JAK-STAT抑制介导罗米地辛与氮芥在皮肤T细胞淋巴瘤中的协同作用

Jak-STAT Inhibition Mediates Romidepsin and Mechlorethamine Synergism in Cutaneous T-Cell Lymphoma

作者信息Jose R Cortes, Christina C Patrone, Stuart Aidan Quinn, Yuhan Gu, Marta Sanchez-Martin, Adam Mackey, Anisha J Cooke, Bobby B Shih, Anouchka P Laurent, Megan H Trager, Adolfo A Ferrando, Larisa J Geskin, Teresa Palomero
PMID34089720
发布时间2021-12
DOI10.1016/j.jid.2021.04.023

实验完整度

包含体外细胞系和原代样本实验、体内异种移植模型、RNA-seq转录组分析及功能验证(凋亡、信号通路检测),多个证据层级相互支持。

主要模型

CTCL细胞系(SeAx、HH、HuT78、MyLa、HuT102) 原发性SS患者CD4+ T细胞 免疫缺陷小鼠(NRG)HuT78异种移植模型

重点核对

细胞系:SeAx、HH、HuT78、MyLa、HuT102;原代样本:SS患者CD4+ T细胞 药物:罗米地辛、氮芥、莫洛替尼、鲁索替尼,浓度范围需核实 处理时间:体外24-96小时,体内7-20天 动物模型:NRG小鼠皮下注射2×10^6荧光素酶标记HuT78细胞,每组10只(协同实验)或3只(机制实验) 关键通路:STAT5磷酸化,需检测IL-2刺激后的变化

摘要

塞扎里综合征(SS)是皮肤T细胞淋巴瘤(CTCL)的一种侵袭性和播散性形式,预后不良,组蛋白去乙酰化酶抑制剂罗米地辛作为单药显示出显著活性。然而,罗米地辛的临床反应通常是短暂的,强调需要更有效的疗法。在这里,我们展示了罗米地辛与烷化剂氮芥联合在CTCL细胞系和原代样本中的协同抗淋巴瘤效应,并且在SS的体内模型中具有强抗肿瘤作用。机制上,基因表达谱指向Janus激酶/信号转导和转录激活因子(JAK/STAT)信号传导的消除是这种相互作用的重要介质。一致地,氮芥加罗米地辛的组合导致罗米地辛敏感细胞系和原发性SS样本中STAT5磷酸化下调,但在罗米地辛耐药肿瘤中没有。此外,进一步支持JAK/STAT信号传导作为CTCL中罗米地辛活性的调节因子,罗米地辛与JAK抑制剂联合治疗导致治疗反应显著增加。总的来说,这些结果支持罗米地辛联合氮芥在CTCL治疗中的作用,并揭示了JAK-STAT信号传导在SS中对罗米地辛和基于罗米地辛的联合治疗反应中先前未被认识的作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
罗米地辛与氮芥联合在CTCL中是否具有协同抗肿瘤作用,其分子机制是什么?
核心机制
联合治疗通过下调JAK/STAT信号通路(尤其是STAT5磷酸化)介导协同抗肿瘤作用;JAK/STAT持续激活与罗米地辛耐药相关,JAK抑制剂可逆转耐药。
主要证据
CTCL细胞系和原代样本的体外实验显示协同效应(CI<1);体内异种移植模型显示联合治疗90%完全缓解;RNA-seq和GSEA显示JAK/STAT通路下调;STAT5磷酸化在敏感样本中降低,耐药样本中不降低。
研究意义
支持罗米地辛联合氮芥或JAK抑制剂作为CTCL(包括罗米地辛耐药)的潜在治疗策略,并提示pSTAT5可能作为预测治疗反应的生物标志物。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

体外细胞系药物敏感性及协同效应评估

评估氮芥、罗米地辛单药及联合对CTCL细胞系活力的影响,并确定联合是否具有协同作用。

使用CTCL细胞系(SeAx、HH、HuT78)进行剂量反应实验,用MTT法检测活力,并通过Chou-Talalay方法计算联合指数(CI)。

2

原代SS患者样本的药物反应评估

在非永生化原发性CTCL细胞中验证联合治疗的抗肿瘤效应。

从SS患者PBMC中分离CD4+ T细胞,在含IL-2的培养基中培养,用药物处理,通过硫代唑橙和碘化丙啶染色流式细胞术检测细胞活力。

3

体内异种移植模型治疗效果评估

在SS小鼠模型中评估氮芥、罗米地辛单药及联合的抗肿瘤效果。

将荧光素酶标记的HuT78细胞皮下注射到NRG小鼠,监测肿瘤生长后分组治疗,通过生物发光成像测量肿瘤负荷。

4

转录组学分析及通路富集

探究联合治疗诱导的基因表达变化及涉及的信号通路。

对CTCL细胞系和原代样本进行RNA-seq,差异表达分析、KEGG通路和GO分析、GSEA分析。

5

信号通路蛋白水平验证

验证联合治疗对JAK/STAT信号通路蛋白磷酸化及蛋白表达的影响。

通过流式细胞术检测细胞系、原代样本和体内肿瘤细胞中STAT5磷酸化水平;通过Western blot检测JAK1蛋白水平。

6

JAK抑制剂联合罗米地辛逆转耐药

测试JAK抑制剂与罗米地辛联合是否能增强抗肿瘤效果并逆转罗米地辛耐药。

在CTCL细胞系和罗米地辛耐药的原代样本中,评估莫洛替尼、鲁索替尼等JAK抑制剂单独及与罗米地辛联合的凋亡诱导和STAT5磷酸化抑制;并在体内模型中评估联合效果。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI 1640培养基Hyclone--
胎牛血清----
人血清Sigma-Aldrich--
白细胞介素-2PeproTech--
白细胞介素-7PeproTech--
抗CD3抗体(克隆HIT3a)Thermo Fisher--
抗CD28抗体(克隆CD28.2)Thermo Fisher--
罗米地辛Sigma-AldrichSML1175
巴瑞替尼SelleckChemS2851
莫洛替尼SelleckChemS2219
鲁索替尼SelleckChemS1378
托法替尼SelleckChemS5001
FM-381SelleckChemS8541
PF-06651600SelleckChemS8538
FACS Canto II流式细胞仪BD--
抗pSTAT5抗体(Cat #9314)Cell Signaling Technology9314
抗兔Alexa-647二抗(Cat #4414)Cell Signaling Technology4414
细胞增殖检测试剂盒I(MTT)Roche--
eBioscience Annexin V凋亡检测试剂盒(APC)Thermo Fisher--
BD细胞活力检测试剂盒BD Biosciences--
TriZol试剂Sigma-Aldrich--
RNeasy小型试剂盒QIAGEN--
安捷伦生物分析仪2100Agilent--
TruSeq链特异性RNA文库制备试剂盒(含RiboZero gold)Illumina--
HiSeq2500测序仪Illumina--
JAK1抗体(Cat #3332)Cell Signaling Technology3332
JAK2抗体(Cat #sc390539)Santa Cruz Biotechnologysc390539
GAPDH抗体(D16H11)(Cat #5174)Cell Signaling Technology5174
SuperSignal West Pico化学发光底物(Cat #34080)Thermo Fisher Scientific34080
SuperSignal West Femto最大灵敏度底物(Cat #34094)Thermo Fisher Scientific34094
JetPEI转染试剂Polyplus Transfection--
NOD.Cg-Rag1tm1Mom Il2rgtm1Wjl/SzJ小鼠(品系号:007799)Jackson Laboratory007799
小动物活体成像系统(IVIS)Xenogen--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞系和原代样本处理
细胞系种类、培养基成分、细胞密度(3-4×10^5 cells/mL)、原代样本培养条件(含IL-2/IL-7、anti-CD3/CD28刺激)、药物浓度和溶剂(DMSO)。
阅读提示:MATERIALS AND METHODS: Cell Lines, Primary CTCL samples, Cell culture, Drugs
体外药物协同实验
固定摩尔比、处理时间(24-96小时)、细胞活力检测方法(MTT)、联合指数计算(CompuSyn软件)。
阅读提示:RESULTS: Mechlorethamine and romidepsin induce synergistic antitumor effect; MATERIALS AND METHODS: Cell proliferation and drug response analyses
体内异种移植实验
动物品系(NRG小鼠)、细胞数(2×10^6)、注射方式(皮下)、分组(vehicle、罗米地辛、氮芥、联合,n=10或3)、治疗时长(20天或7天)、监测方法(生物发光)。
阅读提示:RESULTS: 第一段;MATERIALS AND METHODS: Mouse husbandry and procedures
RNA-seq和转录组分析
处理时间(24小时)、样本类型(细胞系和原代样本)、测序平台(HiSeq2500, 100bp PE)、测序深度(30M reads)、比对参考基因组(GRCh38)、差异表达阈值(padj<0.01, log2FC>1.2)。
阅读提示:RESULTS: 第二段;MATERIALS AND METHODS: RNAseq and gene expression profiling
信号通路验证
STAT5磷酸化检测:处理时间(48小时)、IL-2刺激条件(10 μg/mL)、流式抗体(pSTAT5 #9314);JAK1蛋白检测:Western blot抗体稀释度、内参(GAPDH)。
阅读提示:RESULTS: 第三段;MATERIALS AND METHODS: Flow cytometry analyses; Protein isolation and western blot
JAK抑制剂联合实验
JAK抑制剂种类(momelotinib, ruxolitinib等)及浓度、处理时间(48小时)、耐药样本(P-01, P-07)、凋亡检测方法(Annexin V/7-AAD)、STAT5磷酸化检测。
阅读提示:RESULTS: Reversal of romidepsin resistance by JAK inhibitors; METHODS: Drugs