MEK抑制通过肿瘤细胞内在的I型干扰素信号放大使胰腺癌对STING激动剂敏感

MEK Inhibition Sensitizes Pancreatic Cancer to STING Agonism by Tumor Cell-intrinsic Amplification of Type I IFN Signaling

作者信息Razmik Ghukasyan, Keke Liang, Kevin Chau, Luyi Li, Charlotte Chan, Evan R Abt, Thuc Le, Joon Y Park, Nanping Wu, Alykhan Premji, Robert Damoiseaux, Tony Luu, Amanda Labora, Khalid Rashid, Jason M Link, Caius G Radu, Timothy R Donahue
PMID37195712
发布时间2023-08-15
DOI10.1158/1078-0432.CCR-22-3322

实验完整度

包含体外细胞系筛选、CRISPR敲除、体内异种移植模型、患者来源异种移植模型及机制验证,证据层级多样。

主要模型

CFPAC-1细胞系 SUIT2细胞系 CFPAC-1异种移植瘤模型 患者来源异种移植瘤(XWR7)

重点核对

STING表达水平与协同细胞毒性相关 IFNAR1敲除消除协同细胞毒性 NFκB活性对协同效应至关重要 IRF1表达是NFκB与IFN产生之间的机制桥梁

摘要

目的:干扰素基因刺激因子(STING)激动剂目前正在开发用于治疗实体瘤,包括胰腺导管腺癌(PDAC)。单独使用STING激动剂的应答率虽令人鼓舞但仍有限,可能需要联合治疗才能充分发挥其效力。我们试图确定联合治疗和机制,以增强治疗相关STING激动剂在肿瘤细胞内在效应,且不依赖于其对肿瘤免疫的已知作用。实验设计:我们筛选了430种激酶抑制剂,以确定与静脉给药且具有全身可用性的STING激动剂diABZI协同杀伤肿瘤细胞的效应物。我们解析了与STING激动协同导致体外肿瘤细胞死亡和体内肿瘤消退的机制。结果:我们发现MEK抑制剂与diABZI具有最强的协同作用,且该效应在STING高表达的细胞中最为显著。MEK抑制增强了STING激动诱导I型干扰素依赖性细胞死亡(体外)和肿瘤消退(体内)的能力。我们解析了介导STING驱动的I型干扰素产生的NFκB依赖性和NFκB非依赖性机制,并表明MEK信号通过抑制NFκB激活来抑制该效应。结论:我们的结果强调了STING激动对PDAC细胞的细胞毒性作用,该作用不依赖于肿瘤免疫,并且STING激动的这些治疗益处可通过MEK抑制协同增强。

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
如何增强STING激动剂在胰腺癌中的肿瘤细胞内在细胞毒性效应,以改善治疗效果?
核心机制
MEK抑制通过解除MEK对NFκB的抑制,增强STING驱动的NFκB激活,进而促进IRF1表达,增加I型IFN的产生,最终通过自分泌I型IFN信号杀死肿瘤细胞。
主要证据
通过筛选430种激酶抑制剂发现MEK抑制剂与diABZI协同作用最显著;在CFPAC-1和SUIT2细胞中,IFNAR1敲除或STING敲除消除了协同效应;在异种移植模型中,联合治疗显著抑制肿瘤生长。
研究意义
该研究为STING激动剂与MEK抑制剂联合治疗胰腺癌提供了理论基础,并强调了肿瘤细胞内在的STING细胞毒性作用,可能指导未来临床试验设计。

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

筛选协同药物

鉴定与STING激动剂diABZI协同杀伤胰腺癌细胞的药物。

在CFPAC-1细胞中,使用430种激酶抑制剂与1 μmol/L diABZI联合处理72小时,通过CellTiter-Glo评估细胞活力,计算Bliss协同分数。

2

验证协同作用

验证MEK抑制剂与STING激动剂在其他胰腺癌细胞系中的协同杀伤作用,并确认STING表达水平对协同效应的影响。

在多个PDAC细胞系(Panc03.27, HPAF-II等)中,使用diABZI和trametinib联合处理,通过CellTiter-Glo测定细胞活力,并检测STING蛋白表达。

3

测试体内协同抗肿瘤效果

验证STING激动剂与MEK抑制剂联合在体内对肿瘤生长的协同抑制作用。

建立CFPAC-1 TetR STINGR284M、CFPAC-1和XWR7患者来源异种移植瘤模型,使用DOX饮食、diABZI和cobimetinib处理,测量肿瘤体积。

4

研究协同机制

探究MEK抑制增强STING激动剂细胞毒性的分子机制。

通过RNA-seq、RT-PCR、ELISA、免疫印迹等方法,分析CFPAC-1细胞在diABZI和trametinib处理后的基因表达变化,包括IFNB1、IL6、TNF等,并检测信号通路蛋白的磷酸化状态。

5

验证IFN信号的必要性

证明I型IFN信号对协同细胞毒性是必需的。

使用CRISPR/Cas9敲除IFNAR1的CFPAC-1和SUIT2细胞,检测联合处理对细胞增殖和凋亡的影响,并在体内异种移植模型中验证。

6

阐明NFκB的作用

确定NFκB在协同效应中的具体作用机制。

使用IKKβ抑制剂TPCA1和TPL2抑制剂处理CFPAC-1细胞,检测IFNB1、IL6、TNF表达和IRF1表达,并通过CRISPR敲除IRF1或IL6R,评估对协同细胞毒性的影响。

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
DMEM培养基Corning10-107-CV
RPMI 1640培养基Corning10-040-CV
胎牛血清Omega ScientificFB-11
Lipofectamine 3000转染试剂ThermoFisher ScientificL3000001
OptiMEM培养基ThermoFisher Scientific31985-062
聚乙烯亚胺Polysciences23966-1
人IFNβPBL Assay Science11415-1
人重组IL-6PeproTech200-06
diABZISelleckchemS8796
曲美替尼SelleckchemS2673
考比替尼SelleckchemS8041
SCH772984SelleckchemS7101
SC144SelleckchemS7124
TPL2抑制剂Cayman19710
托珠单抗SelleckchemA2012
TPCA1SelleckchemS2824
Z-VAD-FMKInvivoGentlrl-vad
多西环素Clontech631311
RIPA蛋白裂解液Boston BioProductsBP-115
Laemmli上样缓冲液Boston BioProductsBP-110R
4-12% Bis-Tris凝胶ThermoFisher ScientificNP0336
硝酸纤维素膜ThermoFisher Scientific88018
脱脂奶粉ThermoFisher ScientificM-0841
Tris缓冲盐水ThermoFisher Scientific50-751-7046
吐温-20Sigma-AldrichP9416
牛血清白蛋白Fisher Scientific9048-46-8
Halt蛋白酶抑制剂混合物ThermoFisher ScientificPI78430
Halt磷酸酶抑制剂混合物ThermoFisher ScientificPI78428
Immobilon Western HRP底物-ForteMilliporeWBLUF0500
NucleoSpin RNA提取试剂盒Takara740955.250
MultiScribe逆转录酶ThermoFisher Scientific4311235
2x qPCR通用绿色MasterMixLamda BiotechqMX-Green
硬组织匀浆管Omni International19-628
多西环素补充啮齿动物饲料EnvigoTD.120769
对照啮齿动物饲料EnvigoTD.00588
PEG-400Millipore SigmaPX1286B-2
VeriKline人IFNβ ELISA试剂盒PBL Assay Science41410-1
2D CellTiterGlo细胞活力检测试剂盒PromegaG7572
RealTime-Glo MT细胞活力检测试剂盒PromegaG9711
Annexin-V FITC凋亡检测试剂盒BioVisionK101-25
支原体检测试剂盒Sigma-AldrichMP0025
STAT1总蛋白抗体Cell Signaling Technology14994
磷酸化STAT1 Y701抗体Cell Signaling Technology9167
MX1抗体Cell Signaling Technology37849
Vinculin抗体Cell Signaling Technology13901
TYMP抗体Cell Signaling Technology4307
STAT3总蛋白抗体Cell Signaling Technology9139
磷酸化STAT3 Y705抗体Cell Signaling Technology9145
磷酸化STING S366抗体Cell Signaling Technology50907
STING抗体Cell Signaling Technology13647
TBK1抗体Cell Signaling Technology3013
磷酸化TBK1 S172抗体Cell Signaling Technology5483
磷酸化IRF3 S386抗体Abcam76493
IRF3抗体Cell Signaling Technology4302
NF-κB p65抗体Cell Signaling Technology8242
磷酸化NF-κB p65 S536抗体Cell Signaling Technology3033
p44/42 MAPK (ERK1/2)抗体Cell Signaling Technology4695
磷酸化p44/42 MAPK (pERK1/2)抗体Cell Signaling Technology4370
切割型Caspase-3抗体Cell Signaling Technology9662
切割型Caspase-9抗体Cell Signaling Technology20750
切割型PARP抗体Cell Signaling Technology5625
BIM抗体Cell Signaling Technology2933
磷酸化H2AX S139抗体Cell Signaling Technology9718
IFNAR1抗体Santa Cruz Biotechnology7391
IFIT1抗体Cell Signaling Technology14769
IRF1抗体----
HRP标记的抗兔IgGCell Signaling Technology7074
HRP标记的抗鼠IgGCell Signaling Technology7076
Attune NxT流式细胞仪ThermoFisher--
BioTek微板阅读器BioTek--
BeadRuptor Elite匀浆仪OMNI International--
Odyssey Fc成像系统LI-COR--
QuantStudio3实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--

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
细胞培养
细胞系来源、培养基类型(DMEM或RPMI1640)、血清浓度、培养条件(37°C, 5% CO2)
阅读提示:Materials and Methods - Cell culture
药物处理
药物浓度(如diABZI 1 μmol/L, trametinib 100 nmol/L)、处理时间(24或72小时)、溶剂(DMSO)
阅读提示:Materials and Methods - Drugs
基因敲除
CRISPR/Cas9敲除的靶基因、gRNA序列、电穿孔条件、筛选方法
阅读提示:Materials and Methods - CRISPR-Cas9 and guide RNA-guided gene knockout
体内实验
动物品系(NCG小鼠)、年龄(6-8周)、性别(雌性)、细胞接种数量(1×10^6)、给药剂量(diABZI 1.5 mg/kg静脉注射, cobimetinib 5 mg/kg口服)、给药频率(每日)、肿瘤测量公式
阅读提示:Materials and Methods - Animal studies
细胞活力检测
细胞接种密度(1×10^3 cells/well)、处理时间(72小时)、CellTiter-Glo试剂稀释比例(1:5)
阅读提示:Materials and Methods - Viability assay