Mechanistic studies of gut microbiota-mediated immune activation against hepatocellular cancer
肠道微生物介导的肝细胞癌免疫激活机制研究
基本信息
- 批准号:10493129
- 负责人:
- 金额:$ 45.9万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-09-23 至 2026-08-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AntibioticsAreaBAY 54-9085BacteriaBacteroidesBacteroides thetaiotaomicronBiological AssayCD8-Positive T-LymphocytesCancer PatientCanis familiarisCell physiologyDNADendritic CellsFDA approvedGastroenterologyGenomic DNAGoalsGrantGrowthHepatocarcinogenesisHepatologyHepatotoxicityHumanHuman Cancer PathologyImipenemImmuneImmune ToleranceImmune responseImmune systemImmunologicsImmunotherapyJournalsLegal patentLinkLiverLiver diseasesLiver neoplasmsMalignant - descriptorMalignant NeoplasmsMalignant neoplasm of liverMediatingMediator of activation proteinMetagenomicsMicrobeModelingMolecularMusN-caproylsphingosineNeomycinPathologyPathway interactionsPatientsPattern recognition receptorPhagocytosisPhase I Clinical TrialsPhase II Clinical TrialsPlayPositioning AttributePrevalencePrimary carcinoma of the liver cellsPublishingResearchResistanceRoleSV40 T AntigensSentinelSterilizationSupplementationT-Cell ActivationT-LymphocyteTestingTherapeuticTherapeutic EffectTreatment EfficacyTumor AntigensTumor ImmunityVancomycinanti-PD-1anti-PD1 antibodiesanti-tumor immune responsebasecancer carecancer immunotherapycancer initiationcancer therapychemotherapyclinical applicationgenetic approachgut microbiotahuman diseasehuman microbiotaimmune activationimmune functionimprovedin vivoinsightknock-downmacrophagemembermicrobiotamouse modelnanoliposomenoveloverexpressionpatient responseresponsesingle-cell RNA sequencingtranscription factortreatment responsetumortumor growthtumor immunologytumor progression
项目摘要
ABSTRACT
Anti-PD-1 antibody has been approved to treat distinct cancers including hepatocellular cancer (HCC); however,
the objective therapeutic response in human HCC patients is only about 14%. Microbes are now widely accepted
to play critical roles in cancer pathology, and targeting them to improve cancer treatment is an active research
area. To investigate the role of gut microbiota in HCC, a novel murine model was created which reflects the
typical features in human disease and expresses SV40 T antigen (TAg) as a trackable tumor specific antigen
(TSA). This model was used to study the influence of gut microbiota on HCC initiation and progression by treating
pre- or post-malignant mice with an antibiotic cocktail (ABX) that contains three types of antibiotics. ABX
treatment restored TSA CD8+ T-cell function, retarded hepatocarcinogenesis, and therapeutically slowed HCC
growth. Metagenomic assay demonstrated ABX treatment mediated an enrichment of Bacteroides.
Supplementation of Bacteroides thetaiotaomicron (B.th), one member of genus Bacteroides, acted similarly to
ABX in suppressing tumor growth and activating anti-tumor immune response, associating with the intratumoral
accumulation of CpG-rich genomic DNAs and increased expression of TLR9 in intratumoral dendritic cells (DCs)
and macrophages (MΦs). In particular, complete gut sterilization of HCC-bearing mice with five types of
antibiotics followed by B.th repopulation markedly improved the therapeutic efficacy of αPD1 Abs. Single cell
RNA sequencing (scRNA-seq) revealed that B.th repopulation was associated with significant suppression of
Kruppel-like factor 2 (KLF2) and significant increase of TLR9. Previous studies have demonstrated that KLF2 is
a transcription factor which negatively controls expression of TLR9, phagocytosis in MФs and DCs, and function
of T cells. Together, these results imply that B.th suppresses KLF2 expression, which abrogates its suppressive
effect on TLR9, a pattern recognition receptor (PRR). The resultant increased TLR9 on sentinel MФs and DCs
recognizes B.th-derived CpG-rich DNAs in tumors to activate TSA effector CD8+ T cells against HCC. Thus, this
study will test the hypothesis that gut Bacteroides activate anti-HCC immune responses and improve anti-HCC
immunotherapy by modulating immunological function of DCs and MФs via KLF2/TLR9/CpG molecular
pathways. Aim 1 will dissect the molecular mechanisms by which B.th modulates DCs and MΦs to improve anti-
HCC immunity and therapeutic effect through KLF2 and TLR9 pathways; aim 2 will dissect the cellular
mechanisms by which B.th modulates DCs and MΦs to improve anti-HCC immunity and therapeutic effect; and
aim 3 will investigate therapeutic and immune regulatory effect of gut microbiota in human HCC patient response
to αPD-1 Ab treatment. Successful completion of the proposed studies will provide insight into the cellular and
molecular mechanisms underlying B.th-activated anti-HCC immune response and advance gut microbiota-
integrated immunotherapy to clinical application.
抽象的
抗 PD-1 抗体已被批准用于治疗包括肝细胞癌 (HCC) 在内的不同癌症;
目前,微生物对人类 HCC 患者的客观治疗反应仅为 14% 左右。
在癌症病理学中发挥关键作用,并针对它们来改善癌症治疗是一项积极的研究
为了研究肠道微生物群在 HCC 中的作用,创建了一种反映肠道微生物群的新型小鼠模型。
人类疾病的典型特征,并将 SV40 T 抗原 (TAg) 表达为可追踪的肿瘤特异性抗原
(TSA)。该模型用于研究肠道微生物群通过治疗对 HCC 发生和进展的影响。
恶性前或恶性后的小鼠使用含有三种抗生素的抗生素混合物(ABX)。
治疗可恢复 TSA CD8+ T 细胞功能,延缓肝癌发生,并在治疗上减缓 HCC
宏基因组分析表明 ABX 处理介导了拟杆菌的富集。
补充多形拟杆菌 (B.th)(拟杆菌属的一种成员),其作用与
ABX 抑制肿瘤生长并激活抗肿瘤免疫反应,与肿瘤内
瘤内树突状细胞 (DC) 中富含 CpG 的基因组 DNA 积累和 TLR9 表达增加
特别是,用五种类型的 HCC 小鼠完成肠道灭菌。
抗生素治疗后进行 B.th 增殖显着提高了 αPD1 单细胞抗体的治疗效果。
RNA 测序 (scRNA-seq) 揭示 B.th 增殖与显着抑制
Kruppel 样因子 2 (KLF2) 和 TLR9 显着增加 先前的研究表明 KLF2 是
一种转录因子,负向控制 TLR9 的表达、MФ 和 DC 的吞噬作用以及功能
总之,这些结果表明 B.th 抑制 KLF2 表达,从而消除其抑制作用。
对 TLR9(一种模式识别受体 (PRR))的影响 由此产生的前哨 MФ 和 DC 上的 TLR9 增加。
识别肿瘤中富含 B.th CpG 的 DNA,以激活 TSA 效应 CD8+ T 细胞对抗 HCC。
研究将检验肠道拟杆菌激活抗 HCC 免疫反应并改善抗 HCC 的假设
通过 KLF2/TLR9/CpG 分子调节 DC 和 MФ 的免疫功能进行免疫治疗
目标 1 将剖析 B.th 调节 DC 和 MΦ 以提高抗- 的分子机制。
通过 KLF2 和 TLR9 途径实现 HCC 免疫和治疗效果目标 2 将剖析细胞
B.th 调节 DC 和 MΦ 提高抗 HCC 免疫力和治疗效果的机制;
目标 3 将研究肠道微生物群对人类 HCC 患者反应的治疗和免疫调节作用
αPD-1 Ab 治疗的成功完成将提供对细胞和抗体治疗的深入了解。
B.th 激活抗 HCC 免疫反应和促进肠道微生物群的分子机制
整合免疫治疗临床应用。
项目成果
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