滤泡性淋巴瘤相关的BTK突变导致失活并增强AKT激活

Follicular Lymphoma-associated BTK Mutations are Inactivating Resulting in Augmented AKT Activation

作者信息Nan Hu, Fangyang Wang, Tianyu Sun, Zhengfan Xu, Jing Zhang, Denzil Bernard, Shilin Xu, Shaomeng Wang, Mark Kaminski, Suma Devata, Tycel Phillips, Sami N Malek
PMID33419778
发布时间2021-04-15
DOI10.1158/1078-0432.CCR-20-3741

实验完整度

包含患者样本测序鉴定突变、细胞系功能验证(CRISPR敲除、重组表达)、蛋白质稳定性分析、信号通路检测及原代细胞验证,多重证据支持。

主要模型

OCI-LY7 BTK敲除细胞系 SUDHL4 BTK敲除细胞系 OCI-LY1细胞系 DT40 BTK敲除细胞系 HBL1和TMD8细胞系 原代人FL B细胞 原代人非恶性淋巴结B细胞

重点核对

BTK突变的类型和位置(错义、剪接位点等) 细胞系中BTK敲除和重建的表达水平 抗IG刺激的时间(10分钟)和浓度(10 μg/ml) BTK蛋白稳定性实验(环己酰亚胺处理) AKT磷酸化检测位点(S473和T308)

摘要

目的:基于最近在滤泡性淋巴瘤(FL)中发现Bruton酪氨酸激酶(BTK)突变,我们研究了其功能特性。实验设计:我们在总计139例FL和11例转化型FL中发现了7%的新体细胞BTK突变,这些患者均未接受过B细胞受体(BCR)靶向药物的先前治疗。我们将野生型(WT)和突变型BTK重建到各种工程化淋巴瘤细胞系中。我们测量了工程化细胞系和原代人FL B细胞中BCR诱导的信号转导事件。结果:我们发现所有BTK突变体使BTK蛋白不稳定,并且一些突变体产生激酶死亡的BTK。PLCγ2是BTK的底物,但BTK突变体并未改变PLCγ2的磷酸化。相反,我们发现BTK突变体在抗免疫球蛋白(IG)处理的重组淋巴瘤细胞系中诱导了过度的AKT磷酸化表型。在原发性人类非恶性淋巴结来源的B细胞中,通过shRNA介导的BTK表达敲低导致强烈的抗IG诱导的AKT激活,同样,使用基于ibrutinib的蛋白水解靶向嵌合体(PROTAC)降解BTK蛋白在细胞系中也观察到类似效果。最后,通过分析携带WT或突变型BTK的原代人FL B细胞,我们在所有FL B细胞(包括所有BTK突变型FL)中检测到表面IG交联后AKT磷酸化升高。BCR交联后增强的AKT磷酸化可通过PI3Kδ抑制剂预处理而消除。结论:总之,我们的数据揭示了FL相关BTK突变的新颖且出乎意料的性质,对FL的靶向治疗开发具有直接意义。

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
滤泡性淋巴瘤中发现的BTK突变是否影响BTK功能及下游信号通路?
核心机制
FL相关BTK突变导致BTK蛋白不稳定或激酶失活,从而增强BCR交联诱导的AKT磷酸化,该过程依赖于PI3Kδ信号通路。
主要证据
在多种工程化细胞系、原代B细胞及FL B细胞中,通过免疫印迹检测BTK和AKT磷酸化水平;通过PROTAC降解或shRNA敲低BTK后观察到AKT磷酸化增强;PI3Kδ抑制剂可消除该效应。
研究意义
为FL中BTK突变导致对BTK抑制剂耐药提供机制解释,并提示PI3Kδ抑制剂可能用于治疗携带BTK突变的FL患者。

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

BTK突变鉴定

鉴定FL中BTK的体细胞突变

对139例FL和11例转化型FL的流式分选肿瘤B细胞DNA进行Sanger测序,覆盖BTK所有编码外显子,并通过配对CD3+T细胞DNA确认体细胞来源。

2

BTK敲除细胞系构建及重组

在无内源性BTK的细胞中研究突变体功能

使用CRISPR-Cas9在OCI-LY7和SUDHL4细胞中敲除BTK,通过单细胞克隆筛选,并以慢病毒转导重建HA标记的野生型或突变型BTK。

3

BTK蛋白稳定性分析

检测BTK突变对蛋白稳定性的影响

在OCI-LY7 BTK−/−细胞重建野生型或突变型BTK后,用环己酰亚胺(CHX)处理不同时间(0-8小时),通过免疫印迹检测BTK蛋白水平并量化。

4

BCR信号通路检测

评估BTK突变对BCR下游信号的影响

在多种细胞系(OCI-LY7, SUDHL4, DT40, OCI-LY1)中,经抗IG刺激后,通过免疫印迹检测BTK磷酸化、PLCγ2磷酸化、AKT磷酸化及ERK磷酸化。

5

BTK蛋白降解实验

验证降低BTK蛋白水平对AKT磷酸化的影响

使用两种BTK PROTAC降解剂(#002和#003)处理OCI-LY7, SUDHL4, OCI-LY1细胞24小时,然后进行抗IG刺激,检测BTK和AKT磷酸化水平。

6

原代B细胞功能验证

在生理相关细胞中验证BTK敲低或突变对AKT磷酸化的影响

从非恶性淋巴结和FL活检中纯化B细胞,用shRNA敲低BTK或直接分析突变型FL B细胞,经抗IG刺激后检测AKT磷酸化。

7

PI3Kδ抑制剂敏感性测试

确认增强的AKT磷酸化是否依赖PI3Kδ

在表达野生型或突变型BTK的OCI-LY7和SUDHL4细胞中,用PI3Kδ抑制剂CAL101预处理后,抗IG刺激检测AKT磷酸化。

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
Mutation Surveyor软件Softgenetics--
RPMI 1640培养基----
胎牛血清----
pLentiCRISPRv2质粒Addgene52961
聚凝胺----
嘌呤霉素SigmaP9620
聚乙烯亚胺Polyscience23966
NP-40表面活性剂溶液Thermo Fisher Scientific85124
蛋白酶抑制剂Sigma-AldrichP8340
磷酸酶抑制剂Sigma-AldrichP0044
原钒酸钠Sigma-Aldrich450243
蛋白A琼脂糖珠Cell Signaling Technology9863
小鼠IgG(未标记)Southern Biotech0107-01
抗HA琼脂糖珠Sigma AldrichA2095
Bis-Tris NuPage微型凝胶Invitrogen--
Waters M-Class高效液相色谱系统Waters--
ThermoFisher Fusion Lumos质谱仪ThermoFisher--
Luna C18色谱柱树脂Phenomenex--
伊布替尼----
阿卡替尼----
CAL101----
SU6656----
达沙替尼----
萨拉卡替尼----
抗β-肌动蛋白抗体Sigma-AldrichA544
抗HA抗体(C29F4)Cell Signaling Technology3724
抗磷酸化PLCγ2-Y1217抗体Cell Signaling Technology3871
抗PLCγ2抗体Cell Signaling Technology3872
抗磷酸化BTK-Y223抗体Cell Signaling Technology5082
抗BTK抗体Cell Signaling Technology8547
抗BLK抗体Cell Signaling Technology3262
抗磷酸化AKT-S473抗体Cell Signaling Technology4060
抗磷酸化AKT-T308抗体Cell Signaling Technology4056
抗AKT抗体Cell Signaling Technology9272
抗磷酸化ERK1/2抗体Cell Signaling Technology4370
抗ERK1/2抗体Cell Signaling Technology4695
抗磷酸化PLCγ2-Y759抗体R&D SystemMAB7377
抗IgM抗体Southern Biotech2020-01
抗IgG抗体Southern Biotech2040-01
CD3磁珠Miltenyi130050101
CD14磁珠Miltenyi130050201
LS分离柱Miltenyi130042401
B细胞培养基CelprogenM33001-02S
BTK shRNA1Millipore SigmaTRCN0000009935
BTK shRNA2Millipore SigmaTRCN0000009936
CellTiter-Glo试剂Promega--
GloMax-Multi检测系统Promega--
ImageJNIH--

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
BTK突变鉴定
BTK测序覆盖度、样本类型(分级、治疗史)、突变确认方法
阅读提示:Methods: Patient characteristics and lymphoma specimen source material; Exon resequencing of BTK in FL and RT-PCR based sequencing
细胞系构建
CRISPR-Cas9靶向序列、转导条件、筛选浓度和时间、克隆筛选方法
阅读提示:Methods: Generation of OCI-LY7 BTK−/− and SUDHL4 BTK−/− cells using CRISPR-Cas9 gene targeting; Generation of stable reconstituted cell lines
BCR刺激条件
抗IG种类和浓度、刺激时间、细胞饥饿时间
阅读提示:Methods: Anti-IG treatment of cell lines, drug treatment and immunoblotting; Figure legends 4-6
蛋白稳定性测定
CHX浓度、处理时间点、细胞密度、检测定量方法
阅读提示:Methods: Cycloheximide pulse chase protein stability assay; Figure 2 legend
PROTAC处理
PROTAC化合物(#002/#003)浓度、处理时间、细胞系
阅读提示:Methods: BTK degrader (PROTAC) treatment of lymphoma cell lines; Supplementary Figure 9