趋化因子(chemokines)是一类由细胞分泌的小细胞因子或信号蛋白,具有诱导附近反应细胞定向趋化的能力,通过与G蛋白偶联跨膜受体(称为趋化因子受体,选择性地表达在靶细胞表面)相互作用来发挥其生物学效应。根据结构(氨基端(N端)半胱氨酸的排列方式),趋化因子被分为四个主要亚家族:CXC(CXCL1-17)、CC(CCL1-28)、XC(XCL1、XCL2)和CX3C(CX3CL1)四个亚族。
CC趋化因子亚族又称β趋化因子亚家族,其氨基末端有2个相近的半胱氨基结构。CC趋化因子亚族包含27种类型,依次为CCL1-CCL28(其中CCL10与CCL9相同),是一类可引起免疫细胞定向迁移至炎症部位的小分子分泌性蛋白。常见的有嗜酸性粒细胞趋化因子、单核细胞趋化蛋白及其他细胞亚群的趋化因子等。其受体有10个,分别为CCR1-CCR10。CC型趋化因子可趋化淋巴细胞、单核细胞、酸性粒细胞等细胞的游走趋化,在炎症反应、清除抗原、细菌感染等方面起着重要作用。
CC趋化因子亚族列表
CC趋化因子具有促癌和抗癌双重特性,主要对中性粒细胞、单核细胞、肥大细胞、树突细胞、NK细胞、T和B淋巴细胞等具有强大的趋化活性。比较重要的有:单核细胞趋化蛋白(MCP-1/CCL2)、巨噬细胞炎症蛋白(MIP/CCL3)、RANTES/CCL5等。
01、CCL2在肿瘤侵袭转移中的作用
CCL2在肿瘤微环境中由肿瘤细胞和基质细胞表达,在肿瘤原发部位诱导肿瘤细胞增殖,刺激肿瘤细胞向周围细胞外基质迁移和侵袭,随后CCL2促进肿瘤细胞内渗进入循环,可能是通过招募宿主骨髓细胞来促进这一过程。一旦进入血液循环,CCL2可能会引导癌细胞沿着趋化梯度向转移部位扩散。肿瘤细胞被困在小毛细血管中会引发肿瘤细胞外渗,这种外渗进一步受到CCR2+髓系细胞和CCR2+内皮细胞的支持。最后,CCL2通过募集更多的骨髓细胞和内皮细胞促进转移部位的肿瘤生长和肿瘤定植。[1]
02、CCL3在白血病骨髓微环境中的作用
在白血病BM微环境(蓝色阴影区域)中,CCL3可诱导支持白血病细胞优势增殖的多个过程:(1)正常龛细胞向白血病适应细胞的转化;(2)选择性抑制正常HSPCs;(3)从BM中动员正常HSPCs。缩写:BM,骨髓;HSPC,造血干/祖细胞。[2]
03、CCL20在癌症中的作用
CCL20-CCR6信号通路通过增强癌细胞的迁移和增殖直接促进癌症进展,通过免疫细胞控制重塑肿瘤微环境间接促进癌症进展。[3]
靶向趋化因子及其受体治疗人类肿瘤、自身免疫性疾病和慢性炎症愈发受到重视。然而,到目前为止针对趋化因子和趋化因子受体的药物研发才刚刚起步。已获批的抗体药物有CCR4抗体(Mogamulizumab)和CXCL8(IL-8)抗体ABCream。为了推动靶向趋化因子的药物开发,百奥动物自主研发了一系列趋化因子人源化动物&细胞模型。
B-hCCL2 mice
蛋白表达分析
ELISA法检测纯合B-hCCL2小鼠种属特异性CCL2表达分析。收集野生型小鼠和纯合B-hCCL2小鼠体内抗mCD3ε抗体刺激4h的血清,用种属特异性CCL2 ELISA试剂盒进行ELISA分析。小鼠CCL2仅在野生型小鼠中可检测到。人CCL2仅在纯合B-hCCL2小鼠中可检测到,但在野生型小鼠中未检测到。
B-hCCL3 mice
蛋白表达分析
ELISA法检测纯合B-hCCL3小鼠种属特异性CCL3表达分析。从野生型小鼠和纯合B-hCCL3小鼠中分离骨髓源性巨噬细胞(BMDM),体外用10 ng/mL LPS刺激,用种属特异性CCL3 ELISA试剂盒ELISA分析细胞培养上清液。在野生型小鼠中可检测到小鼠CCL3。人CCL3仅在纯合B-hCCL3小鼠中可检测到,但在野生型小鼠中未检测到。
B-hCCL20 mice
蛋白表达分析
ELISA法检测纯合B-hCCL20小鼠中种属特异性CCL20表达分析。收集野生型小鼠和纯合B-hCCL20小鼠胸腺研磨上清,用种属特异性CCL20 ELISA试剂盒进行ELISA分析。在野生型小鼠中可检测到小鼠CCL20。人CCL20仅在纯合B-hCCL20小鼠中可检测到,但在野生型小鼠中未检测到。
B-hCCL22 mice
蛋白表达分析
ELISA法对野生型小鼠和B-hCCL22小鼠中CCL22表达进行种属特异性分析。收集野生型小鼠和纯合B-hCCL22小鼠胸腺匀浆,用种属特异性CCL22 ELISA试剂盒进行ELISA分析。在野生型小鼠中可检测到小鼠CCL22。人CCL22 仅在纯合B-hCCL22小鼠中可检测到,但在野生型小鼠中未检测到。数值表示为平均值±SEM。ND:未检出。
B-hCCR8/hCCL1 mice
肿瘤微环境中CCL1的检测
ELISA法检测C57BL/6和B-hCCR8/hCCL1荷瘤MC38细胞小鼠肿瘤微环境中CCL1。将小鼠结肠癌MC38细胞皮下植入C57BL/6和B-hCCR8/hCCL1小鼠(n=2或3)。当肿瘤体积约为600mm3时取肿瘤组织,并通过ELISA进行分析。在纯合B-hCCR8/hCCL1小鼠中可检测到人CCL1,含量约为150 pg/mg总蛋白。
不同小鼠肿瘤浸润淋巴细胞的比较
不同小鼠的肿瘤浸润淋巴细胞分析。B-hCCR8/hCCL1小鼠Treg细胞百分比(Th细胞%)与C57BL/6小鼠和B-hCCR8小鼠相比无显著差异。
B-hCCL2 MC38
蛋白表达分析
ELISA法对B-hCCL2 MC38细胞中CCL2的表达进行分析。在B-hCCL2 MC38细胞的上清液中检测到人CCL2,但在野生型MC38细胞中未检测到。在野生型MC38细胞上清液中未检测到小鼠Ccl2。使用B-hCCL2 MC38细胞的2-D07克隆进行体内实验。
肿瘤生长曲线和体重变化
B-hCCL2 MC38细胞皮下同种移植瘤生长。将B-hCCL2 MC38细胞(5x105)和野生型MC38细胞(5x105)皮下植入C57BL/6N小鼠(雌性,7周龄,n=5)。每周测量两次肿瘤体积和体重。(A)平均肿瘤体积±SEM。(B)体重(平均值±SEM)。体积用mm3表示,公式为:V=0.5×长直径×短直径2。如A图所示,B-hCCL2 MC38细胞能够在体内建立肿瘤,并可用于疗效研究。
B-Tg(hCCL1) MC38
肿瘤浸润淋巴细胞分析
与MC38细胞相比,荷瘤B-Tg(hCCL1)MC38细胞中CD3+ T细胞、CD4+ T细胞和Treg细胞占CD45+细胞的百分比显著增加。数据表示为平均值±SEM,采用单因素方差分析,然后进行Tukey检验,与其他列进行比较(*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001,****p<0.0001)
肿瘤生长曲线和体重变化
B-Tg(hCCL1) MC38细胞皮下同种移植物肿瘤生长。B-Tg(hCCL1) MC38细胞(5x105)和野生型MC38细胞(5x105)皮下植入B-hCCR8小鼠(雌性,8周龄,n=7)。每周测量两次肿瘤体积和体重。(A)平均肿瘤体积±SEM。(B)体重(平均值±SEM)。体积用mm3表示,公式V=0.5×长径×短径2。如A图所示,B-Tg(hCCL1) MC38细胞能够在体内建立肿瘤,并可用于疗效研究。
B-Tg(mCcl2) MC38
肿瘤生长曲线和体重变化
B-Tg(mCcl2) MC38细胞皮下同种移植肿瘤生长。将B-Tg(mCcl2) MC38细胞(5x105)和野生型MC38细胞(5x105)皮下植入C57BL/6小鼠(雌性,6周龄,n=5)。每周测量两次肿瘤体积和体重。(A)平均肿瘤体积±SEM。(B)体重(平均值±SEM)。体积用mm3表示,公式为:V=0.5×长直径×短直径2。如A图所示,B-Tg(mCcl2) MC38细胞能够在体内形成肿瘤,可用于疗效研究。
肿瘤中mCcl2的表达分析
实验结束时采集肿瘤细胞,ELISA检测小鼠Ccl2表达。如图所示,小鼠Ccl2在肿瘤匀浆中高表达。数据表示为平均值±SEM,采用T检验进行分析并与G1进行比较。(*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001,****p<0.0001)
参考资料
1、Lim, Su et al. Oncotarget. 7 (2016).
2、Baba T , Mukaida N . Role of macrophage inflammatory protein (MIP)-1α/CCL3 in leukemogenesis[J]. Molecular & Cellular Oncology, 2014, 1(1):-.
3、Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 5186