肿瘤细胞外囊泡调控CD8+ T细胞肌酸代谢重塑在NPM1突变白血病免疫逃逸中的作用探讨

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目的:探讨肿瘤细胞外囊泡(s EVs)调控CD8+T细胞肌酸代谢重塑在NPM1突变白血病免疫逃逸中的作用以及分子机制。方法:(1)收集良性血液疾病患者、NPM1非突变AML患者与NPM1突变AML患者骨髓液,免疫组织化学分析中不同类型T细胞所占比例;分离培养原代CD8+T细胞,CFSE实验检测CD8+T细胞增殖能力,ELISA实验检测CD8+T细胞IL-2和IFN-γ的释放量,细胞流式分析技术检测CD8+T细胞CD25和Granzyme B的表达量;患者血清与CD8+T细胞共培养,细胞流式分析技术检测CD8+T细胞IL-2、IFN-γ、CD25和Granzyme B的表达量;白血病细胞(NB4、OCI/AML2和OCI/AML3)与CD8+T细胞共培养,CFSE实验检测CD8+T细胞增殖能力,ELISA实验检测CD8+T细胞IL-2和IFN-γ的释放量,细胞流式分析技术检测CD8+T细胞CD25和Granzyme B的表达量。(2)将细胞外囊泡(s EVs)释放抑制剂GW4869预处理后的OCI/AML3细胞与CD8+T细胞共培养,CFSE实验检测CD8+T细胞增殖能力,ELISA实验检测CD8+T细胞IL-2和IFN-γ的释放量,细胞流式分析技术检测CD8+T细胞CD25和Granzyme B的表达量;将梯度密度离心法去除s EVs后的OCI/AML3培养上清(OCI/AML3-CM)培养CD8+T细胞,CFSE实验检测CD8+T细胞增殖能力,ELISA实验检测CD8+T细胞IL-2和IFN-γ的释放量,细胞流式分析技术检测CD8+T细胞CD25和Granzyme B的表达量;梯度密度离心法提取白血病细胞s EVs外泌体(NB4-s EVs、OCI/AML2-s EVs和OCI/AML3-s EVs),纳米颗粒跟踪技术(NTA)分析其大小,透射电镜(TEM)分析其形态,Western Blot检测s EVs特异性蛋白表达量;将白血病细胞来源的s EVs与CD8+T细胞共培养,CFSE实验检测CD8+T细胞增殖能力,ELISA实验检测CD8+T细胞IL-2和IFN-γ的释放量,细胞流式分析技术检测CD8+T细胞CD25和Granzyme B的表达量。(3)将白血病细胞来源的s EVs与CD8+T细胞共培养,肌酸检测试剂盒检测CD8+T细胞胞内和胞外肌酸含量,ATP检测试剂盒检测CD8+T细胞胞内ATP含量,q RT-PCR检测CD8+T细胞中肌酸代谢关键酶的RNA水平,Western Blot检测CD8+T细胞中肌酸代谢关键酶的蛋白水平;用si RNA技术敲低CD8+T细胞内SLC6A8表达量,Western Blot检测CD8+T细胞SLC6A8表达量,肌酸检测试剂盒检测CD8+T细胞胞内肌酸含量,ATP检测试剂盒检测CD8+T细胞胞内ATP含量,CFSE实验检测CD8+T细胞增殖能力,ELISA实验检测CD8+T细胞IL-2和IFN-γ的释放量,细胞流式分析技术检测CD8+T细胞CD25和Granzyme B的表达量;在OCI/AML3-s EVs与CD8+T细胞共培养体系中,在CD8+T细胞中转入SLC6A8过表达质粒,Western Blot检测CD8+T细胞SLC6A8表达量,Western Blot检测CD8+T细胞SLC6A8表达量,肌酸检测试剂盒检测CD8+T细胞胞内肌酸含量,ATP检测试剂盒检测CD8+T细胞胞内ATP含量,CFSE实验检测CD8+T细胞增殖能力,ELISA实验检测CD8+T细胞IL-2和IFN-γ的释放量,细胞流式分析技术检测CD8+T细胞CD25和Granzyme B的表达量。(4)采用生物信息学分析NPM1突变白血病中的差异mi RNAs与调控SLC6A8的mi RNAs,q RT-PCR检测白血病s EVs中的靶mi RNAs表达量;将转入Cy3标记的靶mi RNA的OCI/AML3细胞与CD8+T细胞共培养,免疫荧光法分析CD8+T细胞中红色荧光的表达量;双荧光素酶实验检测靶mi RNA与SLC6A8启动子的结合作用;采用mimic在CD8+T细胞中过表达靶mi RNA,q RT-PCR检测CD8+T细胞中的靶mi RNAs表达量,Western Blot检测CD8+T细胞SLC6A8表达量,肌酸检测试剂盒检测CD8+T细胞胞内肌酸含量,ATP检测试剂盒检测CD8+T细胞胞内ATP含量,CFSE实验检测CD8+T细胞增殖能力,ELISA实验检测CD8+T细胞IL-2和IFN-γ的释放量,细胞流式分析技术检测CD8+T细胞CD25和Granzyme B的表达量;采用sh RNA技术敲低OCI/AML3-s EVs中的靶mi RNA,q RT-PCR检测OCI/AML3细胞和OCI/AML3-s EVs中的靶mi RNA表达量;将敲低靶mi RNA的OCI/AML3-s EVs与CD8+T细胞共培养,Western Blot检测CD8+T细胞SLC6A8表达量,CFSE实验检测CD8+T细胞增殖能力,ELISA实验检测CD8+T细胞IL-2和IFN-γ的释放量,细胞流式分析技术检测CD8+T细胞CD25和Granzyme B的表达量。(5)q RT-PCR检测白血病细胞(NB4、THP1、KG-1a、OCI/AML2、OCI/AML3)以及白血病细胞来源的s EVs中靶mi RNA的表达量;采用sh RNA敲低OCI/AML3细胞中NPM1,Western Blot检测OCI/AML3细胞中NPM1和NPM1突变蛋白(NPM1m A)的表达量,q RT-PCR检测OCI/AML3细胞以及OCI/AML3-s EVs中靶mi RNA的表达量;采用生物信息学分析靶mi RNA的宿主基因;采用荧光素酶报告实验和Ch IP检测NPM1突变蛋白与靶mi RNA的宿主基因启动子的结合作用;采用生物信息学对靶mi RNA的RNA结合蛋白以及RNA结合蛋白在基因组的位置进行分析;采用RIP和pull down实验检测靶mi RNA与RNA结合蛋白的结合作用。(6)采用人源化NSG小鼠建立白血病模型,经尾静脉分别注射OCI/AML3、OCI/AML3 NC、OCI/AML3 mi RNA KD和OCI/AML3-mi RNA KD+s EVs,生存曲线分析小鼠的整体生存情况,流式细胞分析小鼠骨髓液中CD45+细胞含量,采用瑞氏染色检测骨髓液中白血病细胞含量,采用H&E染色和免疫荧光检测肝脏和脾脏中白血病细胞含量,免疫荧光检测骨髓液中CD8+T细胞含量,CFSE实验检测CD8+T细胞增殖能力,ELISA实验检测CD8+T细胞IL-2和IFN-γ的释放量,Western Blot检测CD8+T细胞中SLC6A8的表达量,ELISA检测CD8+T细胞中肌酸含量。结果:(1)与良性血液疾病患者以及NPM1非突变型AML患者相比,NPM1突变型AML患者骨髓液中CD8+T细胞的含量、增殖能力、IL-2和IFN-γ的释放量明显较低;在共培养体系中发现与良性血液疾病患者以及NPM1非突变型AML患者相比,NPM1突变型AML患者的血清能够显著抑制CD8+T细胞的免疫功能;与NPM1非突变型AML细胞相比(NB4和OCI/AML2),NPM1突变型AML细胞OCI/AML3的培养上清(OCI/AML3-CM)可抑制CD8+T细胞的免疫功能。(2)密度梯度离心去除OCI/AML3-CM中的s EVs以及GW4869抑制s EVs的释放均可在一定程度上去除OCI/AML3-CM中的s EVs;s EVs的去除减弱了OCI/AML3-CM对CD8+T细胞免疫功能的抑制作用;成功提取并且验证了NB4-s EVs、OCI/AML2-s EVs和OCI/AML3-s EVs;OCI/AML3-s EVs显著抑制CD8+T细胞免疫功能。(3)与NB4-s EVs和OCI/AML2-s EVs相比,OCI/AML3-s EVs明显降低CD8+T细胞内的肌酸和ATP的含量,增加培养基中肌酸的含量,抑制肌酸转运体SLC6A8的表达;敲低CD8+T细胞中的SLC6A8显著降低CD8+T细胞中的肌酸代谢以及免疫功能;在OCI/AML3-s EVs与CD8+T细胞共培养体系中,过表达CD8+T细胞中SLC6A8水平能明显回复CD8+T细胞肌酸代谢水平以及免疫功能。(4)筛选并验证得到s EVs中的mi R-19a-3p可能调控CD8+T细胞肌酸代谢以及免疫功能;CD8+T细胞中mi R-19a-3p可直接调控SLC6A8的表达量;过表达CD8+T细胞中的mi R-19a-3p可抑制CD8+T细胞中SLC6A8的表达量、抑制肌酸代谢、抑制其免疫功能;敲低s EVs的mi R-19a-3p,可抑制s EVs对CD8+T细胞的抑制作用;临床样本中血清s EVs中的mi R-19a-3p在NPM1突变患者中高表达,且其表达量与CD8+T细胞肌酸代谢和免疫功能呈负相关。(5)mi R-19a-3p在NPM1突变白血病细胞及其s EVs中异常高表达;敲低OCI/AML3细胞中NPM1可抑制s EVs中mi R-19a-3p的表达量;生物信息学分析揭示mi R-19a-3p位于宿主基因MIR17HG中,且CTCF可能参与其调控;NPM1突变蛋白可抑制CTCF出核;CTCF可与MIR17HG启动子结合并参与其转录调控;生物信息学分析揭示PABPC1是mi R-19a-3p的一个重要RNA结合蛋白,以及PABPC1启动子上H3K27ac丰度较高;PABPC1和mi R-19a-3p可直接结合,且促进mi R-19a-3p包裹到s EVs中;NPM1突变蛋白可调控PABPC1启动子上的H3K27ac以及PABPC1表达。(6)利用人源化NSG小鼠白血病模型揭示了mi R-19a-3p抑制CD8+T细胞中SLC6A8的表达、免疫功能,并促进白血病的免疫逃逸。结论:(1)NPM1突变白血病细胞可抑制CD8+T细胞免疫功能。(2)NPM1突变白血病细胞通过s EVs释放抑制CD8+T细胞免疫功能。(3)NPM1突变白血病源性s EVs通过下调CD8+T细胞中SLC6A8介导的肌酸代谢从而抑制其免疫功能。(4)NPM1突变白血病源性s EVs转运mi R-19a-3p至CD8+T细胞抑制SLC6A8的表达。(5)NPM1突变蛋白一方面抑制CTCF出核,阻碍了CTCF对mi R-19a-3p宿主基因MIR17HG的转录抑制作用,进而促进mi R-19a-3p的表达;另一方面通过H3K27ac促进mi R-19a-3p结合蛋白PABPC1的表达,进而促使mi R-19a-3p包裹至s EVs。(6)白血病源性s EVs传递mi R-19a-3p抑制CD8+T细胞功能促进NPM1突变白血病发生免疫逃逸。
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