抑制BCL2家族成员提高铜螯合在BRAFV600E驱动的黑色素瘤中的疗效

Inhibition of BCL2 Family Members Increases the Efficacy of Copper Chelation in BRAFV600E-Driven Melanoma

作者信息Ye-Jin Kim, Tiffany Tsang, Gray R Anderson, Jessica M Posimo, Donita C Brady
PMID32005716
发布时间2020-04-01
DOI10.1158/0008-5472.CAN-19-1784

实验完整度

包含体外细胞活力筛选、凋亡检测、基因敲低、异种移植瘤模型及体内药效评估,并涉及耐药细胞系和机制验证。

主要模型

A375细胞 WM88细胞 451-Lu细胞及耐药衍生物

重点核对

TTM与BH3 mimetic联合处理的剂量和时间 BCL2家族蛋白(BCL-W、BCL-XL、MCL-1)的敲低或抑制 细胞活力检测方法(CellTiter-Glo)及处理时间 凋亡检测方法(Annexin V/PI、CASPASE-3和PARP切割) 异种移植瘤模型中的给药方案(TTM、ABT-263、MAPKi)

摘要

BRAFV600E阳性黑色素瘤的主要未满足需求是缺乏一种能够克服对临床批准的靶向致癌BRAF和/或下游MEK1/2激酶的靶向疗法耐药性的充分治疗策略。我们先前发现铜(Cu)通过直接的Cu-MEK1/2相互作用为MEK1和MEK2活性所必需。临床铜螯合剂四硫代钼酸盐(TTM)的再利用在BRAFV600E驱动的黑色素瘤模型中的疗效得到支持,部分原因是抑制MEK1/2激酶活性。然而,铜螯合剂的抗肿瘤活性是细胞静止的。在这里,我们进行了高通量小分子筛选,以识别与TTM在BRAFV600E驱动的黑色素瘤细胞中协同作用的生物活性化合物。对BCL2家族抗凋亡蛋白(BCL-W、BCL-XL和MCL-1)特定成员的遗传扰动或药理学抑制,与铜螯合剂联合时选择性降低细胞活力,并诱导CASPASE依赖性细胞死亡。此外,在已进化出对BRAF和/或MEK1/2抑制剂耐药的BRAFV600E阳性黑色素瘤细胞中,TTM与临床上评估的BCL2抑制剂ABT-263联合治疗恢复了肿瘤生长抑制并诱导了凋亡。这些发现进一步支持铜螯合作为一种通过增强铜螯合剂疗效与化学凋亡诱导剂来靶向癌基因依赖性肿瘤细胞生长和存活的治疗策略,尤其是在难治性或复发性BRAFV600E驱动的黑色素瘤的背景下。

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
如何提高铜螯合剂在BRAFV600E驱动的黑色素瘤中的疗效,尤其是克服对BRAF/MEK抑制剂耐药的问题。
核心机制
铜螯合剂通过降低BCL2抗凋亡蛋白表达降低凋亡阈值,与BH3 mimetics联合诱导CASPASE依赖性凋亡。
主要证据
shRNA敲低BCL-W、BCL-XL或MCL-1增强TTM敏感性;TTM与ABT-737等联合增加细胞凋亡和CASPASE-3/PARP切割;异种移植瘤模型中TTM与ABT-263联合抑制肿瘤生长并诱导凋亡。
研究意义
铜螯合剂联合BH3 mimetics可能为BRAFV600E突变黑色素瘤提供新的治疗策略,尤其在MAPKi耐药背景下。

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

TTM单药处理BRAFV600E黑色素瘤细胞

验证TTM对细胞活力和MAPK信号的影响,并评估是否诱导凋亡。

用不同浓度TTM处理451-Lu、A375、WM88、WM983B细胞,检测细胞活力(CellTiter-Glo)和凋亡(Annexin V/PI、CASPASE-3/PARP切割)以及MAPK通路磷酸化水平。

2

高通量筛选与TTM协同的化合物

识别与TTM协同抑制BRAFV600E黑色素瘤细胞活力的生物活性化合物。

在A375和WM88细胞中进行2123种生物活性化合物库的高通量筛选,结合IC20浓度的TTM,计算Bliss指数识别协同组合。

3

验证BH3 mimetics与TTM的协同作用

验证选定的BH3 mimetics与TTM联合对细胞活力和凋亡的影响。

在A375和WM88细胞中联合TTM与ABT-737,检测细胞活力、凋亡标志物,并计算Bliss Index。

4

遗传或药理学靶向BCL2家族蛋白

确定哪些BCL2家族蛋白的抑制增强TTM敏感性。

使用Dox诱导的shRNA敲低BCL2家族成员,或用BH3 mimetics抑制,检测TTM IC50的变化。

5

机制验证:TTM对BCL2蛋白和凋亡通路的影响

阐明TTM与BH3 mimetics联合诱导凋亡的分子机制。

免疫印迹检测BCL2家族蛋白表达和MAPK磷酸化,检测线粒体细胞色素c释放,并评估CASPASE抑制剂的影响。

6

在MAPKi耐药细胞中评估联合治疗

测试TTM与BH3 mimetics联合是否能克服MAPKi耐药。

在亲本及耐药细胞系(451-Lu-BRAFiR、451-Lu-MEKiR等)中,评估TTM、MAPKi和ABT-737组合的细胞活力和凋亡。

7

体内异种移植瘤模型验证

评估TTM与ABT-263联合在体内对肿瘤生长的影响。

建立A375、451-Lu及耐药细胞系的皮下异种移植瘤模型,给予不同药物组合,监测肿瘤体积、增殖和凋亡标志物。

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
杜氏改良Eagle培养基Gibco--
胎牛血清GE Lifesciences--
青霉素-链霉素Gibco--
CellTiter-Glo®细胞活力检测试剂盒PromegaG7571
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒IBD Biosciences556547
Attune NxT流式细胞仪Thermo Scientific--
RIPA裂解液----
Halt™蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物Thermo Scientific78441
BCA蛋白定量试剂盒Pierce--
抗磷酸化(Thr202/Tyr204)-ERK1/2抗体Cell Signaling Technology9101
抗ERK1/2抗体Cell Signaling Technology9107
抗磷酸化(Ser217/221)-MEK1/2抗体Cell Signaling Technology9154
抗MEK1/2抗体Cell Signaling Technology4694
抗PARP抗体Cell Signaling Technology9542
抗切割PARP抗体Cell Signaling Technology9541
抗CASPASE-3抗体Cell Signaling Technology9662
抗β-actin抗体Cell Signaling Technology3700
抗BCL2抗体Cell Signaling Technology4223
抗BCL-W抗体Cell Signaling Technology2724
抗BCL-XL抗体Cell Signaling Technology2764
抗MCL-1抗体Cell Signaling Technology94296
抗细胞色素c抗体Cell Signaling Technology11940
抗HSP60抗体Cell Signaling Technology4870
抗α-微管蛋白抗体Cell Signaling Technology3873
山羊抗兔IgG二抗Cell Signaling Technology7074
山羊抗小鼠IgG二抗Cell Signaling Technology7076
SignalFire ECL检测试剂Cell Signaling Technology--
线粒体/胞浆分离试剂盒BioVisionK256
四硫代钼酸盐Sigma-Aldrich323446
ABT-737Selleck ChemicalsS1002
ABT-263AbMoleM1637
ABT-199Selleck ChemicalsS8048
WEHI-539盐酸盐ApexBioA8634
A1210477ApexBioB6011
曲美替尼Selleck ChemicalsS2673
维莫非尼--CT-P4032
Z-DEVD-FMKSelleck ChemicalsS7312
盐酸多西环素Fisher ScientificAAJ67043AE
甲基纤维素Sigma-AldrichM0512
二甲基亚砜Sigma-Aldrich--
聚乙二醇400EMD Millipore8.07485.1000
Phosal 50PGLipoid368315
抗Ki67抗体Novus BiologicalsNB100-89717
Alexa Fluor 647偶联的抗兔IgGThermo ScientificA27040
DeadEnd™比色TUNEL检测系统PromegaG3250
Leica DMI6000B倒置共聚焦显微镜Leica--

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
细胞活力检测
细胞系来源、培养条件、细胞数量、处理时间和药物浓度
阅读提示:详见Materials and Methods的Cell viability assay部分
凋亡检测
处理时间、Annexin V/PI染色条件、CASPASE-3/PARP检测
阅读提示:详见Materials and Methods的Flow cytometry和Immunoblot analysis部分
异种移植瘤模型
细胞数量、注射部位、治疗分组、给药剂量和方式、肿瘤体积监测
阅读提示:详见Materials and Methods的Mouse xenografts and drug treatments部分
BCL2家族蛋白敲低
shRNA序列、Dox诱导浓度和时间、感染方法
阅读提示:详见Materials and Methods的Plasmids部分和Figure 3图注
高通量筛选
细胞系、化合物浓度、TTM IC20、处理时间和筛选标准
阅读提示:详见Materials and Methods的High throughput small molecule library screen部分和Figure 2图注