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同时阻断TIGIT和HIF-1α诱导协同抗肿瘤效应并减少癌细胞生长与发展

期刊:international immunopharmacologyDOI:10.1016/j.intimp.2021.108288

这篇文档属于类型a(单篇原创研究论文),以下是针对该研究的学术报告:


作者及机构
本研究由Mehrdad Fathi(库尔德斯坦医科大学学生研究委员会)、Simin Bahmanpour(大不里士医科大学免疫学研究中心)等15位作者共同完成,通讯作者为Ali Jalili(库尔德斯坦医科大学癌症与免疫学研究中心)和Farhad Jadidi-Niaragh(大不里士医科大学免疫学研究中心)。论文发表于《International Immunopharmacology》期刊,2021年10月29日在线发表,卷101,文章编号108288。


学术背景
本研究聚焦肿瘤免疫治疗领域,针对肿瘤微环境(TME, Tumor Microenvironment)中两个关键靶点——TIGIT(T-cell immunoglobulin and ITIM domain)HIF-1α(Hypoxia-inducible factor 1-alpha)的协同抑制作用。
背景知识
1. TIGIT是一种新型免疫检查点分子,在肿瘤细胞和免疫细胞(如NK细胞、T细胞)中过度表达,通过抑制CD8+ T细胞功能促进免疫逃逸。
2. HIF-1α是缺氧微环境的核心调控因子,可上调PD-L1等免疫检查点,促进肿瘤进展。
研究动机:既往研究仅单独靶向TIGIT或HIF-1α,而两者在TME中的协同机制尚不明确。本研究首次提出联合阻断策略,并开发了一种基于超顺磁性氧化铁纳米颗粒(SPIONs)的非病毒载体递送系统,用于共递送TIGIT和HIF-1α的小干扰RNA(siRNA)。


研究流程
1. 纳米颗粒设计与表征
- 载体构建:将SPIONs与壳聚糖乳酸酯(CL)和叶酸(FA)结合,形成SPION-CL-FA纳米颗粒,负载TIGIT-siRNA和HIF-1α-siRNA。
- 理化性质:通过动态光散射(DLS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)验证纳米颗粒的粒径(135 nm)、电位(+13.5 mV)及结构稳定性。
- 体外释放实验:在pH 6.0(模拟肿瘤酸性环境)和7.4条件下,48小时内siRNA释放率达70%以上。

  1. 体外实验

    • 细胞模型:选用小鼠结直肠癌细胞(CT26)和乳腺癌细胞(4T1),在氯化钴(CoCl₂)诱导的缺氧条件下培养。
    • 基因沉默效果:qPCR和Western blot显示,双siRNA纳米颗粒使TIGIT和HIF-1α的mRNA及蛋白表达降低80%以上(*p<0.001)。
    • 功能实验
      • MTT法:联合处理组细胞存活率降至30%(单一siRNA组为50%-60%)。
      • 划痕实验:双siRNA处理显著抑制细胞迁移(伤口愈合率下降60%)。
      • 克隆形成实验:4T1细胞的集落数减少90%。
  2. 体内实验

    • 动物模型:BALB/c小鼠皮下接种CT26或4T1细胞(每组11只),通过尾静脉注射siRNA纳米颗粒(5 μg/次,第6、9、12、15天)。
    • 疗效评估
      • 肿瘤体积:联合治疗组抑制率达75%(单一siRNA组为40%-50%)。
      • 生存分析:90天生存率提高至80%(对照组为20%)。
    • 免疫应答分析:流式细胞术显示CD8+CD44+ T细胞比例增加2倍,ELISA检测到颗粒酶B和IFN-γ水平上升,IL-10水平下降。
  3. 机制验证

    • 凋亡通路:Bax/Bcl-2比值升高(促凋亡效应)。
    • 转移相关基因:MMP-2/9和VEGF表达下调(抑制血管生成和侵袭)。

主要结果
1. 协同效应:双靶点抑制比单一靶点更显著降低肿瘤生长(*p<0.01),证实TIGIT与HIF-1α在TME中存在正反馈调控。
2. 载体优势:SPION-CL-FA纳米颗粒通过叶酸受体(FR)介导的内吞作用实现高效靶向递送,血清稳定性达18小时。
3. 免疫重塑:联合治疗激活CD8+ T细胞,逆转免疫抑制性TME。


结论与价值
1. 科学意义:首次揭示TIGIT与HIF-1α的协同作用机制,为肿瘤免疫联合治疗提供新靶点。
2. 应用价值:SPION-CL-FA纳米颗粒可作为siRNA递送平台,推动非病毒载体临床转化。
3. 临床潜力:针对结直肠癌和乳腺癌的联合疗法显示出显著生存获益,未来需进一步验证人体安全性。


研究亮点
1. 创新性:首次将TIGIT和HIF-1α联合阻断策略与纳米递送系统结合。
2. 技术突破:开发的SPION-CL-FA纳米颗粒具有pH响应释放特性,优化了siRNA的稳定性和靶向性。
3. 多维度验证:从分子、细胞到动物模型,系统论证了协同治疗的可行性。


其他价值
研究获伊朗国家医学发展研究院(NIMAD)和库尔德斯坦医科大学资助,实验数据全部重复3次,统计学方法严谨(双因素ANOVA)。此外,作者公开了所有引物序列(见表1),便于同行重复实验。

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