靶向CaMKK2抑制肌动蛋白细胞骨架组装以抑制癌症转移

Targeting CaMKK2 Inhibits Actin Cytoskeletal Assembly to Suppress Cancer Metastasis

作者信息Debarati Mukherjee, Rebecca A Previs, Corinne Haines, Muthana Al Abo, Patrick K Juras, Kyle C Strickland, Binita Chakraborty, Sandeep Artham, Regina S Whitaker, Katherine Hebert, Jake Fontenot, Steven R Patierno, Jennifer A Freedman, Frank H Lau, Matthew E Burow, Ching-Yi Chang, Donald P McDonnell
PMID37335130
发布时间2023-09-01
DOI10.1158/0008-5472.CAN-22-1622

实验完整度

高

包含体外细胞实验(迁移、侵袭、细胞骨架染色、机制抑制剂)和体内动物模型(两种TNBC异种移植模型及HGSOC模型)的独立证据,并进行功能缺失/恢复及药物抑制验证。

主要模型

MDA-MB-231-4175细胞系 BT-20细胞系 4T1小鼠乳腺癌细胞系 SKOV3ip1卵巢癌细胞系

重点核对

细胞系MDA-MB-231-4175、BT-20、HCC1954及卵巢癌细胞HOC7的CaMKK2敲低/敲除 CaMKK2抑制剂STO-609(10 μmol/L)和GSKi(1 μmol/L)处理 CaMKK2敲除后稳定回补CaMKK2或PDE1A 体内治疗剂量:STO-609(30 mg/kg)和GSKi(10 mg/kg)腹腔注射,每三天一次 异种移植模型:MDA-MB-231-4175和4T1原位接种,SKOV3ip1腹腔接种

摘要

三阴性乳腺癌(TNBC)倾向于在早期发展阶段变得具有侵袭性和转移性。尽管早期局限性TNBC的治疗取得了一些成功,但远处复发率仍然很高,长期生存结果仍然不佳。在寻找该疾病的新治疗靶点过程中,我们观察到丝氨酸/苏氨酸激酶钙/钙调蛋白(CaM)依赖性蛋白激酶激酶2(CaMKK2)的表达升高与肿瘤侵袭性高度相关。在验证研究中,通过基因破坏CaMKK2表达或用小分子抑制剂抑制其活性,在TNBC的鼠异种移植模型中破坏了原发肿瘤的自发转移生长。高级别浆液性卵巢癌(HGSOC)是一种高风险、预后差的卵巢癌亚型,与TNBC有许多共同特征,并且CaMKK2抑制有效阻断了该疾病的验证异种移植模型中的转移进展。机制上,CaMKK2增加了磷酸二酯酶PDE1A的表达,该酶水解环磷酸鸟苷(cGMP)以降低cGMP依赖的蛋白激酶G1(PKG1)活性。抑制PKG1导致血管扩张剂刺激的磷蛋白(VASP)磷酸化减少,其低磷酸化状态与F-actin结合并调节其组装以促进细胞运动。总之,这些发现确立了一个可靶向的CaMKK2–PDE1A–PKG1–VASP信号通路,该通路通过影响肌动蛋白细胞骨架来控制癌细胞的运动和转移。此外,它还确定CaMKK2是一个潜在的治疗靶点,可用于限制诊断为早期TNBC或局限性HGSOC的患者的肿瘤侵袭性。

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
CaMKK2在癌细胞中是否以及如何调控肿瘤细胞的运动、迁移和转移播散?
核心机制
CaMKK2上调PDE1A表达,PDE1A水解cGMP,降低PKG1活性,减少VASP在S239位点的磷酸化,从而促进F-actin应力纤维组装和细胞迁移。
主要证据
体外实验显示CaMKK2敲低/抑制减少迁移和侵袭并破坏应力纤维;体内实验显示敲除或抑制CaMKK2减少原位移植瘤的自发转移;机制实验显示PKG1抑制剂可恢复迁移,PDE1A过表达可回补表型。
研究意义
本研究确定CaMKK2可作为限制早期TNBC或局限性HGSOC患者肿瘤侵袭的治疗靶点,CaMKK2抑制剂可能用于预防或减少术后残余病灶的转移进展。

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

临床关联分析

评估CaMKK2表达与乳腺癌患者预后及侵袭性基因标签的关联。

使用KM plotter分析不同亚型乳腺癌患者总体生存,利用TCGA数据分析基因标签评分。

2

细胞迁移和侵袭实验

验证CaMKK2在癌细胞迁移和侵袭中的作用。

在多种乳腺癌和卵巢癌细胞系中进行siRNA敲低、抑制剂处理或CRISPR敲除,然后进行transwell迁移和侵袭实验。

3

体内自发转移实验

验证CaMKK2对原发肿瘤自发转移的影响。

将MDA-MB-231-4175和4T1细胞原位接种于裸鼠乳腺脂肪垫,定期给予抑制剂,监测肿瘤生长和转移。

4

HGSOC转移模型

验证CaMKK2在卵巢癌转移中的作用。

将SKOV3ip1细胞腹腔注射裸鼠,给予STO-609治疗,评估转移负荷。

5

机制通路验证

验证CaMKK2调控PDE1A-PKG1-VASP信号通路影响细胞骨架。

通过免疫印迹检测VASP磷酸化,使用PDE抑制剂、PKG抑制剂、NOS抑制剂等处理细胞,观察迁移变化。

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----
RPMI1640培养基----
胎牛血清Sigma--
STO-609Duke University Small Molecule Synthesis Facility--
GSK1901320Duke University Small Molecule Synthesis Facility--
离子霉素Cayman Chemicals10004974
IBMXEnzo Life SciencesBML-PD140
长春西汀Enzo Life SciencesBML-PD185
西地那非Cayman Chemicals10008671
L-NNAMillipore SigmaN5501
L-NAMEMillipore SigmaN5751
罗丹明-鬼笔环肽Thermo Fisher ScientificR415
RKRARKEMillipore Sigma370654
KT5823Millipore SigmaK1388
Lipofectamine CRISPRMAX转染试剂Thermo Fisher ScientificCMAX00008
Cas9 2NLS核酸酶Synthego--
DharmaFECT 1转染试剂DharmaconT-2001-03
Hoechst 33258Sigma--
Transwell小室Corning3422
Biocoat侵袭小室Corning354480
Cell Brite Green染料----
Odyssey硝酸纤维素膜LI-COR Biosciences926-31092
抗CaMKK2抗体AbnovaH00010645-M01
抗磷酸化AMPKα抗体Cell Signaling Technology2531
抗AMPKα抗体Cell Signaling Technology2532
抗磷酸化VASP (S239)抗体Millipore Sigma05-611
抗磷酸化VASP (S157)抗体Cell Signaling Technology3111
抗VASP抗体Atlas AntibodiesHPA005724
抗PDE1A抗体FabGennixPD1A-101AP
抗PDE5抗体Cell Signaling Technology2395
抗PDE1C抗体Abcamab14602
抗Actin抗体Cell Signaling Technology3700
HRP标记抗小鼠IgGBio-Rad1706516
HRP标记抗兔IgGBio-Rad1706515
Western Lightning Plus ECL系统PerkinElmerORT2655
RNA Aqueous Micro试剂盒Ambion1931
iScript cDNA合成试剂盒Bio-Rad170-7691
SYBR GreenBio-Rad1725124
CFX-384实时荧光定量PCR检测系统Bio-Rad--
D-荧光素----
IVIS Lumina XR小动物活体成像系统PerkinElmer--
抗CaMKK2抗体 (HPA017389)SigmaHPA017389
4 Plus通用检测系统Biocare Medical--

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),FBS浓度(8%),培养条件(37°C,5% CO2)
阅读提示:Materials and Methods: Cells and cell culture conditions
基因敲除
sgRNA序列,Cas9与sgRNA比例(6:1),转染试剂,单克隆筛选方法
阅读提示:Materials and Methods: Generation of CaMKK2 knockout cell lines
siRNA敲低
siRNA浓度(50 nmol/L),转染试剂,处理时间(48或72小时)
阅读提示:Materials and Methods: siRNA transfection
迁移和侵袭实验
细胞数量,血清饥饿时间,transwell孔径(8 μm),迁移时间(8小时),抑制剂处理浓度和时间
阅读提示:Materials and Methods: Migration/invasion assays
体内转移实验
小鼠品系(Athymic nude),细胞接种数量,接种部位,给药剂量和频率,肿瘤体积阈值
阅读提示:Materials and Methods: Animal studies
HGSOC模型
SKOV3ip1细胞数量,接种途径,STO-609剂量和频率
阅读提示:Materials and Methods: Animal studies (HGSOC model)
机制通路实验
抑制剂处理浓度和时间(RKRARKE 100 μmol, KT5823 5 μmol等),离子霉素浓度和处理时间
阅读提示:Materials and Methods: Reagents and Results sections for mechanism