蔡司显微镜|友谊医院团队最新发现:联合治疗规避抗PD-1药物耐药性

Release time: 2024-04-17


随着生理学及医学的研究发展以及检测技术的进步,人们对肿瘤微环境(TME)/肿瘤免疫微环境(TiME)已初窥得门径。在众多研究中,针对药物联合治疗效果的跟踪与机制探索始终是最前沿也是最重要的思路与逻辑之一。

近日,北京友谊医院鄢丹、曹邦伟及团队在Pharmacological Research发表题目为“Baicalin circumvents anti-PD-1 resistance by regulating the gut microbiota metabolite short-chain fatty acids”(IF=9.3)的最新研究成果。本研究通过肿瘤病理、动物实验和粪菌移植,发现黄芩苷可通过调节肠道菌群代谢物短链脂肪酸来规避抗PD-1耐药性。

研究背景

黄芩苷是从双子叶唇形科植物黄芩的干燥根中提取分离出来的一种黄酮类化合物,可作为小分子药物用于治疗肝炎。前期研究发现,将对PD-1抑制剂耐药非小细胞肺癌患者的粪便微生物移植(FMT)到伪无菌小鼠体内后,口服黄芩苷可改善荷瘤小鼠对肠道菌群引起的PD-1抑制剂耐药性。然而,这种效应背后的确切机制目前尚不清楚。

研究内容

本研究纳入3名对αPD-1 mAb应答和4名无应答晚期非小细胞肺癌患者,将收集到的粪便样本重新定殖到抗生素干预后的小鼠体内,观察联合黄芩苷治疗对αPD-1 mAb无应答荷瘤小鼠的抗肿瘤效果。实验安排如下图所示:SPF小鼠在ATB干预3天后,进行一周的FMT,之后接种LLC细胞,接种3天后开始黄芩苷灌胃,待肿瘤长至20-50mm³开始每3天腹膜内注射αPD-1 mAb。

▲ Fig. 1E 研究实验设置图览

为研究针对免疫微环境(TME)中重要免疫细胞存在及分布情况,本研究采用艾克发生物AlphaTSA 6色多重免疫组化染色试剂盒和蔡司Aixoscan 7 全自动数字玻片扫描系统,及其他组学方案共同探讨黄芩苷缓解免疫抑制的作用机制。

▲ Fig. 2D(E) 不同组CD8+ T细胞和Treg细胞PD-1表达的mIHC检测Panel:CD8 CD4 FOXP3 PD-1 DAPI

艾克发生物AlphaTSA 6色多重免疫组化染色试剂盒优和蔡司Aixoscan 7 全自动数字玻片扫描系统以异性能高效助力空间组学研究。本文通过对单个通道的荧光强度及阳性细胞等分析数据对于不同组别下样本的染色结果进行数据收集及合并分析,优异的性能对于数据的清晰呈现起到至关重要的作用!实验结果证实联合治疗效果不仅与PD-1+(CD8+ T细胞/Treg)比例增加有关,且黄芩苷抗肿瘤功效依赖于微生物组,可规避抗PD-1耐药性。同时,研究还表明黄芪素干预可富集Akkermansia和Clostridia_UCG-014菌群丰度,提高短链脂肪酸(SCFAs)水平(丁酸、戊酸等)。

▲ Fig. 3E 双菌群在4个分组中的表达丰度对比

结果表明,口服黄芩苷会富集Akkermansia和Clostridia_UCG-014等菌群,进而增加肠菌代谢物SCFAs的含量,而临床上SCFAs被报道与更高的客观缓解率和无进展生存期相关;增加的SCFAs可提高肿瘤微环境中PD-1+ (CD8+ T细胞/Treg)的比例,这有助于促进CD8+ T细胞产生更多的IFN-γ和TNF-α,从而增强CD8+ T细胞介导的肿瘤消杀反应

蔡司RIMA(Rapid Imaging and Multiplex Analysis)多重荧光免疫组化一站式解决方案包括艾克发生物AlphaTSA多靶点免疫组化染色试剂盒和蔡司全自动数字玻片扫描系统Axioscan 7,结合图像处理和数据分析,以优异性能高效助力空间组学研究,探索更多未知。

▲图:蔡司&艾克发生物多重免疫组化(mIHC)平台搭建

专家专访

Q1 本研究的结论,针对黄芩苷以及其对于抗PD-1耐药的联合治疗效果,后续对于患者和相关研究具有何种生理/医学意义?

临床非小细胞肺癌患者的肿瘤微环境中,PD-1+(CD8+ T细胞/Treg)比例可决定患者对PD-1抑制剂的应答效果。我们在小鼠水平发现,黄芩苷可通过调节这两种细胞比例来改善PD-1抑制剂耐药性,这一重要发现有望改善临床上因上述原因引起的对PD-1抑制剂低应答患者的治疗效果。而且黄芩苷胶囊是已经上市的小分子化药,一旦明确其功效,可立即在临床上应用,造福一部分肿瘤患者。

Q2 本研究中针对T细胞等相关免疫细胞不同表达的TME观察和研究,mIHC检测为研究结果提供了怎样的助力?对mIHC结合其他检测技术相辅相成助力研究有何种期许?

本研究中,需要同时观察肿瘤组织中的CD8+ T细胞和Treg细胞,还要对这两种细胞膜表面的PD-1进行表征,是有一定难度的。我们先采用流式技术检测了肿瘤组织中2种细胞的数量和比例,验证了实验猜想,又采用mIHC技术从图片水平对肿瘤组织进行双重验证,不仅可以直观的看到细胞数量上的变化,还可在空间上观察到2种细胞在肿瘤组织的分布情况,这是流式技术达不到的效果。mIHC是一个理想的验证技术,在联合单细胞测序等技术上也有了很成熟的应用,未来应该能助力更多科研工作。

Q3 结合本研究的发现以及过往研究成果,未来的相关研究将以何种逻辑进行拓展?

基础研究都是为了服务临床,未来我们的部分工作也将是开展黄芩苷对临床免疫疗法治疗的患者的疗效评价,同时,也会进一步挖掘黄芩苷联合PD-1抑制剂对其他肿瘤类型的改善情况,希望能增加黄芩苷的临床适应症,造福更多的肿瘤患者。

总结

作为一种传统治疗肝炎的小分子药物,黄芩苷可能支持肠道细菌引起的抗PD-1耐药性——结合过往的综合研究,本文也证实黄芩苷联合治疗的抗肿瘤活性与PD-1+(CD8+ T细胞/Treg)比率的增加有关,并对其机制进行了研究以及验证。研究结果表示黄芩苷绕过抗PD-1耐药性与肠道微生物代谢产物SCFAs水平升高有关,同时短链脂肪酸(SCFAs)在体内和体外都增加了PD-1+(CD8+ T细胞/Treg)的比率,从而让我们对于其临床效果及后续应用的落实有了进一步的理解和期待。

来源:艾克发,转载时有改动

参考文献

doi: 10.1016/j.phrs.2023.107033

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