NTX-301(一种新型DNA低甲基化药物)在卵巢癌中的临床前评估

Preclinical Evaluation of NTX-301, a Novel DNA Hypomethylating Agent in Ovarian Cancer

作者信息Yinu Wang, Xiaolei Situ, Horacio Cardenas, Ellie Siu, Sayedabdulrazzaq A Alhunayan, Russell Keathley, Edward Tanner, Jian-Jun Wei, Yuying Tan, Chinmayee Vallabh Prabhu Dessai, Ji-Xin Cheng, Daniela Matei
PMID38231483
发布时间2024-03-15
DOI10.1158/1078-0432.CCR-23-2368

实验完整度

包含体外细胞活力、克隆形成、干性、铁死亡实验,RNA-seq、脂质组学、SRS成像,以及体内异种移植瘤和PDX模型验证。

主要模型

卵巢癌细胞系(OVCAR5、SKOV3、OVCAR4、COV362) 原代卵巢癌细胞(来源于HGSOC肿瘤) 正常输卵管上皮细胞(FT190) 皮下OVCAR5异种移植瘤模型 患者来源异种移植瘤(PDX)模型

重点核对

NTX-301处理浓度及时间(如:100nM,2-3天) 细胞系来源及培养条件 动物模型及给药方案(剂量:0.5或1mg/kg,5天/周) SCD敲低对NTX-301敏感性的影响(shSCD vs shCtrl) 铁死亡抑制剂(DFOA)和油酸(200μM)的浓度

摘要

背景:DNA甲基化导致肿瘤抑制基因和分化相关基因沉默,与化疗耐药相关。既往研究表明,低甲基化药物(HMA)可使卵巢癌(OC)对化疗重新敏感。NTX-301是一种高效、口服生物利用度高的HMA,正处于早期临床开发阶段。方法:通过细胞活力、干性和铁死亡实验、RNA测序、脂质组学分析和受激拉曼光谱等,研究了NTX-301在卵巢癌模型中的抗肿瘤作用。结果:卵巢癌细胞(SKOV3,IC50=5.08nM;OVCAR5 IC50=3.66nM)对NTX-301高度敏感,而输卵管上皮细胞敏感性较低。NTX-301下调DNA甲基转移酶(DNMTs)1-3的表达,并诱导转录组重编程,产生15,000个差异表达基因(DEGs,p<0.05)。其中,基因本体论富集分析确定了脂肪酸生物合成的调控以及与醛脱氢酶(ALDH)和氧化还原酶相关的分子功能,这些是癌症干细胞的已知特征。低剂量NTX-301减少了ALDH(+)细胞群体和干性相关转录因子的表达。硬脂酰辅酶A去饱和酶1(SCD)是NTX-301下调的top差异表达基因之一,它调节不饱和脂肪酸(UFAs)的产生。NTX-301处理降低了UFAs水平,增加了氧化脂质,而这种增加被去铁胺抑制,表明通过铁死亡导致细胞死亡。NTX-301诱导的铁死亡可被油酸挽救。在体内,NTX-301单药治疗显著抑制卵巢癌和患者来源异种移植瘤(PDX)的生长(p<0.05)。在NTX-301处理的异种移植瘤中检测到SCD水平降低和氧化脂质增加。结论:NTX-301在卵巢癌模型中具有活性。我们的发现指出了一种新的机制,即表观遗传阻断破坏脂质稳态并促进癌细胞死亡。

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
NTX-301是否能有效抑制卵巢癌,并阐明其作用机制。
核心机制
NTX-301通过抑制DNMTs,导致转录组重编程,下调SCD表达,减少不饱和脂肪酸合成,诱导脂质过氧化和铁死亡。
主要证据
体外细胞活力、克隆形成、干细胞功能、脂质组学、SRS成像、铁死亡分析,以及体内异种移植瘤和PDX模型的肿瘤生长抑制。
研究意义
NTX-301在卵巢癌模型中显示出活性,可能成为治疗铂耐药卵巢癌的新型药物,支持其进一步临床开发。

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

评估NTX-301细胞活力及IC50

测定NTX-301对卵巢癌细胞系、原代细胞和正常细胞系的半数抑制浓度(IC50)。

使用CCK8试剂盒,对OVCAR5、SKOV3、OVCAR4等细胞系及正常细胞进行处理,每日更换NTX-301,共4天,第5天测量细胞活力,计算IC50。

2

验证NTX-301对DNMTs的抑制作用

验证NTX-301对DNA甲基转移酶(DNMT1、3A、3B)表达的影响。

用NTX-301处理卵巢癌细胞,通过Western blot检测DNMTs蛋白水平,并与脱氧胞苷(decitabine)比较。

3

分析NTX-301诱导的转录组和甲基化组重编程

探究NTX-301对卵巢癌细胞基因表达和DNA甲基化的全局影响。

对处理后的OVCAR5细胞进行RNA-seq和Illumina Infinium Epic array甲基化芯片分析,并进行差异表达、差异甲基化及通路富集分析。

4

检测NTX-301对卵巢癌干细胞(CSC)特性的影响

评估NTX-301对ALDH阳性干细胞群体和干性特征的影响。

使用Aldefluor实验和流式细胞术检测ALDH阳性细胞比例,通过球体形成实验评估自我更新能力,并用qRT-PCR和Western blot检测干性相关转录因子SOX2和ALDH1A1的表达。

5

评估NTX-301对脂质代谢和铁死亡的影响

探究NTX-301是否通过抑制SCD影响脂肪酸组成并诱导铁死亡。

使用脂质组学、受激拉曼散射(SRS)成像分析NTX-301处理细胞中脂肪酸组成;用C11-BODIPY染色检测脂质过氧化;用Annexin V/PI染色检测凋亡;验证去铁胺(DFOA)和油酸的挽救作用;并用shRNA敲低SCD检验其对NTX-301敏感性的影响。

6

研究NTX-301抑制SCD的机制

探究NTX-301下调SCD表达的分子机制。

通过ChIP-qPCR检测SCD启动子上H3K27Ac富集,Western blot检测H3K27Ac总水平,qRT-PCR检测SIRT1 mRNA水平,并用甲基化芯片分析SIRT1基因CpG位点甲基化变化。

7

验证NTX-301单药治疗的体内抗肿瘤效果

评估NTX-301在异种移植瘤模型中的单药治疗效果。

使用皮下OVCAR5异种移植瘤模型,给予NTX-301(0.5mg/kg或1mg/kg,5天/周,持续3周)或溶剂对照,测量肿瘤体积和重量,并通过BODIPY染色、Western blot和SRS检测氧化脂质、DNMT1和SCD表达。

8

评估NTX-301在铂耐受PDX模型中的效果

评估NTX-301在患者来源异种移植瘤(PDX)模型中的抗肿瘤作用。

将铂耐受的HGSOC肿瘤植入NSG小鼠,然后切除并再次植入皮下,待肿瘤达到约150mm3后,给予NTX-301(1mg/kg,5天/周,4周)或溶剂对照,测量肿瘤体积和重量,并通过C11-BODIPY染色检测氧化脂质。

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----
CCK8试剂盒Dojindo--
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒Thermo Fisher Scientific--
Aldefluor检测试剂盒Stemcell Technologies01700
BODIPY 581/591 C11脂质过氧化探针Thermo Fisher ScientificD3861
抗H3抗体Active Motif39763
抗H3K27Ac抗体Abcam4729
小鼠IgG抗体Santa Cruzsc-2025
卡铂Sigma-AldrichC2538
油酸Sigma-AldrichO3008
二甲基亚砜Sigma-AldrichD2650
QIAamp DNA小量提取试剂盒QIAGEN51304
TRI试剂SigmaT9424
Trizol试剂Invitrogen--
iTaq Universal SYBR Green Supermix预混液Bio-Rad--
嘌呤霉素GibcoA1113803
靶向SCD的shRNAMilliporeSigma:
非靶向shRNAMilliporeSigma:

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
细胞活力及IC50测定
细胞系来源及代数;NTX-301处理浓度和作用时间(每日一次,4天);检测方法(CCK8)
阅读提示:Methods:Cell viability, clonogenic, and spheroid formation assays;Figure 1 legend
Western blot检测DNMTs/SCD/SIRT1
抗体信息(供货商、货号);蛋白提取及检测条件;NTX-301处理浓度和时间(如100nM,48小时)
阅读提示:Methods:Western Blotting;Supplemental Table S4
RNA-seq及数据分析
细胞处理条件(NTX-301浓度、时间);RNA提取方法;测序平台和数据分析流程;差异表达基因的筛选阈值
阅读提示:Methods:RNA sequencing (RNA-seq) and data analysis
体内异种移植瘤模型
细胞系(OVCAR5)注射数量(100,000)、注射部位;小鼠品系和性别(雌性,6-8周龄,athymic nude mice);治疗剂量(0.5或1mg/kg)、给药方式(腹腔注射)和频率(5天/周,3周)
阅读提示:Methods:In vivo experiments;Figure 6 legend