靶向乙酰辅酶A羧化酶抑制多发性骨髓瘤中的从头脂肪生成和肿瘤细胞生长

Targeting Acetyl-CoA Carboxylase Suppresses De Novo Lipogenesis and Tumor Cell Growth in Multiple Myeloma

作者信息Eugenio Morelli, Caroline Fidalgo Ribeiro, Silvia D Rodrigues, Claire Gao, Fabio Socciarelli, Domenico Maisano, Vanessa Favasuli, Na Liu, Katia Todoerti, Chandraditya Chakraborty, Yao Yao, Mariateresa Fulciniti, Mehmet Samur, Anil Aktas-Samur, Nicola Amodio, Marcello Turi, Francesca Barello, Johany Penailillo, Cesarina Giallongo, Alessandra Romano, Annamaria Gulla, Kenneth C Anderson, Giorgio Inghirami, Nikhil C Munshi, Massimo Loda
PMID40053701
发布时间2025-05-15
DOI10.1158/1078-0432.CCR-24-2000

实验完整度

包含体外细胞系实验(20种MM细胞系)、体内异种移植模型、患者样本分析以及脂质组学等多层次证据,并进行了功能验证(抑制剂、shRNA敲低)和机制验证(脂质合成、ER应激、氧化损伤)。

主要模型

MM细胞系(AMO1、H929等20种) CD138+原代MM患者细胞 H929异种移植NOD/SCID小鼠模型 IFM/DFCI临床队列患者样本

重点核对

ND-646和ND-630的浓度(如100 nM)及处理时间(6天) ACC1敲低使用IPTG诱导的shRNA(浓度1 mM) 动物实验:H929细胞皮下注射,ND-646剂量50 mg/kg,BID 棕榈酸挽救实验:使用50 μM BSA-棕榈酸 MYC过表达细胞株(U266-MYC)

摘要

目的:在多发性骨髓瘤(MM)中,肿瘤细胞重新编程代谢途径以维持生长和单克隆免疫球蛋白的产生。本研究探讨乙酰辅酶A羧化酶1(ACC1)——从头脂肪生成(DNL)中限速步骤的酶——在MM代谢重编程中的作用,特别是在c-MYC(MYC)驱动的亚型中。实验设计:评估了ACC1在MM遗传亚组中的表达,重点关注MYC易位。使用ACC1抑制剂和基因敲低的功能性研究评估了MM细胞的生长、脂质合成和代谢稳态(体外和体内)。检测了MYC过表达对ACC1敏感性的影响,并进行了棕榈酸挽救实验。脂质组学分析以及内质网应激、蛋白质翻译和氧化损伤的评估阐明了潜在机制。结果:ACC1在MYC易位的MM中过表达。其抑制或敲低可减少体外和体内MM细胞的生长,尤其是在MYC过表达的细胞中。ACC1敲低抑制了从头脂质合成,棕榈酸可部分挽救。脂质组学紊乱增加了胆固醇酯去饱和并改变了磷脂比例,诱导内质网应激、翻译受损、蛋白质羰基化、氧化损伤和凋亡。结论:ACC1是MYC驱动的MM中的一个代谢脆弱点。抑制ACC1破坏脂质稳态,诱导内质网应激,并引起氧化损伤,损害细胞存活。靶向脂质合成途径,特别是在MYC依赖性亚型中,为MM提供了一种有前景的治疗策略。

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
ACC1是否作为MYC驱动的多发性骨髓瘤的代谢脆弱点,以及抑制ACC1是否通过影响DNL和脂质稳态来抑制肿瘤细胞生长?
核心机制
ACC1抑制导致从头脂肪生成减少,脂质组学改变(TG减少、胆固醇酯不饱和度增加、PC/PE比例改变),引起内质网应激、蛋白质翻译受损、氧化损伤和DNA损伤,最终抑制细胞生长和诱导凋亡。
主要证据
体外20种MM细胞系中ND-646和ND-630抑制生长,ACC1敲低也抑制生长;体内H929异种移植模型显示ND-646和shACC1抑制肿瘤生长;患者样本分析显示ACC1高表达与MYC易位相关且预后差;脂质组学和ER应激标志物检测支持机制。
研究意义
靶向ACC1和脂质合成途径,特别是针对MYC依赖性亚型,为MM提供了一种有前景的治疗策略,且可能与其他药物(如他汀类)或治疗方式(如蛋白酶体抑制剂)协同作用。

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

分析ACC1在MM患者中的表达及临床相关性

评估ACC1表达与MM亚型、MYC异常及预后的关系

利用IFM/DFCI队列RNA-seq数据、GSE66293、GSE47552、GSE116294微阵列数据,分析CD138+细胞中ACACA表达,并进行生存分析、相关性分析、IHC验证。

2

评估ACC1抑制剂对MM细胞生长的影响(体外)

验证ACC1抑制剂是否抑制MM细胞生长和存活

用ND-646和ND-630处理20种MM细胞系,检测细胞活力(CCK-8)、凋亡(Annexin V/7-AAD)、集落形成;并检测对患者CD138+细胞和PBMC的作用。

3

验证ACC1敲低对MM细胞的影响

确认ACC1特异性作用,排除ACC2影响

使用IPTG诱导的shRNA敲低ACC1,检测细胞生长、脂质合成;在体内模型中验证敲低效果。

4

评估ACC1抑制对DNL和脂质组的影响

检测ACC1抑制是否减少脂质合成并改变脂质组成

用14C-葡萄糖标记检测DNL,并用靶向脂质组学分析TG、胆固醇酯等脂质种类变化。

5

评估ACC1抑制引起的ER应激和蛋白合成变化

阐明ACC1抑制导致ER应激和翻译抑制的机制

检测ER应激标志物(PERK、IRE1α、eIF2α磷酸化、BIP),通过SUnSET实验检测蛋白质合成,并用棕榈酸进行挽救实验。

6

评估ACC1抑制引起的氧化损伤和膜流动性改变

进一步阐明ACC1抑制的细胞后果

检测蛋白质羰基化水平、膜流动性、γH2AX(DNA损伤标记)以及PC/PE比例。

7

验证ACC1抑制在体内的抗肿瘤效果

评估ACC1抑制剂和基因敲低在动物模型中的疗效

使用H929异种移植模型,分别用ND-646和IPTG诱导的shACC1处理,测量肿瘤生长。

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Gibco--
胎牛血清Lonza--
青霉素/链霉素Gibco--
DMEM培养基Gibco--
Lenti-X 293T细胞Takara632180
Ficoll-Hypaque分离液Lonza--
抗CD138磁珠Miltenyi Biotech130-097-614
Falcon细胞培养插入小室Corning--
ND-646MedChemExpress--
ND-630MedChemExpress--
Neon转染系统Invitrogen--
pLKO.1载体Millipore Sigma--
pLKO_IPTG_3xLacO载体Millipore Sigma--
细胞计数试剂盒-8Dojindo Molecular Technologies--
7-AADBD Biosciences--
FACS CANTO II流式细胞仪BD Biosciences--
Attune NxT流式细胞仪Thermo Fisher Scientific--
MethoCult甲基纤维素培养基STEMCELL Technologies--
RIPA裂解液Cell Signaling Technology--
Halt蛋白酶抑制剂混合物Thermo Scientific--
硝酸纤维素膜Bio-Rad--
NE-PER核和胞质提取试剂Thermo Fisher78833
蛋白质印迹发光液Santa Cruzsc-2048
抗ACC1抗体Cell Signaling Technology4190
抗ACC2抗体Cell Signaling Technology8578
抗磷酸化ACC-Ser79抗体Cell Signaling Technology11818
抗磷酸化eIF2α抗体Cell Signaling Technology9721
抗PERK抗体Cell Signaling Technology5683
抗BIP抗体Cell Signaling Technology3177
抗γH2AX抗体Cell Signaling Technology9718
抗IRE1α抗体Cell Signaling Technology3294
抗Vinculin抗体Sigma-AldrichV9131
抗兔IgG HRP标记二抗Cell Signaling Technology7074
抗小鼠IgG HRP标记二抗Cell Signaling Technology7076
14C标记葡萄糖ARCARC-0122D
嘌呤霉素氨基核苷Sigma Aldrich--
抗嘌呤霉素抗体Sigma AldrichMABE343
Nexera X2超高效液相色谱系统Shimadzu--
6500+ QTRAP质谱系统AB SCIEX--
抗DNP抗体Molecular ProbesA6430
膜流动性检测试剂盒Abcamab189819
芘癸酸----
NOD/SCID小鼠Charles River--
异丙基β-D-1-硫代半乳糖吡喃糖苷Sigma--
辛伐他汀----

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、培养基成分(RPMI-1640、DMEM)、血清浓度(10% FBS)、抗生素浓度(1% Pen/Strep)、培养条件(37°C、5% CO2)。
阅读提示:Methods - Cells
原代细胞分离
CD138+细胞分离方法(Ficoll密度梯度、磁珠分选)、纯度验证(流式)、培养条件(与HS-5共培养)。
阅读提示:Methods - Primary patient cells
药物处理
ND-646和ND-630的浓度(如100 nM)、处理时间(6天)、溶剂(DMSO)及对照组(1% DMSO)。
阅读提示:Methods - Drugs, Results - Targeting ACC1
基因敲低
shRNA序列(shACC1-3)、载体(pLKO.1或pLKO_IPTG_3xLacO)、诱导剂IPTG浓度(1 mM)及添加频率(隔天)。
阅读提示:Methods - Stable expression using lentiviral plasmids
细胞活力检测
CCK-8试剂、7-AAD染色、凋亡检测(Annexin V/7-AAD)、集落形成实验条件(细胞数、甲基纤维素浓度、培养时间)。
阅读提示:Methods - Cell viability, apoptosis, cell cycle, and colony-forming assays
从头脂肪生成检测
细胞密度(5×10^5/孔)、处理时间(3天)、14C-葡萄糖用量(1 μCi/孔)、标记时间(24小时)、脂质提取方法(氯仿-甲醇)、计数归一化(总蛋白)。
阅读提示:Methods - De novo lipogenesis assay
脂质组学分析
样品准备、LC-MS/MS平台(Nexera X2 UHPLC + 6500+ QTRAP)、数据处理(MultiQuant、Python Molmass)、归一化(DNA含量)。
阅读提示:Methods - Lipidomics
蛋白质合成检测
嘌呤霉素浓度(1 μg/mL)、处理时间、检测方法(SUnSET)、抗体(抗嘌呤霉素)。
阅读提示:Methods - Protein synthesis
内质网应激检测
抗体(p-PERK、IRE1α、p-eIF2α、BIP)、Western blot条件、定量方法。
阅读提示:Methods - Western blot analysis, Figure 4A
膜流动性检测
试剂盒型号(ab189819)、处理条件(ND-646 100 nM + 50 μM BSA-棕榈酸)、检测读数(激发350nm,发射400和470nm)。
阅读提示:Methods - Membrane fluidity
动物实验
小鼠品系(NOD/SCID)、年龄(6周)、性别(雌性)、细胞注射数量(5×10^6)、给药剂量(ND-646 50 mg/kg BID)、给药途径(I.P.)、IPTG浓度(10 mM)及给药方式(饮水)、随机化分组。
阅读提示:Methods - Animal study