糖皮质激素矛盾地促进T细胞急性淋巴细胞白血病和胸腺细胞中的类固醇抵抗

Glucocorticoids paradoxically facilitate steroid resistance in T cell acute lymphoblastic leukemias and thymocytes

作者信息Lauren K Meyer, Benjamin J Huang, Cristina Delgado-Martin, Ritu P Roy, Aaron Hechmer, Anica M Wandler, Tiffaney L Vincent, Paolo Fortina, Adam B Olshen, Brent L Wood, Terzah M Horton, Kevin M Shannon, David T Teachey, Michelle L Hermiston
PMID31687977
发布时间2020-02-03
DOI10.1172/JCI130189

实验完整度

高

包含患者样本、细胞系、小鼠模型和PDX的体外及体内实验,并使用CRISPR敲除、shRNA敲低、RNA-seq和BH3 profiling等功能及机制验证。

主要模型

CCRF-CEM细胞系 原发性T-ALL患者样本及PDX 小鼠胸腺细胞 NSG小鼠移植瘤模型

重点核对

在IL-7存在下,DEX处理后IL-7Rα表达上调 STAT5B敲除后BCL-2上调被消除 RUX或ABT-199可恢复DEX敏感性 IL-7诱导的DEX抵抗与早期胸腺细胞发育阶段相关

摘要

糖皮质激素(GCs)是T细胞急性淋巴细胞白血病(T-ALL)患者治疗的核心组成部分,尽管GC抵抗是T-ALL中一个强烈的负面预后指标,但GC抵抗的机制仍然知之甚少。利用来自儿童肿瘤协作组(COG)T-ALL临床试验AALL1231中患者的前线诊断样本,我们证明当细胞在IL-7(一种对正常T细胞功能至关重要且在白血病发生中具有公认作用的细胞因子)存在下培养时,三分之一的原发性T-ALL对GCs耐药。我们证明,在这些T-ALL和不同群体的正常发育胸腺细胞中,GCs通过促进IL-7受体(IL-7R)表达上调而矛盾地诱导其自身耐药。在IL-7存在下,这增强了下游信号转导,导致STAT5转录输出增加和促生存蛋白BCL-2上调。总之,我们表明IL-7在正常胸腺细胞发育中介导GC抵抗的内在生理机制,该机制在T-ALL亚群的白血病发生过程中保留,并可通过靶向抑制IL-7R/JAK/STAT5/BCL-2轴而逆转。

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
IL-7介导的糖皮质激素抵抗在T-ALL和正常胸腺细胞中的机制是什么?
核心机制
DEX通过GR上调IL-7Rα表达,增强IL-7R/JAK/STAT5信号,尤其是STAT5B介导的BCL-2上调,从而拮抗DEX诱导的凋亡。
主要证据
在CCRF-CEM细胞中,DEX处理增加IL-7Rα表达和STAT5活性,STAT5B敲除或JAK抑制逆转耐药;在患者样本和PDX中,早期胸腺细胞样T-ALL在IL-7存在下表现出DEX耐药,且BCL-2上调;体内移植瘤模型中,DEX联合RUX提高生存期。
研究意义
发现IL-7介导的GC抵抗是发育程序性的,并可能在T-ALL中保留,提示联合JAK或BCL-2抑制剂可提高GC疗效,减少GC剂量和毒性。

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

验证患者样本中IL-7诱导的DEX抵抗

评估原发性T-ALL样本在IL-7存在下对DEX的敏感性,并验证JAK抑制的作用。

将73例COG AALL1231诊断样本用DEX和/或RUX处理,测量细胞活力。

2

在CCRF-CEM细胞中建立模型系统

确定CCRF-CEM细胞系能否模拟患者样本中的IL-7诱导的DEX抵抗,并验证JAK抑制和靶点特异性。

用IL-7和DEX处理CCRF-CEM细胞,检测活力;使用JAK1/2抑制剂RUX、JAK3抑制剂tofacitinib和JAK2抑制剂CHZ868处理。

3

阐明GC诱导IL-7R表达的机制

确定DEX是否通过GR直接上调IL-7Rα,以及是否影响GR功能。

检测DEX处理后的IL7RA转录和蛋白表达,使用CHX抑制翻译;进行RNA-seq分析GR靶基因;检测GR表达和磷酸化。

4

验证STAT5信号在耐药中的作用

评估DEX诱导的IL-7R上调是否增强JAK/STAT5信号和转录活性。

检测p-STAT5水平,用STAT5报告基因,进行GSEA分析。

5

确定STAT5B和BCL-2作为下游介质

鉴定STAT5B介导的DEX耐药候选基因,并验证BCL-2的功能。

用CRISPR敲除STAT5A/B,进行RNA-seq差异表达分析;通过BH3 profiling和ABT-199处理评估BCL-2功能;用shRNA敲低BCL-2和ARHGEF3验证功能。

6

评估正常胸腺细胞中的IL-7诱导DEX抵抗

确定IL-7是否在正常胸腺细胞亚群中介导DEX抵抗,并验证机制是否保守。

分离小鼠胸腺细胞,体外DEX和IL-7处理,检测活力、IL-7Rα和BCL-2表达;体内DEX处理小鼠后分析胸腺细胞亚群。

7

将耐药表型与T-ALL发育阶段关联

评估早期胸腺细胞基因特征是否与IL-7诱导的DEX抵抗相关。

对76例原发性T-ALL样本进行RNA-seq聚类,分选早期和晚期样本,用PDX进行体外药敏实验和信号通路分析;进行体内移植瘤实验。

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----
胎牛血清----
地塞米松MilliporeSigmaD4902
鲁索替尼SelleckchemS1378
托法替布SelleckchemS5001
CHZ868MedKoo407137
ABT-199(维奈克拉)ApexBioA8194
重组人IL-7Peprotech200-07
重组鼠IL-7Peprotech217-17
Hoechst 33258Molecular ProbesH3569
NE-PER试剂盒Thermo Fisher Scientific78833
抗STAT5A抗体Abcamab32043
抗STAT5B抗体Abcamab178941
抗GR抗体Cell Signaling Technology12041
抗p-GR (Ser211)抗体Cell Signaling Technology4161
抗β-actin抗体Cell Signaling Technology3700
抗p84抗体GenetexGTX70220
Odyssey成像系统LI-COR Biosciences--
RNeasy Mini试剂盒QIAGEN--
SuperScript III试剂盒Thermo Fisher Scientific--
TaqMan探针Applied Biosystems--
QuantStudio 5实时PCR仪Applied Biosystems--
抗人IL-7Rα抗体BioLegend351315
抗鼠IL-7Rα抗体Tonbo Biosciences20-1271
抗p-STAT5 (Tyr694)抗体BD BiosciencesBDB612599
抗BIM抗体Cell Signaling Technology2933
抗人BCL-2抗体Life Technologies, Thermo Fisher ScientificA15796
抗鼠BCL-2抗体BioLegend633509
抗细胞色素C抗体BioLegend612310
pGL4.52[luc2P/STAT5 RE/hygro]载体PromegaE4651
Lipofectamine 3000转染试剂Life Technologies, Thermo Fisher Scientific--
ONE-Glo荧光素酶检测系统Promega--
HiSeq 2500Illumina--
NextSeq 500Illumina--
TRIzolThermo Fisher Scientific--
TruSeq RNA Exome RNA试剂盒Illumina--
Amaxa Cell Line Nucleofector试剂盒CLonzaVACA-1004
Amaxa Nucleofector II设备Lonza--
NSG小鼠The Jackson Laboratory--
地塞米松磷酸钠--NDC
鲁索替尼饲料Incyte--
GraphPad Prism 8GraphPad Software--

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
患者样本处理
原代T-ALL样本的体外培养条件,包括IL-7浓度(25 ng/ml)、DEX浓度(2.5 μM)和处理时间(48小时)
阅读提示:Methods: In vitro viability assays; Figure 1
细胞系实验
CCRF-CEM细胞系的培养条件,IL-7和DEX浓度,RUX浓度,处理时间
阅读提示:Methods: Cell culture; Figure 1
基因编辑
CRISPR-Cas9敲除IL-7Rα、STAT5A/B的方法,包括sgRNA序列,电转条件
阅读提示:Methods: CRISPR/Cas9 genome editing
分子检测
qPCR和Western blot的抗体货号、引物序列、试剂盒(如RNeasy)
阅读提示:Methods: Western blot analysis; qPCR
动物模型
DEX和RUX的给药剂量、途径(DEX腹腔注射7.5mg/kg/天,RUX饲料),治疗开始时的外周血原始细胞比例(1%),动物品系
阅读提示:Methods: Preclinical trial; Figure 6F