CD271胞内结构域的特异性激活联合化疗或靶向治疗抑制黑色素瘤进展

Specific Activation of the CD271 Intracellular Domain in Combination with Chemotherapy or Targeted Therapy Inhibits Melanoma Progression

作者信息Annalisa Saltari, Andreas Dzung, Marika Quadri, Natascia Tiso, Nicola Facchinello, Alberto Hernández-Barranco, Susana Garcia-Silva, Laura Nogués, Corinne Isabelle Stoffel, Phil F Cheng, Patrick Turko, Ossia M Eichhoff, Francesca Truzzi, Alessandra Marconi, Carlo Pincelli, Héctor Peinado, Reinhard Dummer, Mitchell P Levesque
PMID34645608
发布时间2021-12
DOI10.1158/0008-5472.CAN-21-0117

实验完整度

包含体外2D/3D细胞实验、离体患者肿瘤切片、斑马鱼和裸鼠体内模型等多层次验证,并涉及CD271-JNK-ROS机制解析和功能验证。

主要模型

八种黑色素瘤细胞系(包括WM115、WM266-4、SKMEL28、WM793B、1205Lu及患者来源细胞) 3D黑色素瘤球体 离体患者肿瘤切片 斑马鱼异种移植模型 裸鼠皮下移植瘤模型

重点核对

CD271表达水平(高vs低)与Aβ(25–35)杀伤效果的相关性 化疗药物(顺铂、卡莫司汀、达卡巴嗪)和MAPK抑制剂(PLX4032、MEK162)的联合处理条件 Aβ(25–35)浓度(40 μmol/L)及处理时间 CD271敲除或过表达对细胞死亡的影响 体内模型中Aβ(25–35)给药途径(瘤内注射)和频率(每周三次)

摘要

CD271(NGFR)是一种属于肿瘤坏死因子受体(TNFR)家族的神经养因子受体。配体结合后,CD271可介导生存或细胞死亡。尽管CD271作为肿瘤起始细胞标志物的作用仍存在争议,但其在黑色素瘤进展中的作用已被充分证实。此外,CD271在化疗和靶向治疗后均被显示上调。在本研究中,我们证明,通过短β-淀粉样蛋白衍生肽(Aβ(25–35))激活CD271,联合化疗或MAPK抑制剂,可在八种黑色素瘤细胞系的2D和3D培养中诱导凋亡。这种联合治疗在斑马鱼异种移植模型中显著减少了转移,并在小鼠中导致肿瘤体积显著减小。在来自免疫治疗和靶向治疗耐药患者的离体肿瘤中给予Aβ(25–35)显著降低了黑色素瘤细胞的增殖,表明激活CD271可以克服耐药性。Aβ(25–35)对表达CD271的细胞具有特异性,并诱导CD271裂解和JNK磷酸化(pJNK)。pJNK与CD271的直接蛋白-蛋白相互作用导致PARP1裂解、p53和caspase激活,以及pJNK依赖性细胞死亡。Aβ(25–35)还介导线粒体活性氧(mROS)积累,从而诱导CD271过表达。最后,CD271上调抑制mROS产生,揭示了mROS调节中负反馈环的存在。这些结果表明,靶向CD271可以激活细胞死亡通路以抑制黑色素瘤进展,并可能克服靶向治疗的耐药性。 意义:发现特异性激活CD271死亡结构域的方法揭示了该受体介导的未知通路,并为黑色素瘤提供了新的治疗可能性。

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
能否通过特异性激活CD271的死亡结构域来抑制黑色素瘤进展并克服治疗耐药?
核心机制
Aβ(25–35)激活CD271导致其裂解,释放ICD,并激活JNK磷酸化;pJNK与CD271直接相互作用,进而导致PARP1裂解、p53和caspase激活,从而诱导凋亡;同时,Aβ(25–35)诱导线粒体ROS产生,而CD271上调可抑制ROS,形成负反馈调节。
主要证据
在多种黑色素瘤细胞系、3D球体、离体患者肿瘤、斑马鱼和裸鼠模型中,Aβ(25–35)联合化疗或MAPK抑制剂显著诱导细胞凋亡、减少转移和肿瘤体积;CD271敲除或抑制其裂解可挽救细胞死亡。
研究意义
研究揭示了CD271介导的未知凋亡通路,并提示靶向CD271激活其死亡功能可能是一种克服黑色素瘤耐药的新治疗策略。

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

验证CD271在治疗耐药中的表达上调

评估化疗和MAPK抑制剂治疗是否导致CD271表达升高。

用化疗药物(BCNU、CISP、DTIC)和MAPK抑制剂(PLX4032、MEK162)处理黑色素瘤细胞系及其3D球体,通过FACS和Western blot检测CD271表达;并在患者治疗前后的肿瘤活检标本中通过IHC评估CD271水平。

2

评估Aβ(25–35)联合治疗在体外和3D模型中的效果

测试Aβ(25–35)单独或联合化疗/靶向药物对黑色素瘤细胞活力和凋亡的影响。

在2D细胞培养和3D球体模型中,用Aβ(25–35)(40 μmol/L)单独或联合顺铂、BRAFi、MEKi处理,通过MTT、PI染色、caspase-3/7活性检测评估细胞活力和凋亡。

3

验证Aβ(25–35)在离体患者肿瘤切片中的抗增殖作用

验证Aβ(25–35)能否在耐药患者的肿瘤组织中抑制细胞增殖。

从对MAPKi耐药的患者中获取新鲜肿瘤,制备离体切片,用Aβ(25–35)单独或联合药物处理5天,通过IHC检测Ki67、TUNEL等标记。

4

评估Aβ(25–35)对侵袭和体内转移的影响

确定Aβ(25–35)能否抑制黑色素瘤侵袭和体内转移。

在3D侵袭模型中,用Aβ(25–35)处理球体,通过活/死染色评估细胞死亡;在斑马鱼异种移植模型中,用Aβ(25–35)处理,评估转移发生率;在裸鼠皮下肿瘤模型中,瘤内注射Aβ(25–35),测量肿瘤体积。

5

验证CD271的特异性与凋亡机制

证明Aβ(25–35)通过CD271发挥作用,并阐明其信号通路。

通过CD271敲除(CRISPR/Cas9)、过表达(TetON系统)和FACS分选CD271+细胞,检测Aβ(25–35)诱导的细胞死亡;通过Western blot和免疫共沉淀检测CD271裂解、JNK磷酸化、PARP裂解、ROS产生。

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
RPMI1640培养基Sigma Life Science--
胎牛血清Gibco, Life Technologies--
L-谷氨酰胺Biochrom--
维莫非尼Selleckchem--
比美替尼Selleckchem--
JNK抑制剂(SP600125)Santa Cruz Biotechnology--
MG132Calbiochem--
DAPTCalbiochem--
TAPI2Calbiochem--
N-乙酰-L-半胱氨酸Sigma--
顺铂Selleckchem--
达卡巴嗪Selleckchem--
卡莫司汀Selleckchem--
Aβ(25–35)肽Bachem--
对照肽(35–25)Bachem--
重组CD271胞外域LSBio--
多西环素文中未明确说明--
CD271抗体Cell Signaling Technology8238
CD271_ICD抗体Merck07–476
APR1抗体Thermo Fisher ScientificPA5–67686
NRAGE抗体R&D SystemMAB38352
PARP抗体Cell Signaling Technology9542
Cleaved-PARP抗体Cell Signaling Technology5625
p53抗体Cell Signaling Technology2527
p21抗体Cell Signaling Technology2946
GSK抗体Cell Signaling Technology9315
pGSK抗体Cell Signaling Technology9336
JNK抗体Cell Signaling Technology9252
pJNK抗体Cell Signaling Technology4668
GAPDH抗体Cell Signaling Technology3683
Snail抗体Cell Signaling Technology3879
Slug抗体Cell Signaling Technology9585
N-cadherin抗体Cell Signaling Technology13116
E-cadherin抗体Cell Signaling Technology3195
辣根过氧化物酶标记二抗Cell Signaling Technology7074
免疫沉淀试剂盒Abcamab206996
CD271抗体Merck05–446
Alexa Fluor 488标记抗鼠二抗InvitrogenA21202
MitoSOXInvitrogenM36008
碘化丙啶文中未明确说明--
CellEvent Caspase-3/7绿色检测试剂InvitrogenC10723
FACS Aria III流式细胞仪BD Biosciences--
FACS Diva软件BD Biosciences--
钙黄绿素Sigma17783
乙锭同二聚体SigmaE1510
S100抗体Novocastra, Agilent TechnologiesNCL-L-S100p
CD271抗体Lab Vision CorporationLS-C124234-100
Ki67抗体DakoM7240
TUNELSophistolab--
Snail/Slug抗体Abcamab85936
Caspase-3抗体Abcamab2302
Vybrant细胞标记溶液Molecular Probes--
基质胶BD Biosciences--
LentiCRISPRv2GFP表达质粒Addgene82242426, 82416
psPAX2包装质粒Addgene12260
pMD2.G包膜质粒Addgene12259
PEImax转染试剂Polysciences24765
聚凝胺Sigma-AldrichH9268
APR1 siRNA(OnTargetPlus SMART pool human MAGEH1)Dharmacon Inc.L-009135-00-0005
乱序siRNA(siGENOME对照池非靶向#1)Dharmacon Inc.D-001206-13-05
INTERFERin转染试剂盒Polyplus-transfection101000016
DMEM培养基Gibco11960-044
GraphPad Prism 5.0GraphPad--
ImageJ文中未明确说明--
PhotoshopAdobe--
Leica TCS SPE共聚焦显微镜Leica--
Leica MZFLIII解剖显微镜Leica--
Leica DFC7000T相机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
细胞培养
细胞系来源、培养基成分(RPMI1640、FBS、谷氨酰胺、丙酮酸钠)及培养条件
阅读提示:Materials and Methods, Cell culture
药物处理
Aβ(25–35)浓度(40 μmol/L)及配制方法;化疗药物(顺铂、卡莫司汀、达卡巴嗪)和MAPK抑制剂(PLX4032、MEK162)的浓度
阅读提示:Materials and Methods, Cell culture; Figure legends
离体患者肿瘤培养
肿瘤切片厚度(300 μm)、处理时间(3-5天)、患者来源(MAPKi耐药、BRAF突变)
阅读提示:Materials and Methods, Ex vivo cultures; Figure 3 legend
3D球体实验
细胞接种密度(5×10^3细胞/孔)、培养时间(72小时)、胶原I基质、处理时间(96-168小时)
阅读提示:Materials and Methods, Three-dimensional spheroids; Figure 2 legend
斑马鱼异种移植
细胞注射量、Aβ(25–35)注射时间(2 dpi)、药物处理方式(水中加入)、转移评估时间(4天)
阅读提示:Materials and Methods, Zebrafish; Figure 4 legend
小鼠异种移植
细胞注射量(5×10^5)、Matrigel比例、Aβ(25–35)剂量(15 μg)、给药频率(每周三次)
阅读提示:Materials and Methods, Mice; Figure 4F legend