【摘 要】
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研究背景肺癌是全世界癌症致死率最高的恶性肿瘤,而非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)占所有肺癌的85%。近年来,免疫疗法给肿瘤患者带来了新的希望。nivolumab、pembrolizumab、atezolizumab、durvalumab等免疫检查点抑制剂的临床应用,有效延长了非小细胞肺癌患者的生存期,取得了良好的效益。然而,只有一部分病人能够从免疫治
【基金项目】
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国家自然科学基金(81772462);
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研究背景肺癌是全世界癌症致死率最高的恶性肿瘤,而非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)占所有肺癌的85%。近年来,免疫疗法给肿瘤患者带来了新的希望。nivolumab、pembrolizumab、atezolizumab、durvalumab等免疫检查点抑制剂的临床应用,有效延长了非小细胞肺癌患者的生存期,取得了良好的效益。然而,只有一部分病人能够从免疫治疗中获益。这是因为个体的肿瘤免疫微环境不同,进而对免疫治疗效果有差异。因此,深入探索肿瘤的免疫逃逸机制变得至关重要。乳酸作为肿瘤细胞糖酵解代谢的主要产物,在肿瘤发生和进展中扮演着重要的作用。肿瘤微环境中过量的乳酸堆积不仅能够造成肿瘤微环境酸化和营养缺乏,还能通过促进血管生成因子等的生成,为肿瘤细胞提供生长所需营养以及促进肿瘤向远处转移。此外,还能够抑制免疫细胞活化过程中的糖酵解代谢转变,进而促进癌症的免疫逃逸作用。因此,通过靶向乳酸代谢来探究肿瘤免疫微环境的改变,进而与免疫治疗联合应用,将十分具有研究价值。目的(1)探究LDH抑制剂草氨酸钠对肿瘤细胞的杀伤作用;(2)探索免疫系统人源化小鼠模型的构建方法;(3)探索肿瘤细胞在人源化小鼠中的生长及免疫浸润情况;(4)探索草氨酸钠联合免疫检查点抑制剂的治疗效果;(5)探索联合治疗的作用机制。方法(1)采用乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)抑制剂草氨酸钠(oxamate)处理非小细胞肺癌细胞系,检测其对肿瘤细胞活力的影响并采用糖酵解压力测试实验探索其对肿瘤细胞糖酵解代谢的影响,以及检测LDH活力测试其对LDH的影响;(2)医院收集健康献血者的外周血,利用Ficoll密度梯度离心法提取出外周血单个核细胞,进而尾静脉注射入重度联合免疫缺陷小鼠体内,构建具有人免疫系统的小鼠模型。模型构建两至三周后,采集小鼠外周血获取外周血单个核细胞,流式细胞术分析小鼠外周血中人CD45+CD3+免疫细胞的含量;(3)在上述重建成功的人源化模型中移植入肿瘤细胞系,待长成后收集肿瘤,采用免疫荧光技术分析肿瘤中免疫微环境的特点;(4)使用高浓度的oxamate对荷载非小细胞肺癌细胞系的人源化小鼠进行治疗,观察治疗效果并使用免疫荧光分析其对肿瘤免疫微环境的改变;(5)联合使用免疫治疗药物pembrolizumab和oxamate对荷载非小细胞肺癌细胞系的人源化小鼠进行治疗,观察治疗效果并使用免疫荧光分析其对肿瘤免疫微环境的改变。结果(1)不同浓度oxamate处理非小细胞肺癌细胞系,能够剂量依赖性地抑制肿瘤细胞的活力,但对人支气管上皮样细胞(human bronchial epithelial cells,HBE)毒性较低。此外,oxamate还能够抑制肿瘤细胞的糖酵解和LDH活性;(2)成功分离了健康人的外周血单核细胞并构建了免疫系统人源化小鼠模型,重建成功的小鼠外周血中人的CD45+CD3+细胞比例大于25%,进一步分析发现小鼠脾脏,骨髓中也有大量人的免疫细胞聚集。表明重建的小鼠各器官中均具有人的免疫细胞;(3)在重建成功的人源化小鼠中移植入非小细胞肺癌细胞系,发现肿瘤细胞能够生长,但与未重建小鼠相比,肿瘤生长较慢,表明重建成功的免疫系统对肿瘤有一定的抑制作用。免疫荧光分析人源化小鼠上生长的肿瘤,发现其免疫浸润呈现中间少,周围多的特点,表明肿瘤中心部位缺乏免疫反应;(4)使用oxamate对荷载非小细胞肺癌细胞系的人源化小鼠进行治疗,发现能够延缓肿瘤细胞的生长。免疫荧光分析结果显示oxamate治疗能够增加肿瘤中心部位的免疫细胞浸润,这表明靶向乳酸代谢能够改变肿瘤细胞的免疫微环境;(5)当oxamate与pembrolizumab进行联合治疗时,治疗效果较两种单药治疗效果更佳。进一步的免疫荧光分析结果显示,联合治疗不仅能够增加肿瘤中心部位免疫细胞数量,还能够提高活化的T细胞的比例。结论(1)在细胞水平,oxamate能够抑制肿瘤细胞的活性而对正常细胞低毒性,且这种作用主要是通过抑制肿瘤细胞的糖酵解来实现的;(2)成功构建了免疫系统人源化小鼠并进行荷瘤实验,肿瘤免疫浸润情况能够较好模拟临床特征;(3)Oxamate能够改善肿瘤免疫微环境,进而促进pembrolizumab的肿瘤治疗效果。
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