奥希替尼共价结合CD34并消除髓系白血病干/祖细胞

Osimertinib Covalently Binds to CD34 and Eliminates Myeloid Leukemia Stem/Progenitor Cells

作者信息Li Xia, Jie-Yang Liu, Meng-Ying Yang, Xue-Hong Zhang, Yue Jiang, Qian-Qian Yin, Chen-Hui Luo, Hong-Chen Liu, Zhi-Jie Kang, Cheng-Tao Zhang, Bei-Bei Gao, Ai-Wu Zhou, Hai-Yan Cai, Edmund K Waller, Jin-Song Yan, Ying Lu
PMID38095536
发布时间2024-02-01
DOI10.1158/0008-5472.CAN-23-1632

实验完整度

包含体外原代细胞和细胞系凋亡检测、CRISPR敲除和突变回补验证、蛋白质组学、PDX模型及临床初步观察等多层级证据,并明确机制验证。

主要模型

AML患者原代CD34+细胞 CML患者原代CD34+细胞 AML细胞系KG-1和Kasumi-1 AML/CML患者来源异种移植(PDX)小鼠模型

重点核对

CD34+细胞分选纯度及来源 奥希替尼处理浓度和时间 CRISPR-Cas9敲除CD34及突变回补 CD34表达水平高低分组标准 患者临床反应评估指标

摘要

奥希替尼是第三代共价EGFR抑制剂,用于治疗非小细胞肺癌。第一代EGFR抑制剂在临床前研究中被发现对急性髓系白血病(AML)细胞具有促分化作用,但临床试验大多为阴性结果。在此,我们报告奥希替尼在EGFR阴性的AML和慢性髓系白血病(CML)中选择性诱导CD34+白血病干/祖细胞凋亡,而不影响CD34-细胞。奥希替尼与CD34在199和177位半胱氨酸的共价结合以及抑制Src家族激酶(SFK)和下游STAT3激活,促进了奥希替尼诱导的细胞死亡。SFK和STAT3抑制与奥希替尼在原代CD34+细胞中诱导合成致死。与正常细胞相比,AML细胞中CD34表达升高。基因组、转录组和蛋白质组分析确定了高CD34表达AML患者的突变和基因表达特征,单变量和多变量分析表明CD34高表达的不良预后意义。奥希替尼治疗在AML患者来源的异种移植模型中诱导了与CD34表达相关的反应,同时不损害正常CD34+细胞。在同情用药基础上,两名CD34高表达AML患者接受奥希替尼治疗后观察到临床反应。这些发现揭示了奥希替尼治疗CD34高表达AML和CML的治疗潜力,并描述了奥希替尼在髓系白血病中诱导细胞死亡的EGFR非依赖机制。

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
奥希替尼是否对髓系白血病干/祖细胞具有抗白血病活性及其作用机制。
核心机制
奥希替尼通过共价结合CD34的C199和C177,干扰CD34与Src的相互作用,抑制SFK/STAT3信号通路,诱导CD34+细胞凋亡;同时存在CD34非依赖的SFK抑制途径。
主要证据
体外原代和细胞系凋亡实验、CRISPR敲除及突变回补、磷酸化蛋白质组学、PDX模型及两名CD34高表达AML患者的临床观察。
研究意义
揭示CD34作为靶点的可能性,为CD34高表达AML和CML患者提供治疗策略,并为EGFR抑制剂用于髓系白血病提供依据。

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

评估奥希替尼对CD34+白血病细胞凋亡的诱导作用

验证奥希替尼是否选择性杀伤CD34+白血病干/祖细胞。

从AML和CML患者分选CD34+细胞,用不同浓度奥希替尼处理,Annexin V/PI染色检测凋亡。

2

验证奥希替尼与CD34共价结合及关键半胱氨酸

确定奥希替尼是否直接结合CD34及结合位点。

使用生物素标记奥希替尼与重组CD34和细胞裂解液进行pulldown;MS鉴定结合位点;分子对接模拟。

3

验证CD34及C199/C177在奥希替尼效应中的必要性

确认CD34及其半胱氨酸位点是奥希替尼功能所必需。

用CRISPR-Cas9敲除CD34,再回补WT或C199S/C177S突变体,检测奥希替尼诱导的凋亡。

4

鉴定CD34相互作用激酶及下游信号通路

探讨奥希替尼共价结合CD34后如何影响细胞内信号。

通过IP-MS鉴定CD34互作蛋白,体外激酶实验验证Src和Lyn对Y329的磷酸化,检测SFK/STAT3活性。

5

评估奥希替尼在PDX模型和患者中的疗效

验证奥希替尼在体内的抗白血病效果及临床可行性。

PDX小鼠移植后给予奥希替尼,检测植入和生存;两名CD34高表达AML患者接受奥希替尼治疗。

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
奥希替尼MedChemExpressHY-15772
厄洛替尼MedChemExpressHY-50896
伊布替尼MedChemExpressHY-10997
柔红霉素MedChemExpressHY-13062A
萨拉卡替尼MedChemExpressHY-10234
StatticMedChemExpressHY-13818
坏死抑素-1MedChemExpressHY-15760
嘌呤霉素Merck/Millipore--
CD34抗体Abcamab81289
cleaved caspase-3抗体Cell Signaling Technology#9661
RIPK1抗体Cell Signaling Technology#3493
p-S166-RIPK1抗体Cell Signaling Technology#65746
MLKL抗体Cell Signaling Technology#14993
phospho-MLKL抗体Cell Signaling Technology#91689
EGFR抗体Abcamab52894
磷酸化Y1068-EGFR抗体Abcamab40815
Src抗体Proteintech60315
磷酸化Src抗体Cell Signaling Technology#6943
STAT3抗体Cell Signaling Technology#9139
磷酸化STAT3抗体Cell Signaling Technology#9145
AKT抗体Proteintech10176
磷酸化AKT抗体Cell Signaling Technology4056
ERK抗体Proteintech11257
磷酸化MAPK抗体Cell Signaling Technology#4370
Lyn抗体Proteintech60211
Flag抗体Cell Signaling Technology#14793
HRP标记链霉亲和素BeyotimeA0303
β-actin抗体Cell Signaling Technology#4970
Alexa Fluor 488二抗Invitrogen Molecular ProbesA11008
Alexa Fluor 555二抗Invitrogen Molecular ProbesA31572
重组人CD34蛋白Abcamab182830
重组人CD34蛋白Sino Biological10103
BeyoMag链霉亲和素磁珠BeyotimeP2151
坏死性凋亡诱导试剂盒TSZBeyotimeC1058
Caspase抑制剂Z-VAD-FMKBeyotimeC1202
抗人CD45抗体Invitrogen11045942
抗鼠CD45抗体Invitrogen12045182
抗人CD34抗体Invitrogen17034942
抗人CD33抗体Invitrogen48033742
NSG小鼠The Jackson LaboratoryRRID:BCBC_4142
TruSeq RNA样本制备试剂盒Illumina--
TruSeq DNA样本制备试剂盒Illumina--
NovaSeq平台----

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
原代细胞凋亡实验
CD34+细胞分选方法、纯度、培养条件;奥希替尼浓度梯度0.1-2 μmol/L;处理时间72小时;凋亡检测方法。
阅读提示:Materials and Methods: Patient samples and cells; Results: Figure 1 legend
结合实验
生物素标记奥希替尼的制备方法;重组CD34蛋白来源;孵育时间、温度;竞争实验使用的未标记奥希替尼浓度。
阅读提示:Materials and Methods: Reagents and antibodies; Results: Figure 4 legend
基因编辑
CRISPR-Cas9敲除效率;回补质粒的构建;WT和突变体CD34的表达水平;处理浓度和时间。
阅读提示:Materials and Methods: Reagents and antibodies; Results: Figure 4 legend
蛋白质组学
细胞处理浓度和时间;磷酸化肽段富集方法;质谱平台;数据分析软件。
阅读提示:Materials and Methods: Whole transcriptome RNA and target DNA sequencing and analysis; Results: Figure 3 legend
PDX模型
小鼠品系、亚致死照射剂量;植入细胞数量;处理方案;植入评估时间点。
阅读提示:Materials and Methods: AML and chronic myeloid leukemia patient-derived xenograft models; Results: Figure 7 legend