艾日布林联合伊立替康治疗儿童癌症异种移植瘤的评价

Evaluation of Eribulin Combined with Irinotecan for Treatment of Pediatric Cancer Xenografts

作者信息Andrew J Robles, Raushan T Kurmasheva, Abhik Bandyopadhyay, Doris A Phelps, Stephen W Erickson, Zhao Lai, Dias Kurmashev, Yidong Chen, Malcom A Smith, Peter J Houghton
PMID32184294
发布时间2020-06-15
DOI10.1158/1078-0432.CCR-19-1822

实验完整度

包含体内异种移植模型评价、药效学标志物检测、RNA-seq转录组分析、体外细胞毒性实验及Matrigel血管发育实验等多个独立证据层级,并含功能验证和机制验证。

主要模型

ES-4尤文肉瘤CDX模型 KT-11肾母细胞瘤PDX模型 其他儿科肿瘤PDX/CDX模型(Rh10, Rh30, Rh41, Rh65, KT-14, CHLA258, SK-NEP-1, RBD1)

重点核对

药物剂量:艾日布林1 mg/kg,伊立替康2.5 mg/kg,长春新碱1 mg/kg或0.5 mg/kg(联合时) 给药方案:艾日布林第1、8天,伊立替康第1-5天,21天周期;长春新碱每周一次共6周 给药途径:腹腔注射 肿瘤体积起始:200-400 mm³ 疗效评估终点:肿瘤体积达治疗起始体积的400%作为事件,PR≥50%体积缩小,CR<40mm³

摘要

目的:长春新碱联合喜树碱衍生物在临床前儿童癌症模型中显示出协同作用,且该联合方案对儿童实体瘤有效。我们确定了长春新碱与伊立替康之间的协同作用是否扩展到另一种微管抑制剂艾日布林。实验设计:在12个异种移植模型中研究了长春新碱或艾日布林,单独或与伊立替康联合使用。使用肿瘤消退和事件时间来评估抗肿瘤活性。在单药或联合治疗后24小时和144小时进行药效学研究和RNA-seq。在植入小鼠的Matrigel栓中研究了血管发育的影响。在体外检查了二元组合之间的相互作用。结果:艾日布林联合伊立替康在6/12个模型中比长春新碱-伊立替康更有效。由艾日布林(磷酸化组蛋白H3)和伊立替康(γ-H2A.X)诱导的药效学标志物在联合治疗的肿瘤中被消除。联合治疗肿瘤中主要的RNA-seq特征是TP53通路激活,核TP53增加。仅在艾日布林联合治疗后24小时观察到大量凋亡。在体外,两种组合使用联合指数分析均未显示相互作用。艾日布林单独和联合治疗导致发育中的脉管系统改变。结论:艾日布林联合治疗在这些异种移植模型中非常活跃,但在体外不协同。联合治疗减少了指示单药机制的药效学标志物,但在肿瘤中显著激活了TP53通路。虽然体内协同的机制需要进一步研究,但艾日布林诱导的微管动力学抑制可能增强了伊立替康诱导的TP53核积累,导致快速细胞死亡。

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
艾日布林联合伊立替康在儿童癌症异种移植模型中是否比长春新碱联合伊立替康更有效,其作用机制是什么?
核心机制
艾日布林诱导的微管动力学抑制增强了伊立替康诱导的TP53核积累,导致快速细胞死亡。联合治疗激活TP53通路,且与TP53野生型肿瘤的增强反应相关。
主要证据
在12个异种移植模型中,艾日布林联合伊立替康在6个模型中比长春新碱联合更有效;RNA-seq显示TP53通路激活,免疫组化显示核TP53增加,凋亡标志物cleaved caspase 3在24小时显著增加。
研究意义
该研究为艾日布林单药及联合伊立替康治疗TP53野生型儿童实体瘤的进一步临床评估提供了依据,并提示TP53状态可能影响肿瘤对联合治疗的敏感性。

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

体内抗肿瘤活性评价

评估艾日布林联合伊立替康在多种儿童肿瘤异种移植模型中的抗肿瘤疗效,并与长春新碱联合伊立替康比较。

在12个PDX和CDX模型中,单独或联合给予艾日布林、长春新碱、伊立替康,监测肿瘤体积和事件时间。

2

药效学标志物检测

评估单药和联合治疗对肿瘤中药效学标志物(有丝分裂阻滞、DNA损伤、凋亡)的影响。

在治疗开始后24小时和144小时收集肿瘤样本,通过免疫印迹检测磷酸化组蛋白H3、γ-H2A.X、PARP、caspase 3等蛋白;通过免疫组化检测TP53和cleaved caspase 3。

3

基因表达分析

研究联合治疗对肿瘤基因表达的影响,特别是TP53通路的激活。

对ES-4肿瘤进行RNA-seq,分析差异表达基因,进行聚类和通路富集分析。

4

体外药物相互作用评价

在体外评估艾日布林或长春新碱与SN-38(伊立替康活性代谢物)的细胞毒相互作用,以解释体内结果。

使用ES-4细胞,进行alamar blue细胞活力检测,计算组合指数(CI)并进行等效线图分析。

5

血管发育影响评价

评估艾日布林及其联合治疗对肿瘤相关血管和肿瘤非依赖血管的影响。

对ES-4肿瘤进行CD34和α-SMA免疫组化染色;在Matrigel栓中植入VEGF,观察血管形成。

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
alamar blue试剂Bio-Rad LaboratoriesBUF012
细胞裂解缓冲液Cell Signaling Technology9803
Halt蛋白酶抑制剂混合物Thermo Fisher Scientific--
蛋白定量试剂盒Bio-Rad Laboratories--
NuPAGE Bis-Tris凝胶Thermo Fisher Scientific--
Immobilon-FL PVDF膜MilliporeSigma--
一抗Cell Signaling Technology2118
RRM2B抗体InvitrogenPA5-19970
Odyssey封闭缓冲液LI-COR--
吐温20Sigma-Aldrich--
IRDye二抗LI-COR--
Odyssey CLx成像系统LI-COR--
Image Studio软件LI-COR--
抗原修复液Agilent--
PT Link预处理模块Agilent--
抗cleaved caspase 3抗体Cell Signaling Technology9579
抗TP53抗体Cell Signaling Technology48818
抗CD34抗体Abcamab81289
抗α-平滑肌肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology19245
Dako Autostainer Link 48自动染色仪Agilent--
EnVision FLEX DAB+显色系统Agilent--
EasyScan数字玻片扫描仪Motic--
O.C.T包埋剂Scigen Inc.4583
山羊血清Cell Signaling Technology5425
Triton X-100----
牛血清白蛋白----
抗53BP1抗体Cell Signaling Technology4937
抗磷酸化S10-H3抗体Cell Signaling Technology53348
抗γ-H2A.X抗体Abcamab26350
Alexafluor-488二抗Abcamab150077
Alexafluor-647二抗Abcamab150115
Prolong Gold防淬灭封片剂含DAPICell Signaling Technology8961
FLUOVIEW FV3000激光扫描共聚焦显微镜Olympus--
Fluoview软件Olympus--
Matrigel基质胶----
血管内皮生长因子----
Illumina TruSeq链特异性mRNA文库制备试剂盒Illumina--
Illumina HiSeq 3000测序平台Illumina--

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
体内抗肿瘤活性评价
模型:PDX或CDX类型及来源;药物剂量:艾日布林1 mg/kg,伊立替康2.5 mg/kg,长春新碱单独1 mg/kg或联合0.5 mg/kg;给药方案:艾日布林第1、8天,伊立替康第1-5天,21天周期;给药途径:腹腔注射;治疗起始肿瘤体积:200-400 mm3;每组小鼠数量:10只
阅读提示:Materials and Methods: Evaluation in xenograft models
药效学标志物检测
时间点:24小时和144小时;每组样本量:3只小鼠;检测方法:免疫印迹和免疫组化;具体标志物:磷酸化组蛋白H3、γ-H2A.X、cleaved PARP、cleaved caspase 3等
阅读提示:Results: Pharmacodynamic markers of drug action; Figure 2; Supplementary Figure S1
基因表达分析
样本:ES-4肿瘤;时间点:24小时和144小时;差异表达标准:FDR<0.05且倍数变化≥2;分析方法:TopHat2比对,HTSeq计数,DESeq分析,k-means聚类
阅读提示:Materials and Methods: RNA-sequencing library preparation; RNA-seq data analysis; Results: Changes in gene expression
体外药物相互作用评价
细胞系:ES-4;细胞密度:3.33×10^3细胞/孔;处理时间:72小时;药物:艾日布林、长春新碱、SN-38;检测方法:alamar blue法;组合指数计算:Bliss独立模型和Loewe加和模型
阅读提示:Materials and Methods: Evaluation of drug synergy; Results: In vitro evaluation of eribulin and SN-38
血管发育影响评价
模型:ES-4肿瘤血管或Matrigel栓;Matrigel含VEGF浓度:100 ng/mL;小鼠品系:C.B.17SC scid-/-;处理时间:7天;检测指标:CD34和α-SMA免疫组化
阅读提示:Materials and Methods: Vascular development assays; Results: Effects of eribulin and irinotecan on tumor-dependent and tumor-independent vasculature