表性共聚焦圖像顯示連接 NKT 和 4T1 細胞的納米管。在與癌細胞 (4T1) 共培養(yǎng)之前,NKT 細胞 (DN32.D3) 中的線粒體用 MitoTracker Green (綠色) 染料標(biāo)記。Rhodamine phalloidin (羅丹明鬼筆環(huán)肽) (紅色) 用于標(biāo)記所有細胞中的肌動蛋白絲。癌細胞中綠色信號 (合并圖像中顯示為黃色) 的存在代表 MitoTracker-Green 標(biāo)記的線粒體從免疫細胞轉(zhuǎn)移到癌細胞。底部:納米管中肌動蛋白的 MitoTracker 定位 (黃色箭頭)。
此外,測試了線粒體轉(zhuǎn)移的方向性,結(jié)果表明,線粒體的運輸主要是單向的——從免疫細胞到癌細胞。
免疫細胞:災(zāi)難!要無法呼吸了
接下來,研究人員通過代謝分析研究了線粒體轉(zhuǎn)移對癌細胞和免疫細胞的影響。在免疫細胞中觀察到呼吸能力顯著降低,相反,癌細胞表現(xiàn)出更高的呼吸能力。此外,觀察到共培養(yǎng)試驗中免疫細胞數(shù)量在 16 h 內(nèi)顯著減少,癌細胞則表現(xiàn)出明顯更高的生長。
作者進一步通過敲低參與納米管形成 (Sec3 和 Sec5) 和線粒體運輸 (Mirol) 的蛋白質(zhì),清楚地建立了線粒體轉(zhuǎn)移是由納米管介導(dǎo)機制驅(qū)動的。于是,選用了一種已經(jīng)被描述的納米管形成抑制劑,L-778123 (可在非細胞毒性濃度下有效抑制納米管的形成)。同時,Saha 等人將抗 PD1 抗體與 L-778123 結(jié)合,在乳腺癌小鼠模型中進行試驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn),與 PD1 單獨治療相比,L-778123 聯(lián)合 PD1 阻斷顯著增加了腫瘤內(nèi) T 細胞的活化和浸潤,導(dǎo)致腫瘤進展延遲,動物存活時間延長 (圖 3b)。
圖 4.線粒體劫持的藥物阻斷可提高 T 細胞抗腫瘤免疫[3]。
a. 癌細胞納米管介導(dǎo)的 T 細胞線粒體劫持 (藍色) 增強了癌細胞代謝,同時損害了T細胞活化 (即 CD69)、增殖和效應(yīng)物功能,從而限制了癌癥免疫治療的療效 (αPD1)。
b. L-778123 抑制納米管形成,可防止線粒體“盜竊”,從而增強免疫檢查點抑制劑引發(fā)的抗腫瘤 T 細胞免疫反應(yīng)。
圖 5. FESEM 圖像顯示人類 (a 和 b) 和小鼠 (c 和 d) 共培養(yǎng)物中 BMSCs 和 CD8+ T 細胞之間的納米管 (黃色箭頭)[4]。
圖像顯示細 (a)、粗 (b) 和分支 (B1) 納米管。
從 BMSC 運輸線粒體到 CD8+ T 細胞
為了確定線粒體是否確實在納米管內(nèi)從 BMSC 運輸?shù)?CD8+ T 細胞,作者使用 dsRed (紅色熒光蛋白) 標(biāo)記 BMSC 的線粒體亞基蛋白 (COX8A)(稱為 Mito-dsRed),并使用共聚焦顯微鏡觀察 BMSC 與 CD8+ T 細胞的共培養(yǎng)。共培養(yǎng) 24 h 后,觀察到部分人類和小鼠的 CD8+ T 細胞中均獲得了 dsRed 紅色熒光信號 (圖 5)。表明納米管內(nèi)部出現(xiàn)線粒體轉(zhuǎn)移 (紅色箭頭)。
圖 6. 細胞間納米管介導(dǎo)線粒體從 BMSC 運輸?shù)?CD8+ T 細胞[4]。
同時,使用 Phalloidin Green (鬼筆環(huán)肽,綠色熒光) 和 DAPI 染色。納米管內(nèi) DAPI 和 dsRed 信號的共定位 (圖 5a) 表明完整的線粒體從 BMSCs 運輸?shù)?CD8+ T 細胞。
也就是說,癌細胞雖然可通過納米管“偷走”T細胞的線粒體,但免疫細胞也為自己開辟了一條“充電通道”:通過納米管介導(dǎo)小鼠和人類細胞中線粒體從 BMSC 到 CD8+ T 細胞的細胞間運輸。
T 細胞:"變身"超強 T 細胞
線粒體的一項關(guān)鍵任務(wù)是產(chǎn)生能量,主要通過有氧呼吸。研究人員進一步評估了供體線粒體對 CD8+ T 細胞呼吸的影響。發(fā)現(xiàn) BMSC 線粒體移植增強了 CD8+ T 細胞代謝適應(yīng)性,表現(xiàn)出明顯更高的基礎(chǔ)呼吸和備用呼吸能力 (SCR)。
此外,線粒體轉(zhuǎn)移增強 CD8+ T 細胞對實體腫瘤的抗腫瘤免疫力。轉(zhuǎn)移的線粒體賦予了更強的細胞植入和擴增,能有效地浸潤腫瘤,介導(dǎo)更強勁的腫瘤消退,顯著延長了小鼠的生存期。同時賦予了 T 細胞對衰竭的抵抗力,并促進了向強效的細胞毒性效應(yīng)細胞的分化。
產(chǎn)品推薦 |
Pembrolizumab (HY-P9902) Pembrolizumab (MK-3475) 是一種人源化 IgG4 抗體,為 PD-1 的抑制劑,用于癌癥免疫的研究。 |
Nivolumab (HY-P9903) Nivolumab 是一種 PD-1 人源類 IgG4 抗體類抑制劑,用于晚期(轉(zhuǎn)移性)非小細胞肺癌的研究。 |
MitoTracker Green FM (HY-135056) Mito-Tracker Green 是一種綠色熒光染料,可以選擇性地積聚在線粒體基質(zhì)中。MitoTracker Green FM 通過與半胱氨酸殘基的游離硫醇基反應(yīng)共價結(jié)合線粒體蛋白,從而可以不依賴膜電位即對線粒體膜電位進行染色。激發(fā)/發(fā)射波長 490/523 nm。 |
Rhodamine phalloidin (HY-K0903) MCE 羅丹明標(biāo)記鬼筆環(huán)肽是一種高親和的 F-肌動蛋白探針,與橙色染料四甲基羅丹明 (TRITC) 偶聯(lián)。 |
L-778123 (HY-16273) L-778123 是 FPTase 和 GGPTase-I 雙重抑制劑, IC50 值分別為 2 nM 和 98 nM。 |
dsRed (HY-P703068) dsRed; RFP 蛋白, other (His); 是重組的 RFP 蛋白,由 E. coli 表達,帶有 His 標(biāo)簽。 |
DAPI dihydrochloride (HY-D0814) DAPI dihydrochloride 是一種 DAPI 染料。DAPI 是一種能夠與 DNA 強力結(jié)合的熒光染料。DAPI 結(jié)合雙鏈 DNA 小溝的 A/T 堿基對,使熒光強度放大約 20 倍。通過觀測熒光強度,可以對 DNA 定量。DAPI 還可以透過完整的細胞膜,常被用于活細胞和固定細胞的染色。 |