CH-223191

芳香烃受体（AhR）是配体激活的转录因子，调控药物转运体与代谢酶表达，在肿瘤免疫抑制微环境形成中发挥关键作用，是极具潜力的抗肿瘤靶点。目前 AhR 拮抗剂已进入临床试验，但单药疗效有限，联合用药成为提升疗效的核心方向。传统二维细胞模型难以还原肿瘤 - 基质细胞互作的体内微环境，且大规模药物组合筛选面临给药不均、交叉污染、高价值化合物浪费等技术瓶颈。本研究构建25 种多细胞共培养 3D 肿瘤球模型，覆盖膀胱癌、乳腺癌、卵巢癌、胰腺癌、结肠癌、肺癌等多种实体瘤，开展 3 种 AhR 拮抗剂与 25 种靶向 / 化疗药物的高通量联合筛选。I.DOT 非接触纳升级移液系统作为核心给药设备，实现 384 孔板 62.5 nL 超微量精准给药，保障多模型平行筛选的稳定性与重复性，首次发现 AhR 拮抗剂可显著增强 E1 泛素激活酶抑制剂 TAK-243 的抗肿瘤活性 [1]。 实验方法 1、核心平台与材料设计 以 25 种多细胞肿瘤球为研究载体，涵盖 17 种患者来源模型、8 种细胞系模型，涉及膀胱癌、乳腺癌、结肠癌、头颈癌、肺癌、卵巢癌、胰腺癌、肾癌等 8 种实体瘤类型；肿瘤球由 60% 恶性肿瘤细胞、25% 人脐静脉内皮细胞、15% 人骨髓间充质干细胞共培养构建，高度模拟体内肿瘤微环境。选取 BAY 2416964（临床 I 期）、GNF351、CH-223191 三种 AhR 拮抗剂，联合 PARP、HDAC、EZH2、蛋白酶体、泛素激活酶等通路的 25 种靶向 / 化疗药物构建筛选体系。核心检测指标包括肿瘤球活力、药物协同效应；关键技术涵盖 3D 肿瘤球培养、I.DOT 微量给药、CellTiter-Glo 3D 发光检测、Bliss 独立性模型协同分析（Figure 1、Figure 2）。 图1.AhR 拮抗剂单药活性及所有药物组合 Bliss 评分汇总。(A) 浓度 - 效应数据展示所有 25 种多细胞肿瘤球模型经三种 AhR 拮抗剂（BAY 2416964、GNF351、CH-223191）、E1 泛素激活酶抑制剂 TAK-243、NEDD8 激活酶抑制剂 pevonedistat 以及蛋白酶体抑制剂硼替佐米处理后的结果（平均值 ± 标准差，n=4 个技术重复）。(B) 计算所有 25 种多细胞肿瘤球模型中所有 75 组测试组合的平均 Bliss 评分（n=1875）。TAK-243 与每种 AhR 拮抗剂的组合（n=75）用红色高亮显示。(C) 展示平均 Bliss 评分 > 0 的统计学显著性。虚线表示错误发现率（FDR）校正后 p 值为 0.05 的阈值。(D) 散点图展示 TAK-243 与三种 AhR 拮抗剂组合的平均 Bliss 评分之间存在显著相关性。分析采用 Pearson 相关系数（r），显示相应的置信区间（CI）和 p 值，* 表示统计学显著性。 图2. (A) 热图展示三种 AhR 拮抗剂与 TAK-243 组合在全部 25 种多细胞肿瘤球模型中的平均 Bliss 评分。肿瘤球模型按照 BAY 2416964 与 TAK-243 组合的平均 Bliss 评分从左到右排列，蓝色表示高分（协同作用强），红色表示低分（协同作用弱 / 拮抗）。(B) BAY 2416964 与 TAK-243 组合的浓度 - 效应数据（上图，平均值 ± 标准差，n=4 个技术重复），以及每个组合浓度矩阵对应的 Bliss 独立性评分（下图，n=4 个技术重复的平均值），以数值和热图形式展示（蓝色表示 Bliss 评分高，红色表示 Bliss 评分低）。数据展示来自多种癌症类型的恶性细胞系构建的多细胞肿瘤球模型：LG0703-F948（非小细胞肺癌）、OVCAR-5（卵巢癌）、786-O（肾癌）、653999-131-R-J2（非小细胞肺癌）、855422-203-R-J1（膀胱癌）、NCI-H196（小细胞肺癌）、186277-243-T-J2（结肠癌）、699152-130-R-J1（胰腺癌）。 2、关键操作与 I.DOT 核心应用 高通量精准给药：所有 384 孔板联合筛选实验，均通过I.DOT 非接触纳升级移液系统完成化合物输送。将 800× 浓缩的 AhR 拮抗剂及各类抑制剂原液，以62.5 nL纳升级体积精准分配至各孔，自动生成 5×5 梯度浓度组合；全程采用非接触喷射模式，杜绝交叉污染，体积误差控制在 5% 以内，确保每孔药物浓度高度均一，支撑 25 种肿瘤模型、4 组技术重复的大规模平行筛选。 实验流程整合：肿瘤球接种培养 3 天后，通过 I.DOT 完成单药及组合给药；持续孵育 7 天，采用 CellTiter-Glo 3D 检测细胞活力；通过 Bliss 独立性评分量化药物协同 / 拮抗效应，结合 FDR 校正筛选具有统计学意义的协同组合（Figure 3）。 图3. GNF351 在多种癌症类型的多细胞肿瘤球中增强 TAK-243 活性。GNF351 与 TAK-243 组合的浓度 - 效应数据（上图，平均值 ± 标准差，n=4 个技术重复），以及每个组合浓度矩阵对应的 Bliss 独立性评分（下图，n=4 个技术重复的平均值），以数值和热图形式展示（蓝色表示 Bliss 评分高，红色表示 Bliss 评分低）。数据展示来自多种癌症类型的恶性细胞系构建的多细胞肿瘤球模型：LG0703-F948（非小细胞肺癌）、OVCAR-5（卵巢癌）、786-O（肾癌）、653999-131-R-J2（非小细胞肺癌）、855422-203-R-J1（膀胱癌）、NCI-H196（小细胞肺癌）、186277-243-T-J2（结肠癌）、699152-130-R-J1（胰腺癌）。 实验结果 01 AhR 拮抗剂单药活性有限，GNF351 仅高浓度起效 三种 AhR 拮抗剂单药对肿瘤球活力影响微弱：BAY 2416964 与 CH-223191 在测试浓度范围内几乎无活性；GNF351 仅在浓度高于 1 μM 时，对部分肿瘤球模型表现出浓度依赖性抑制作用（Figure 1A）。 02 AhR 拮抗剂特异性增强 TAK-243 抗肿瘤活性 高通量筛选 75 组药物组合发现，AhR 拮抗剂与 E1 泛素激活酶抑制剂 TAK-243 的组合呈现最高 Bliss 协同评分。三种 AhR 拮抗剂均能显著增强 TAK-243 的细胞毒性，在非小细胞肺癌、卵巢癌、肾癌、膀胱癌、小细胞肺癌、结肠癌、胰腺癌等多种肿瘤模型中表现出强协同效应，且协同作用具有统计学显著性（Figure 1B–D、Figure 2）。 03 协同效应呈现拮抗剂特异性与肿瘤模型依赖性 三种 AhR 拮抗剂的增效强度存在差异：GNF351 协同效应最强，其次为 BAY 2416964，CH-223191 最弱。协同效应还呈现肿瘤模型特异性：对 TAK-243 单药敏感性越低的肿瘤模型，AhR 拮抗剂的增效作用越显著（Figure 2A、Figure 3）。 04 协同作用具有通路特异性 AhR 拮抗剂对泛素 - 蛋白酶体通路不同节点抑制剂的增效作用具有选择性：可增强 NEDD8 激活酶抑制剂 pevonedistat 的活性，但强度弱于 TAK-243；对蛋白酶体抑制剂硼替佐米则无明显增效作用，证实该协同效应具有明确的通路特异性。 总结与讨论 本研究依托 25 种 3D 多细胞肿瘤球完成 AhR 拮抗剂大规模联合筛选，首次证实 AhR 拮抗剂可特异性增强 E1 泛素激活酶抑制剂 TAK-243 的抗肿瘤活性，为实体瘤联合治疗提供全新候选方案。I.DOT 非接触纳升级移液系统是本研究实现高质量筛选的核心支撑：62.5 nL 超微量分配大幅降低高价值化合物消耗，非接触设计规避交叉污染，384 孔高通量能力可同时完成 25 种肿瘤模型、75 组药物组合的平行测试，精准的浓度控制保障了 Bliss 协同评分的可靠性。 相较于传统二维筛选，本研究采用的多细胞 3D 肿瘤球更贴近体内肿瘤微环境，筛选结果临床转化价值更高。研究揭示的 AhR - 泛素通路协同机制，为 TAK-243 等泛素通路抑制剂的临床联合用药提供了重要指导。后续可依托 I.DOT 平台进一步优化药物配比、拓展更多靶点组合，并开展体内模型验证，推动该联合方案进入临床前研究。 同腾睿杰（上海）生物科技有限公司作为CYTENA DISPENDIX I.DOT中国总代理商，为您提供优质的售前售后服务。 联系电话：021-50826962 联系邮箱：sales@ttbiotech.com 参考文献 1、Dexheimer TS, Coussens NP, Silvers T, et al. Combination screen in multi-cell type tumor spheroids reveals interaction between aryl hydrocarbon receptor antagonists and E1 ubiquitin-activating enzyme inhibitor. SLAS Discov. 2024;29(10):100186. 上海同腾生物科技有限公司 上海同腾生物科技有限公司是一家专注于为生物医药研发，制药工艺开发、生产制造等环节提供先进设备及耗材的高新技术企业。 公司成立于2018年，目前在上海浦东张江拥有800平米办公场地，同时在江苏太仓，子公司同腾新创(苏州)科技有限公司拥有占地2200平米的生产工厂。 上海同腾生物是新加坡ESCO生物安全柜/培养箱、德国Cryotherm液氮罐、美国Revvity微流控核酸分析仪/小动物活体成像、Cytek®流式细胞分析仪等实验室通用设备品牌国内主要服务商，为生命科学、生物制药等行业提供实验室设备售前售后全流程技术解决方案。 旗下子公司同腾睿杰（上海）生物科技有限公司，是美国nanocellect Wolf单细胞柔性分选系统、德国Bruker Dynamic Biosensors Helix系列分子互作分析系统、德国Cytena DISPENDIX I.DOT非接触式纳升级液体处理系统、英国Roylan StoragePod 多模式化合物存储仓等诸多国际知名品牌产品在中国的核心服务商，为生命科学、细胞治疗、生物制药等重点行业提供从研发到生产的高端仪器设备和完整技术解决方案。 2022年初，子公司同腾新创（苏州）科技有限公司投资5000万元在江苏太仓建立生产工厂，目前已投产上市自主研发的CEL-G® Culture Ad60/Ad600固定床生物反应器、CEL-G® TFF lab/Scientific外泌体浓缩系统、CEL-G®Culture MSC无血清培养基和CEL-G®TTWELDER-6 无菌接管机、CelGrid™ Culture Single & Quadra微型固定床生物反应器等产品，全面为细胞和基因治疗、抗体和疫苗生产企业、细胞外囊泡（外泌体）研究和生产等行业提供高质量的本土化研发和生产解决方案。 2024年同腾新创自主研发投产的“外泌体一体化制备平台”，通过其特有的3D固定化培养和高效纯化系统，为外泌体行业带来产业革新！ 上海同腾生物科技有限公司2019年通过高新技术企业认证，拥有3项发明专利，31项实用新型专利和14项软件著作权；同腾新创（苏州）科技有限公司拥有6项发明专利，22项实用新型专利和11项软件著作权。通过了ISO9001质量管理体系认证、环境管理认证、职业健康安全管理认证等资质认证。 公司秉持“诚信，专注，专业，高效”的经营理念，立志成为“生物制药研发及生产领域的先进设备制造商和技术解决方案提供商”。 END

【导读】 尽管科学界对巨噬细胞异质性的理解越来越深入，但微环境中巨噬细胞表型和功能极化的驱动因素，尚未完全阐明。在这项研究中，团队的单细胞RNA测序数据，确定了表达高水平吞噬细胞受体MER原癌基因酪氨酸激酶（MerTK巨噬细胞）的巨噬细胞亚群，这与黑色素瘤进展和免疫治疗耐药性密切相关。 2024年10月，华中科技大学同济医学院附属协和医院陶娟团队在期刊《Science Advances》上发表了题为“MerTK macrophages promote melanoma progression and immunotherapy resistance through AhR-ALKAL1 activation”的研究论文。 研究结果阐明了MerTK巨噬细胞的调节机制， 并为提高黑色素瘤免疫治疗的有效性提供了策略。 https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado8366 关于黑色素瘤 01 黑色素瘤是最常见的原发性皮肤恶性肿瘤，全世界的存活率很低。在过去10年中，癌症免疫疗法取得了重大突破。迄今为止，美国食品药品监督管理局已批准将细胞毒性T淋巴细胞抗原-4（CTLA-4）和程序性细胞死亡蛋白-1/配体1（PD-1/PD-L1）阻断疗法用于治疗各种恶性肿瘤。为了克服免疫治疗耐受性，肿瘤诱导的免疫抑制机制近年来一直是大量研究的重点，现在已经确定了TME中的多个抑制细胞群，肿瘤相关巨噬细胞（TAM）已成为恶性癌症免疫治疗的新兴靶标。 TAM是免疫抑制性TME中一个主要且异质性的不同免疫细胞亚群，在增强恶性肿瘤和抑制抗肿瘤免疫方面发挥重要作用。然而，巨噬细胞亚群的功能表型及其潜在机制，尚不完全清楚。 在这项研究中，使用单细胞分析，团队在黑色素瘤中鉴定了MER原癌基因酪氨酸激酶（MerTK）巨噬细胞的亚群，该亚群显示出强大的免疫抑制活性。研究结果表明， AhR-ALKAL1信号传导是MerTK巨噬细胞的关键调节因子， 也是黑色素瘤免疫治疗的有前途的靶点。 MerTK巨噬细胞促进肿瘤生长 02 注射氯phosome脂质体后6天，TAM的数量减少。Clophosome脂质体对巨噬细胞的耗竭，如预期般成功地避免了肿瘤生长。无论巨噬细胞耗竭如何，将MerTK巨噬细胞过继转移到受体小鼠中，都恢复了小鼠的肿瘤生长，而MerTK++++++++−巨噬细胞不促进肿瘤生长。去除巨噬细胞后，进行MerTK巨噬细胞过继转移，导致肿瘤生长显著增加，甚至超过小鼠的正常水平。MerTK巨噬细胞过继转移组中，CD8 T细胞百分比降低，同时，IFN-γ和肿瘤坏死因子α阳性（TNF-α）CD4和CD8 T细胞的百分比降低，无论巨噬细胞清除率如何。在MerTK巨噬细胞过继转移组中，也观察到更高水平的免疫检查点PD-1表达。这些数据共同表明， MerTK巨噬细胞通过损害T细胞功能，来加剧肿瘤进展。 MerTK巨噬细胞促进肿瘤生长。 通过AhR抑制靶向TAM，可防止肿瘤生长并增强aPD-L1疗效 03 研究结果表明，AhR在调节MerTK介导的吞噬作用和免疫抑制巨噬细胞的极化中起关键作用，从而促进肿瘤进展。为了评估是否可以利用这些知识进行癌症免疫治疗，团队开发了一种纳米载体，用于递送AhR拮抗CH223191，使用甘露糖基化胶束（CH223191-MMic），通过CD206特异性靶向MerTK巨噬细胞。 团队表征了CH223191-MMic制剂，并确认其适用于生物医学应用。最初，胶束中CH223191的释放相对较快，由于胶束涂层的部分损伤，12小时后达到60%的累积释放。团队还证实了共孵育6小时后，巨噬细胞有效摄取Cy3标记的CH223191-MMic。即使在100μg/ml的高浓度下，CH223191-MMic也不会诱导显著的毒性，细胞活力在孵育24小时和48小时后，仍保持在90%以上。MMic早在注射后2小时，就在肿瘤部位有效积累和选择性靶向，在24小时达到峰值强度。在其他器官中观察到有限的荧光，包括心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏，表明MMic主要在肿瘤部位积累，此后逐渐代谢。CH223191-MMic的体内生物相容性评估显示肝肾功能正常，血清生化标志物在正常范围内，未观察到正常器官的病理变化。这些结果共同表明， 使用CH223191-MMic作为潜在黑色素瘤疗法的安全性。 通过AhR抑制靶向TAM，可增强aPD-L1疗效。 结论 04 与许多新的治疗候选药物相比，MerTK的独特之处在于，由于其在肿瘤中的已知功能，它已经是一个既定的药物靶点。已经开发了小分子MerTK抑制剂，用于EGFR突变非小细胞肺癌与奥希替尼的联合治疗，在人体1期试验中显示出逆转奥希替尼耐药性的有效性 （ClinicalTrials.gov， NCT04762199）。此外，MerTK信号转导充当先天免疫检查点。 在这项研究中，团队阐明了MerTK作为TAM浸润TME中靶点的富集， 强调了它在抗PD-1治疗失败后作为先天免疫抵抗机制的作用。 研究结果为患者分层和选择针对MerTK、PD-1或PD-L1的联合疗法，提供了机制见解。 参考资料： 1.J.Y. Wang, E. B. Wang, S. M. Swetter, What is melanoma? JAMA 329, 948 (2023). 2.I. Mellman, G. Coukos, G. Dranoff, Cancer immunotherapy comes of age. Nature 480, 480–489 (2011). 【关于投稿】 转化医学网（360zhyx.com）是转化医学核心门户，旨在推动基础研究、临床诊疗和产业的发展，核心内容涵盖组学、检验、免疫、肿瘤、心血管、糖尿病等。如您有最新的研究内容发表，欢迎联系我们进行免费报道（公众号菜单栏-在线客服联系），我们的理念：内容创造价值，转化铸就未来！ 转化医学网（360zhyx.com）发布的文章旨在介绍前沿医学研究进展，不能作为治疗方案使用；如需获得健康指导，请至正规医院就诊。 热门推荐活动 点击免费报名 🕓 线上｜10月15日/10月22日 ▶ 代谢组学在精准医学方向的研究应用线上高峰论坛 🕓 上海｜11月15日-16日 ▶ 2024第一届中国类器官转化医学大会 🕓 上海｜11月21日-24日 ▶ 第七届上海国际肿瘤内科学论坛 点击对应文字 查看详情