Aktivace integrinu CD11b podporuje protinádorovou vrozenou imunitu

Integrin CD11b reguluje polarizaci makrofágů

Dříve jsme uvedli, že receptor VCAM integrin α4β1 podporuje nábor myeloidních buněk z kostní dřeně do mikroprostředí nádoru, čímž stimuluje imunosupresi, angiogenezi a progresi nádoru2,13,14,15. Na rozdíl od jeho role v regulaci náboru myeloidních buněk do tkání během akutního zánětu16,17,18 jsme zjistili, že CD11b (αMβ2), integrinový receptor pro ICAM-1 a fibrinogen, nemá vliv na nábor myeloidních buněk do nádorů, protože globální delece CD11b u myší Itgam-/- nemá žádný vliv na počet myeloidních buněk v cirkulaci ani na počet buněk rekrutovaných do nádorů (doplňkový obrázek 1; doplňkový obrázek 2a-d). Překvapivě jsme však zjistili, že integrin CD11b hraje zásadní roli v regulaci polarizace makrofágů. Itgam-/- makrofágy vykazovaly zvýšenou expresi imunosupresivních genů a proteinů a silně sníženou expresi prozánětlivých genů a proteinů ve srovnání s WT makrofágy, ať už byly stimulovány za bazálních podmínek, při stimulaci IL-4 nebo IFNγ/LPS (obr. 1a, doplňkový obrázek 2e-f). Abychom zjistili, zda CD11b reguluje také polarizaci makrofágů in vivo, izolovali jsme a charakterizovali F4/80 + TAM z LLC nádorů pěstovaných u Itgam-/- a WT myší. Zjistili jsme, že Itgam-/- TAM exprimují také významně vyšší hladiny mRNA spojené s imunosupresí a angiogenezí, jako jsou Arg1, Tgfb, Il10, Il6 a Pdgfb, a významně nižší expresi genů spojených s imunitní stimulací, jako jsou Ifng, Nos2 a Tnfa, než WT TAM (obr. 1). 1b, doplňkový obrázek 2g).

Obr. 1

Ligace CD11b podporuje prozánětlivou signalizaci makrofágů. a-f Relativní exprese mRNA pro- a protizánětlivých cytokinů v makrofázích odvozených z kostní dřeně (BMDM) od myší WT (bílé sloupce) nebo Itgam-/- (azurové sloupce) (n = 2-8); b makrofágy asociované s nádorem (TAM) z myší WT (bílé sloupce) a Itgam-/- (azurové sloupce) nesoucích nádory plicního karcinomu LLC (n = 2-4); c makrofágy transfekované Itgam-/- a Itgam nebo netlumící siRNA (n = 2-4); vložka: buněčné povrchové hladiny exprese CD11b u transfekovaných makrofágů; d WT makrofágy v přítomnosti nespecifických (IgG) nebo anti-CD11b protilátek (n = 3), e myší makrofágy adherující na destičky potažené ICAM-1, VCAM-1 nebo BSA (Susp) (n = 3) a f lidské makrofágy adherující na destičky potažené ICAM-1 nebo BSA (Susp) (n = 3). g Imunoblotování fosfoSer536 a celkového p65 NFκB RelA v makrofázích WT a Itgam-/- stimulovaných IFNγ + LPS; graf znázorňuje kvantifikaci relativní exprese pSer536 v BMDM WT (bílé sloupce) a Itgam-/- (modré sloupce). h, i Růst LLC nádoru u myší WT a Itgam-/- adoptovaných s makrofágy h získanými z kostní dřeně a i získanými z nádoru WT nebo Itgam-/-. j Relativní exprese mRNA cytokinů v celých LLC nádorech od myší WT (bílé sloupce) a Itgam-/- (azurové sloupce) (n = 3). k Hmotnost LLC plicního (n = 17), B16 melanomu (n = 9) a autochtonního PyMT mamárního (n = 10-14) nádoru u myší WT (černé tečky) a Itgam-/- (azurové tečky). l Hmotnost a objem LLC nádorů vyrostlých u myší WT (černé tečky) versus Itgam I332G knockin (azurové tečky) (n = 6-7). Chybové úsečky označují sem. „n“ označuje biologické replikáty. p < 0,05 označuje statistickou významnost stanovenou Studentovým t-testem pro a-g a j a Anovou s Tukeyho post-hoc testem pro h, i, k, l. Zdrojová data jsou uvedena v souboru zdrojových dat

Důležité je, že přechodné vyřazení CD11b pomocí siRNA u makrofágů kultivovaných in vitro zvýšilo expresi imunosupresivních genů a snížilo expresi imunostimulačních genů, což jsou účinky srovnatelné s vyřazením CD11b (obr. 1c), což naznačuje, že i přechodná ztráta CD11b řídí expresi imunosupresivních genů makrofágů. Abychom zjistili, zda exprese nebo funkce CD11b řídí expresi genů makrofágů, zkoumali jsme účinek inhibičních protilátek CD11b na expresi mRNA makrofágů. Blokáda vazby myších makrofágů zprostředkované CD11b na substráty potažené ICAM-1 neutralizačními protilátkami proti CD11b rovněž vyvolala u makrofágů expresi imunosupresivní mRNA (obr. 1d). Podobně adheze makrofágů na substrát VCAM-1 potažený integrinem α4β1 nebo ztráta adheze pomocí suspenzní kultury podpořila myší a lidskou imunosupresivní transkripci, zatímco adheze na povrchy potažené ICAM-1 podpořila imunosupresivní transkripci (obr. 1e, f, doplňkový obrázek 1h), což naznačuje, že vazba CD11b řídí imunostimulační transkripci makrofágů.

Ztráta exprese prozánětlivých cytokinů u makrofágů Itgam-/- naznačuje, že CD11b může regulovat aktivaci prozánětlivých transkripčních faktorů, jako je NFκB. Zjistili jsme, že makrofágy Itgam-/- vykazovaly sníženou fosforylaci serinu 536 NFκB (což je známkou snížené aktivace19) v reakci na stimulaci LPS ve srovnání s makrofágy WT, což naznačuje, že CD11b hraje roli v aktivaci NFκB (obr. 1g). Protože podle jiných studií se CD11b podílí na podpoře prozánětlivých reakcí monocytů a dendritických buněk prostřednictvím přímých interakcí LPS s extracelulárními doménami integrinu beta220,21 , naše výsledky naznačují, že aktivace a signalizace CD11b hrají klíčovou roli v regulaci polarizace makrofágů in vitro i in vivo.

Makrofágy CD11b regulují růst nádorů

Naše údaje ukazují, že makrofágy odvozené z kostní dřeně a makrofágy asociované s nádorem Itgam-/- vykazují více imunosupresivních transkripčních profilů než makrofágy WT. Abychom zjistili, zda tento rozdíl ovlivňuje růst nádoru, provedli jsme adoptivní přenos makrofágů odvozených z kostní dřeně WT nebo Itgam-/- nebo makrofágů asociovaných s nádorem s nádorovými buňkami do myší příjemců WT nebo Itgam-/-. Již dříve jsme prokázali, že adoptivně přenesené, imunosupresivní BMDM nebo TAM mohou stimulovat růst nádoru9,10. Pozoruhodné je, že makrofágy odvozené z kostní dřeně Itgam-/- (obr. 1h) i makrofágy odvozené z nádoru Itgam-/- (obr. 1i) silně stimulovaly růst nádoru ve srovnání s WT makrofágy u WT i Itgam-/- myší. Vzhledem k tomu, že makrofágy Itgam-/- vykazují transkripční profil potlačující imunitu (obr. 1b) a nádory odvozené od myší Itgam-/- vykazují celkově transkripční profil potlačující imunitu (obr. 1j), tato data naznačují, že exprese nebo aktivace CD11b může mít vliv na celkový růst nádoru. Skutečně jsme zjistili, že subkutánní (LLC), ortotopické (melanom) a autochtonní (PyMT) nádory rostly agresivněji u Itgam-/- než u WT myší (obr. 1k). Jelikož Itgam-/- myši vykazovaly v nádorech podstatně více CD4 + Foxp3 + Tregs a méně CD8+ T buněk než WT myši (doplňkový obrázek 3a-b), naše studie podporují závěr, že CD11b hraje klíčovou roli v regulaci celkové imunitní odpovědi v nádorech.

Předchozí studie ukázaly, že isoleucin 332 v molekule CD11b slouží jako alosterický přepínač řídící aktivaci a tvar adhezního receptoru22. Abychom zjistili, zda aktivace CD11b řídí vývoj nádorů, vytvořili jsme konstitutivně aktivovaný myší knockin kmen CD11b (C57BL/6 ITGAMI332G zavedením bodové mutace I332G v myším genu Itgam. I332G knockin myši exprimují normální hladiny CD11b na povrchu buněk na monocytech i granulocytech a vykazují normální hladiny všech krevních buněk (doplňkový obrázek 3c-d). Adhezní testy in vitro s makrofágy odvozenými z kostní dřeně těchto myší ukázaly, že buňky I332G exprimují konstitutivně aktivní CD11b (doplňkový obrázek 3e). Důležité je, že I332G Itgam knockin myši vykazovaly významně snížený růst LLC nádorů (obr. 1k). Zatímco tedy delece CD11b stimuluje protizánětlivou polarizaci makrofágů, inhibuje nábor CD8+ T buněk a podporuje růst nádoru, aktivace CD11b růst nádoru účinně inhibuje. Tyto studie naznačují, že makrofágové CD11b hraje kritickou funkční roli při kontrole růstu nádorů.

Imunosupresivní signály inhibují expresi CD11b

Pro zjištění, zda signály spojené s mikroprostředím nádoru mohou měnit expresi CD11b a následně ovlivnit polarizaci myeloidních buněk, jsme hodnotili vliv makrofágových médií (mCSF-, IL-4- a IFNγ/LPS) na povrchovou expresi CD11b u makrofágů odvozených z kostní dřeně. Zatímco imunosupresivní cytokin IL-4 expresi CD11b snižoval, prozánětlivé podněty IFNγ/LPS povrchovou expresi CD11b zvyšovaly ve srovnání s hladinami exprimovanými na makrofázích stimulovaných mCSF (doplňkový obrázek 4a-b). Navíc imunosupresivní faktor TGFβ, ale nikoli IL-10, inhiboval povrchovou expresi CD11b (doplňkový obrázek 4c); TGFβ, IL-4 a médium podmíněné nádorovými buňkami (TCM) rovněž potlačily expresi mRNA CD11b (doplňkový obrázek 4d). Důležité je, že TGFβ a TCM snižovaly povrchovou expresi CD11b buněk a stimulovaly imunosupresivní transkripci, zatímco inhibovaly imunosupresivní transkripci způsobem, který byl zvrácen inhibitorem TGFβR1 SB525334 (doplňkový obrázek 4e-g). Tato data naznačují, že cytokiny jako TGFβ v mikroprostředí nádoru potlačují expresi nebo aktivaci CD11b, čímž podporují imunosupresivní polarizaci makrofágů.

Makrofág CD11b reguluje stabilitu cév

Makrofágy řídí nejen imunitní reakce, ale také angiogenezi a desmoplazii tím, že exprimují cytokiny, jako jsou VEGF-A a PDGF-BB, růstové faktory, které regulují endoteliální buňky a hladké svaly cév/pericyty během angiogeneze2. Nádorové cévy se často skládají z jediné endotelové vrstvy, která postrádá podpůrné pericyty nebo buňky hladkého svalstva; tyto cévy jsou v nádorech četnější než v normálních tkáních, ale jsou aberantně utvářené a špatně perfuzní. Naproti tomu v nádorech s vysokým poměrem PDGF a VEGF jsou cévy vystlány pericyty, mezenchymálními buňkami, které stabilizují cévy a podporují lepší perfuzi nádoru23,24,25,26,27. Tyto nádory rostou rychleji než nádory s nižším poměrem PDGF k VEGF, ale také lépe reagují na chemoterapii a imunitní léčbu díky lepší perfuzi nádoru24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36. Protože makrofágy Itgam-/- vykazovaly vysokou expresi genu PDGF a nízkou expresi genu VEGF (obr. 1a, b), zkoumali jsme vzorce vývoje cév v nádorech Itgam-/- a WT. Hodnocení cévního uspořádání v LLC a PyMT nádorech od WT a Itgam-/- myší ukázalo, že Itgam-/- nádory vykazují méně delších cév s širšími lumeny a menším počtem odboček/polí než WT nádory (obr. 2a, b; doplňkový obrázek 5a). Itgam-/- nádory měly více cév vystlaných Desmin+, NG2+ nebo SMA+ pericyty/hladkými svalovými buňkami než nádory WT (obr. 2a-c; doplňkový obrázek 5b). V souladu s tím byly tyto cévy u myší Itgam-/- méně propustné než u myší WT, protože do nádorového parenchymu unikalo méně intravaskulárního FITC-dextranu (obr. 2a-d). Tyto údaje naznačují, že integrin CD11b hraje roli při kontrole zrání cév. Zjistili jsme, že genová exprese PDGF-BB, ale nikoli VEGF-A, byla v nádorech silně zvýšena (obr. 2e; doplňkový obrázek 5c). Důležité je, že exprese proteinu PDGF-BB byla také zvýšená v Itgam-/- nádorech a makrofázích odvozených z nádoru ve srovnání s nádory WT (obr. 2f). Tato data společně naznačují, že CD11b makrofágů řídí vaskularizaci nádorů prostřednictvím konstitutivní exprese zvýšených hladin PDGF.

Na podporu těchto pozorování o roli CD11b v neovaskularizaci jsme zjistili, že Itgam-/- myši vykazovaly dobře vyvinutý retinální vaskulární plexus (obr. 2g, izolektin B+, zeleně) při narození (P1) ve srovnání s WT myšmi, které vykazují nevyvinutou sítnicovou vaskulaturu, která se postupně rozšiřuje od 1. postnatálního dne (P1) do P9. Povrchový cévní plexus byl u Itgam-/- myší od postnatálního dne P1 do postnatálního dne P9 vyvinutější než u novorozenců WT (obr. 2g). Tyto výsledky naznačují, že makrofágy a CD11b hrají klíčovou roli v řízení normálního cévního vzoru.

Abychom zjistili, zda je zvýšená hladina PDGF-BB zodpovědná za zvýšenou vaskulární maturaci a růst nádorů u Itgam-/- myší, léčili jsme WT a Itgam-/- myši nesoucí LLC nádory imatinibem, inhibitorem PDGF-BB receptoru PDGFR1. Léčba imatinibem potlačila zvýšený růst nádoru pozorovaný u myší Itgam-/- (obr. 2h, i). Rovněž zvýšila hustotu cév a potlačila normalizaci cév u myší Itgam-/- (obr. 2h, i). Tyto výsledky společně podporují představu, že integrin CD11b moduluje vývoj cév prostřednictvím kontroly exprese PDGF-BB.

CD11b reguluje expresi Let7a a c-Myc

CD11b může kontrolovat protizánětlivou polarizaci makrofágů prostřednictvím aktivace transkripčních faktorů, jako je Stat3, který může podporovat expresi imunosupresivních a proangiogenních faktorů, jako jsou argináza 1, Myc a VEGF37,38,39 . Itgam-/- makrofágy vykazují konstitutivně fosforylovaný Stat3 (obr. 3a vložka); vysoká úroveň exprese imunosupresivních faktorů v Itgam-/- makrofázích byla snížena na úroveň WT makrofágů léčbou inhibitorem Stat3 5,15-DPP (obr. 3a). Překvapivě však inhibice Stat3 neovlivnila vysoké hladiny exprese Il6 pozorované u makrofágů Itgam-/- (obr. 3a). Důležité je, že IL-6 může přímo aktivovat Stat338. Zjistili jsme, že IL-6 podporuje stejný vzorec imunosupresivní polarizace u myších a lidských myeloidních buněk a makrofágů, jaký jsme pozorovali u makrofágů Itgam-/- (obr. 3b). Tyto výsledky společně naznačují, že autokrinní IL6 může řídit konstitutivně imunosupresivní polarizaci pozorovanou u makrofágů Itgam-/-. Na podporu tohoto konceptu snížilo vyřazení Il6 expresi konstitutivní exprese Pdgfb v makrofázích Itgam-/- (obr. 3c). Vzhledem k tomu, že TAM jsou hlavním zdrojem exprese Il6 v nádorech15, tyto výsledky naznačují, že CD11b slouží jako přirozená brzda imunitní suprese částečně prostřednictvím kontroly transkripce Il6 myeloidními buňkami.

Obr. 3

CD11b podporuje imunitní stimulaci zprostředkovanou miR-Let7a. a Relativní exprese mRNA prozánětlivých a protizánětlivých faktorů v makrofázích WT (bílé sloupce) a Itgam-/- (modré sloupce) inkubovaných s inhibitorem Stat3 5,15 DPP a bez něj; vložka, fosforylace Stat3 v makrofázích WT a Itgam-/- (n = 2-3). b Relativní exprese mRNA prozánětlivých a protizánětlivých faktorů v IL6 stimulovaných lidských (bílé sloupce) a myších (azurové sloupce) makrofázích odvozených z kostní dřeně a myších celkových myeloidních buňkách odvozených z kostní dřeně (modré sloupce) (n = 3); p < 0,05 s těmito výjimkami: mBMM (Ifng, Il12b); mCD11b+ (Arg1, Pdgfb, Il12b a Il1b); hBMM (Arg1, Ifng, Il1b). c Relativní exprese mRNA Il6 a Pdgfb v buňkách WT a Itgam-/- transdukovaných siRNA bez tlumení (bílé pruhy nebo Il6 (modré pruhy) (n = 3). d Relativní exprese Let7a v myších makrofázích transdukovaných neusměrňující (bílé sloupce) nebo Itgam (modré sloupce) siRNA, makrofágy inkubované s kontrolními IgG (bílé sloupce) nebo neutralizujícími anti-CD11b (modré sloupce) protilátkami a WT (bílé sloupce) nebo Itgam-/- (modré sloupce) makrofágy (n = 3). e Časový průběh exprese Let7a (vlevo) a Il6 (vpravo) u WT myších CD11b+ buněk nasazených na ICAM-1 (modrá plná čára) nebo udržovaných v suspenzi (černá tečkovaná čára) (n = 3). f Relativní exprese miRNA Let7a a Il6 u lidských makrofágů adherovaných na ICAM-1 (modrá) nebo udržovaných v suspenzi (bílá) (n = 3). g Relativní exprese mRNA zánětlivých faktorů v BMM WT a Itgam-/- transdukovaných kontrolní (bílé sloupce), pre-miRNA Let7a (azurové sloupce) nebo anti-miRNA Let7a (modré sloupce) (n = 3). h Relativní exprese Pdgfb a Vegfa v BMM WT transdukovaných kontrolní (bílé sloupce) nebo anti-miRNA Let7a (modré sloupce) (n = 3). i Časový průběh exprese c-Myc v IL-4 nebo IFNγ + LPS stimulovaných makrofázích WT (černé čáry) nebo Itgam-/- (modré čáry) (n = 3). j Časový průběh exprese c-Myc a fosforylace pSer62myc v makrofázích WT a Itgam-/-. k Relativní exprese mRNA miRNA Let7a (bílé sloupce), Let7d (modré sloupce) a Let7f (azurové sloupce) v bazálních, IL-4 nebo IL-4+ inhibitorem c-myc ošetřených makrofázích WT a Itgam-/- (n = 3). l Relativní exprese mRNA Il6, Arg1 a Pdgfb v IL-4 stimulovaných makrofázích WT (bílé sloupce) a Itgam-/- (modré sloupce) ošetřených inhibitorem c-Myc 10058-F4 (modré sloupce) nebo bez něj (bílé sloupce). Chybové úsečky označují sem. „n“ označuje biologické replikáty. *p < 0,05 označuje statistickou významnost stanovenou Studentovým t-testem pro a, d-f a Anovou s Tukeyho post-hoc testováním pro b, g, k. Zdrojová data jsou uvedena jako soubor zdrojových dat

Rodina mikroRNA Let7 může kontrolovat expresi Il6 v nádorových a zánětlivých buňkách40,41 . MikroRNA jsou nekódující RNA, které modulují genovou expresi na posttranskripční úrovni zásahem do translace nebo stability RNA a mohou výrazně ovlivnit imunitní supresi nádorů a angiogenezi42,43 . Zjistili jsme, že exprese miRNA Let7a inverzně koreluje s expresí Il6 v myších a lidských makrofázích (doplňkový obrázek 6a-b). Proto jsme si položili otázku, zda ztráta exprese CD11b v makrofázích ovlivňuje expresi Let7a. Exprese Let7a byla zrušena v makrofázích s Itgam-/- a Itgam siRNA transdukovaných a v přítomnosti neutralizačních protilátek proti CD11b (obr. 3d; doplňkový obrázek 6c) způsobem, který byl nezávislý na Lin28, proteinu vázajícím RNA, který štěpí a inaktivuje Let7, protože hladiny Lin28 nebyly ovlivněny expresí nebo aktivací CD11b (doplňkový obrázek 6b, d-e). Vazba CD11b pomocí ICAM-1 podporovala časově závislou expresi Let7a a zároveň inhibovala expresi Il6; naopak potlačení adheze inhibovalo expresi Let7a a podporovalo expresi Il6 v myších i lidských makrofázích (obr. 3e, f). Důležité je, že ektopická exprese miRNA Let7a (pre-miRNA) inhibovala expresi imunosupresivních genů a stimulovala expresi prozánětlivých genů v makrofázích Itgam-/-, zatímco antimiRNA Let7a stimulovala expresi imunosupresivních genů a inhibovala expresi imunosupresivních genů v makrofázích WT (obr. 3g). Podobně jako ablace CD11b (obr. 1a) stimulovala anti-miRNA Let7a expresi Pdgfb, ale neměla žádný vliv na expresi Vegfa (obr. 3h). Tyto výsledky společně naznačují, že aktivace CD11b podporuje expresi miRNA Let7a, která následně inhibuje expresi imunosupresivních makrofágových genů zprostředkovanou IL6.

c-Myc, transkripční faktor, který reguluje polarizaci imunosupresivních makrofágů, se váže na promotor Let7 a potlačuje jeho transkripci; zajímavé je, že Let7 může také potlačovat expresi c-Myc44,45. Zjistili jsme, že gen c-Myc byl v makrofázích Itgam-/- ve srovnání s makrofágy WT zvýšen (obr. 3i). c-Myc proteinová exprese a fosforylace serinu 62, která stabilizuje transkripční faktor46 , byly v makrofázích Itgam-/- ve srovnání s makrofágy WT rovněž zvýšeny (obr. 3j). Poté jsme si položili otázku, zda inhibice funkce cMyc může podpořit expresi Let7, a tím změnit polarizaci makrofágů. Důležité bylo, že exprese Let7a, Let7d a Let7f byla v makrofázích Itgam-/- snížena; farmakologická inhibice c-Myc však expresi Let7 v makrofázích Itgam-/- obnovila a zvrátila zvýšenou expresi imunosupresivních genů, kterou vykazovaly makrofágy Itgam-/- (obr. 3k, l). Tato data společně naznačují, že integrin CD11b funguje tak, že potlačuje expresi Myc a imunosupresivní polarizaci makrofágů způsobem závislým na Let7.

Protože Let7a inhibuje expresi Pdgfb zprostředkovanou makrofágy, zkoumali jsme vliv exprese Let7a na neovaskularizaci in vitro a in vivo. Endotelové buňky a buňky hladkého svalstva cév připojené k mikronosným kuličkám byly kultivovány ve fibrinových gelech, které obsahovaly buď WT, nebo Itgam-/- makrofágy, které byly transdukovány kontrolní miRNA, pre-miRNA Let7a, anti-miRNA Let7a nebo Pdgfb-bb siRNA. Itgam-/- makrofágy stimulovaly prodlužování výhonků, které bylo inhibováno transdukcí makrofágů s miRNA Let7a nebo siRNA Pdgfb (obr. 4a, b; doplňkový obrázek 6f). Naproti tomu exprese anti-miRNA Let7a v makrofázích WT, ale ne Itgam-/-, stimulovala prodlužování výhonků (obr. 4a, b; doplňkový obrázek 6f). Makrofágy transdukované s anti-miR Let7a navíc stimulovaly tvorbu zralých, pericyty pokrytých cév v bFGF nasyceném Matrigelu in vivo (obr. 4c). Tyto studie společně ukazují, že CD11b řídí neovaskularizaci prostřednictvím regulace Let7a a následné exprese PDGF-BB.

Obr. 4

Makrofágová mikroRNA let-7a je nezbytná pro potlačení růstu nádoru. a, b Endoteliální buňky a buňky hladkého svalstva cév připojené k mikronosným kuličkám byly kultivovány ve fibrinových gelech obsahujících WT nebo Itgam-/- BMM transdukované s kontrolní miRNA, pre-miRNA Let7a, anti-miRNA Let7a nebo Pdgf-bb siRNA. a Obrázky b histogramy délky CD31+ pozitivních cév (mm) (n = 10). c Imunobarvení CD31 (zeleně) a SMA (červeně) na řezech z in vivo kultivovaných matrigelových zátek nasycených bFGF obsahujících BMM transdukované kontrolní miR (černé sloupce) nebo anti-miR Let7a (modré sloupce); kvantifikace procenta SMA+ cév na matrigelovou zátku (n = 25). d Schéma a graf cíleného podání anti-miR Let7a u zvířat s LLC nádory; objemy nádorů u zvířat ošetřených kontrolní anti-miRNA (černá čára) nebo anti-miRNA Let-7a (azurová čára) (n = 10). e Exprese Let7a v buněčných populacích vytříděných z buněk periferní krve a nádorů od kontrolních (černé sloupce) a anti-miRNA Let7 ošetřených (azurové sloupce) zvířat z d (n = 3). f Relativní exprese mRNA zánětlivých faktorů ve vytříděných makrofázích z d (n = 3). g Reprezentativní snímky kolokace CD31/Desmin a lokalizace FITC-dextranu v ošetřených nádorech z d. h Kvantifikace procenta kolokace CD31/Desmin (n = 30) a úniku FITC-dextranu do tkání (n = 25). i CD4+ a CD8+ buňky/políčko v nádorech kontrolních anti-miR (černé sloupce) nebo anti-miR let-7a (modré sloupce) transdukovaných zvířat (n = 25) měřítka 40 µm. j Schematické znázornění chemoterapeutické léčby v kombinaci s cíleným podáním anti-miR-let7a. k Objemy a konečná hmotnost LLC nádorů u zvířat transdukovaných kontrolním anti-miR (černě), anti-miR let-7a (modře), kontrolním anti-miR /Gemcitabin (zeleně) a anti-miR let7a/Gemcitabin (červeně) (n = 10). Sloupek na mikrofotografiích označuje 50 µm. Chybové úsečky označují sem. „n“ označuje biologické replikáty. *p < 0.05 označuje statistickou významnost pomocí Studentova t-testu pro c-i a pomocí Anovy s Tukeyho post-hoc testováním pro j Zdrojová data jsou uvedena jako soubor zdrojových dat

Myeloidní buňky Let7a regulují progresi nádoru

Pro testování role Let7a v regulaci imunosuprese nádoru a neovaskularizace, jsme do nádorů dodávali anti-miR Let7a v nanočásticích cílených na myeloidní buňky in vivo (obr. 4d). Zjistili jsme, že nanočástice cílené na integrin αvβ3 byly specificky vychytávány cirkulujícími myeloidními buňkami u normálních zvířat a zvířat s nádorem (doplňkový obrázek 7a-h). Dodání anti-miRNA Let7a stimulovalo růst nádoru LLC, srovnatelný s růstem pozorovaným u myší Itgam-/- (obr. 4d). Ačkoli je Let7a v nádorech exprimována v imunitních i neimunitních buňkách, zjistili jsme, že dodání anti-miR Let7a inhibovalo expresi Let7a pouze v cirkulujících monocytech a v makrofázích asociovaných s nádorem, nikoli však v jiných buňkách asociovaných s nádorem (obr. 4e). Důležité je, že anti-miRNA Let7a stimulovala expresi imunosupresivních a proangiogenních genů a inhibovala expresi prozánětlivých genů v nádorech ve srovnání s kontrolami (obr. 4f, doplňkový obrázek 8a). Anti-miRNA Let7a také stimulovala normalizaci cév v transfekovaných nádorech, protože cévy byly delší, méně rozvětvené, silně pokryté pericyty a méně děravé než cévy z kontrolních transfekovaných nádorů (obr. 4g, h). Důležité je, že anti-Let7a také potlačila nábor CD8+ T buněk do nádorů a zvýšila nábor CD4+ T buněk do nádorů (obr. 4i). Tyto výsledky společně naznačují, že CD11b omezuje imunitní supresi a zrání cév prostřednictvím regulace miRNA Let7a. Předchozí studie ukázaly, že zvýšená normalizace cév v nádorech může zlepšit perfuzi nádoru a podpořit reaktivitu na léčbu23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36 . Abychom zjistili, zda cévní normalizace vyvolaná anti-miRNA Let7a může zvýšit účinnost chemoterapie zvýšením perfuze nádoru, léčili jsme myši nesoucí LLC nádory cíleným podáním anti-miRNA Let7a nebo kontrolní miRNA v kombinaci s chemoterapií (gemcitabin) (obr. 4j). Zatímco anti-miRNA Let7a podporovala růst LLC nádoru, anti-miRNA Let7a v kombinaci s gemcitabinem růst nádoru podstatně snížila, což odpovídá předpokladu, že inhibice Let7a zvyšuje přístupnost nádoru pro chemoterapii (obr. 4k). V souladu s těmito výsledky jsme zjistili, že léčba myší Itgam-/- gemcitabinem potlačila růst nádoru výrazněji než léčba myší WT gemcitabinem (doplňkový obrázek 8b). Jelikož Itgam-/- vykazovaly větší perfuzi (menší cévní únik) než myši WT (doplňkový obrázek 8c), tyto studie naznačují, že CD11b prostřednictvím svého vlivu na miRNA Let7a hraje klíčovou roli v regulaci imunitní a cévní odpovědi nádoru.

Agonista CD11b LA1 inhibuje růst nádoru

Naše výsledky naznačují, že cílená farmakologická aktivace CD11b in vivo může repolarizovat makrofágy asociované s nádorem s následnou inhibicí imunitní suprese nádoru a jeho růstu. Zkoumali jsme proto účinky agonisty malé molekuly CD11b, leukadherinu 1 (LA1)47,48 (obr. 5a), na polarizaci makrofágů a růst nádoru. LA1 stimuloval adhezi myeloidních buněk k substrátům potaženým ICAM-1 způsobem, který byl inhibován anti-CD11b neutralizačními protilátkami (obr. 5b). LA1 stimuloval expresi genů makrofágové imunitní odpovědi, což se projevilo zvýšením exprese mRNA Il1b, Tnfa, Il12, Nos2 a Ifng (doplňkový obrázek 9a). Jelikož LA1 stimuloval expresi Let7a a inhiboval expresi Pdgfb a Il6 (obr. 5c), tyto výsledky naznačují, že LA1 může stimulovat prozánětlivé imunitní odpovědi, které mohou inhibovat růst nádoru in vivo. Pro posouzení účinků LA1 na makrofágy spojené s nádorem in vivo byly izolovány makrofágy spojené s nádorem10 , které byly předtím ošetřeny LA1 a koimplantovány s nádorovými buňkami LLC. Makrofágy ošetřené LA1 zcela inhibovaly růst nádoru (obr. 5d, e), i když LA1 neměl žádný přímý účinek na LLC nebo životaschopnost makrofágů (obr. 5e, f). Ačkoli LA1 neměl žádný účinek na růst nádorových buněk prsu CL66-Luc in vitro (doplňkový obrázek 9b), LA1 silně snižoval růst nádoru u syngenních, ortotopicky implantovaných nádorů prsu CL66-Luc účinněji než taxol (obr. 5g). LA1 také synergicky s ozařováním potlačoval růst nádorů prsu CL66-Luc (obr. 5h) a potlačoval růst ortotopických, lidských xenograftových nádorů prsu MDA-MB-231 (obr. 5i). Důležité je, že LA1 inhiboval růst myších plicních nádorů LLC u WT, ale ne u Itgam-/- myší, což naznačuje, že LA1 působí prostřednictvím integrinu CD11b a potlačuje růst nádorů (obr. 5j, k).

Jelikož léčba LA1 zvýšila přítomnost MHC-II+ makrofágů, které jsou obvykle považovány za imunitně kompetentní, a snížila přítomnost CD206+ makrofágů, které jsou obvykle považovány za imunitně supresivní, v LLC a CL66-Luc nádorech (doplňkový obrázek 9c-d), naše studie naznačují, že LA1 repolarizuje makrofágy spojené s nádorem. V souladu s tím jsme zjistili, že LA1 inhibuje expresi S100A8 a MMP9 v CD11b+ buňkách v LLC nádorech a také inhibuje expresi arginázy1, S100A8 a MMP9 v CL66-Luc nádorech (doplňkový obrázek 9e-f). Vzhledem k tomu, že tyto proteiny jsou markery protinádorových makrofágů, tyto studie společně naznačují, že LA1 pravděpodobně inhibuje růst nádoru repolarizací makrofágů asociovaných s nádorem. Léčba LA1 skutečně zvýšila přítomnost CD8+ T buněk v nádorech LLC i CL66-Luc (doplňkový obrázek 10a-c). Pozorovali jsme také, že léčba LA1 změnila neovaskularizaci v nádorech snížením počtu SMA + cév (obr. 5l). Zvýšením prozánětlivého imunitního profilu nádorů a inhibicí normalizace cév v nádorech agonista malých molekul CD11b LA1 významně změnil polarizaci makrofágů, zvýšil nábor CD8+ T buněk do nádorů a inhiboval progresi nádorů u myších modelů myší a lidských nádorů.

.

Napsat komentář