胰腺RECK失活促进癌症形成、上皮-间质转化和转移

Pancreatic RECK inactivation promotes cancer formation, epithelial-mesenchymal transition, and metastasis

作者信息Tomonori Masuda, Akihisa Fukuda, Go Yamakawa, Mayuki Omatsu, Mio Namikawa, Makoto Sono, Yuichi Fukunaga, Munemasa Nagao, Osamu Araki, Takaaki Yoshikawa, Satoshi Ogawa, Kenji Masuo, Norihiro Goto, Yukiko Hiramatsu, Yu Muta, Motoyuki Tsuda, Takahisa Maruno, Yuki Nakanishi, Toshihiko Masui, Etsuro Hatano, Tomoko Matsuzaki, Makoto Noda, Hiroshi Seno
PMID37712427
发布时间2023-09-15
DOI10.1172/JCI161847

实验完整度

包含动物模型(KRC、KPRC)、谱系追踪、细胞系体外功能实验(迁移、侵袭、转移)、RNA-Seq及临床样本分析等多个独立证据层级,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

Ptf1a-Cre; LSL-KrasG12D; Reckfl/fl (KRC) 小鼠 Ptf1a-Cre; LSL-KrasG12D; Trp53fl/+; Reckfl/fl (KPRC) 小鼠 KRC小鼠来源的Reck缺失PDAC细胞系 人类PDAC组织样本

重点核对

小鼠品系:Ptf1a-Cre、LSL-KrasG12D、Reckfl/fl、Trp53fl/+、LSL-Rosatd-tomato 细胞移植:2×10^5细胞经脾注射,14天后观察肝转移 MMP抑制剂浓度:GM6001(30μM)处理48小时 基因表达分析:RNA-Seq使用3个KRC小鼠来源的细胞系,转染对照或RECK表达载体 人类样本:TCGA数据中PDAC患者RECK高表达组(n=75)与低表达组(n=76)的生存比较

摘要

RECK在多种人类癌症中下调;然而,RECK失活如何影响致癌作用仍不清楚。我们在胰腺导管腺癌(PDAC)小鼠模型中解决了这个问题,发现胰腺Reck缺失显著增强了具有间质表型的PDAC的自发形成,同时伴有肝转移增加和生存期缩短。谱系追踪显示,胰腺Reck缺失诱导PDAC细胞发生上皮-间质转化(EMT),在小鼠中产生炎症性癌症相关成纤维细胞样细胞。将Reck缺失的PDAC细胞脾内移植导致大量间质表型的肝转移,而RECK的重新表达显著减少了转移并将PDAC肿瘤表型转变为上皮型。一致地,在人类PDAC中,低RECK表达与低E-钙黏蛋白表达、低分化、转移和不良预后相关。在PDAC细胞中重新表达RECK可下调MMP2和MMP3,同时E-钙黏蛋白增加,EMT促进转录因子减少。一种MMP抑制剂重现了RECK对E-钙黏蛋白和EMT促进转录因子表达及侵袭活性的影响。这些结果确立了RECK作为胰腺肿瘤抑制因子的真实性,提供了对其潜在机制的见解,并支持RECK可能作为人类PDAC的重要治疗效应物的观点。

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
RECK失活如何影响胰腺癌的发生、上皮-间质转化(EMT)和转移?
核心机制
RECK通过下调MMP2和MMP3,减少E-钙黏蛋白降解,从而上调E-钙黏蛋白表达,抑制EMT和转移。
主要证据
在KRC和KPRC小鼠模型中,胰腺Reck缺失增加PDAC形成和肝转移;谱系追踪显示EMT发生;RECK重新表达降低迁移、侵袭和转移;GM6001处理再现RECK的效应;临床样本显示RECK与E-钙黏蛋白表达相关。
研究意义
确立RECK作为胰腺肿瘤抑制因子,并提示RECK可作为人类PDAC的重要治疗效应物。

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

人类PDAC中RECK表达与临床病理特征关联分析

评估RECK表达水平与PDAC分化、转移及预后的关系

利用TCGA数据及人类PDAC组织免疫组化分析RECK mRNA和蛋白表达,并与临床病理参数进行相关性分析。

2

小鼠模型中胰腺Reck缺失对PDAC形成的影响

验证RECK缺失是否促进Kras驱动的PDAC形成

构建KRC (Ptf1a-Cre; LSL-KrasG12D; Reckfl/fl)和KC对照小鼠,观察PDAC发生率、生存率和组织学特征。

3

小鼠模型中RECK缺失对自发肝转移的影响

检测RECK缺失是否促进PDAC自发肝转移

比较KRC和KC小鼠以及KPRC和KPC小鼠的肝转移发生率。

4

谱系追踪验证EMT及iCAF样细胞来源

确定诱导的间质细胞是否源于胰腺上皮细胞

使用tdTomato标记Ptf1a系细胞,免疫荧光染色检测上皮和间质标志物。

5

体外功能实验验证RECK对PDAC细胞迁移、侵袭和转移的影响

检验RECK是否以细胞自主方式抑制迁移、侵袭和转移

从KRC小鼠PDAC中建立细胞系,转染对照或RECK表达载体,进行伤口愈合、Matrigel侵袭和脾移植转移实验。

6

转录组分析鉴定RECK调控的基因和通路

揭示RECK抑制EMT和转移的分子机制

对对照和RECK重新表达的PDAC细胞进行RNA-Seq,并进行GSEA分析。

7

MMP抑制剂验证MMP在RECK功能中的介导作用

确认RECK通过下调MMP(特别是MMP2和MMP3)来上调E-cadherin并抑制EMT

用广谱MMP抑制剂GM6001处理Reck-null PDAC细胞,检测E-cadherin蛋白和EMT转录因子mRNA水平及侵袭活性。

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----
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
胶原酶DRoche--
gentleMACS组织解离器Miltenyi Biotec--
聚凝胺----
杀稻瘟菌素S----
石蜡----
伊红----
阿尔辛蓝----
Hoechst 33342Thermo Fisher Scientific--
ABC试剂盒Vector Laboratories--
DAB显色试剂盒Dako--
RIPA裂解缓冲液----
SDS上样缓冲液Nacalai Tesque09499-14
PVDF膜Bio-Rad1704156
Trans-Blot Turbo转印系统Bio-Rad--
Blocking One封闭液Nacalai Tesque03953-95
Super Signal West Pico PLUS化学发光底物Thermo Fisher Scientific34577
Amersham Imager 600成像仪GE Life Sciences--
AK47明胶酶谱试剂盒Cosmo Bio--
RNeasy试剂盒QIAGEN--
ReverTra Ace qPCR RT试剂盒Toyobo--
SYBR GreenRoche--
LightCycler 96实时荧光定量PCR仪Roche--
GM6001R&D Systems--
BioCoat Matrigel侵袭小室----
CytoSelect 24孔细胞迁移和侵袭检测试剂盒(8 μm),比色法,组合装Cell BiolabsCBA-100
BxPC-3ATCCCRL-1687
PANC-1ATCCCRL-1469
MIA PaCa-2ATCCCRL-1420
AsPC-1ATCCCRL-1682
PK45PRIKEN Cell BankRCB2141
PK45HRIKEN Cell BankRCB1973
PK8RIKEN Cell BankRCB2700
PK59RIKEN Cell BankRCB1901
KP-4RIKEN Cell BankRCB1005
hTert HPNEATCC--
小鼠抗RECK抗体----
兔抗CK19抗体Abcamab52625
兔抗Rb(磷酸化S780)抗体Abcamab47763
兔抗Ki67抗体Abcamab1667
兔抗E-钙黏蛋白抗体Cell Signaling Technology3195
兔抗N-钙黏蛋白抗体Cell Signaling Technology13116
兔抗Zeb1抗体Sigma-AldrichMPA027524
兔抗纤连蛋白抗体Abcamab2413
兔抗αSMA抗体Abcamab5694
兔抗IL-6抗体Abcamab6672
兔抗NF-κB p65抗体Cell Signaling Technology4764s
兔抗PDGFRβ抗体Abcamab23914
小鼠抗波形蛋白抗体Santa Cruz Biotechnologysc-6260 AC
山羊抗RFP抗体Rockland200-101-379
山羊抗兔二抗Vector LaboratoriesBA-1000
山羊抗豚鼠二抗Vector LaboratoriesBA-7000
马抗小鼠二抗Vector LaboratoriesBA-2000
CF647山羊抗小鼠二抗Biotium20262
CF488A驴抗小鼠二抗Biotium20014
驴抗山羊Alexa Fluor 555二抗Thermo Fisher ScientificA21432
山羊抗小鼠Alexa Fluor 488二抗Thermo Fisher ScientificA11001
山羊抗兔Alexa Fluor 555二抗Thermo Fisher ScientificA21428
驴抗兔Alexa Fluor 488二抗Thermo Fisher ScientificA21206
驴抗小鼠Alexa Fluor 488二抗Thermo Fisher ScientificA32766
小鼠抗β-肌动蛋白抗体Thermo Fisher ScientificMA1140
兔抗MMP2抗体Cell Signaling Technology40994
兔抗MMP3抗体Cell Signaling Technology14351
兔抗MMP9抗体Abcamab38898
HRP标记的二抗Cell Signaling Technology7074/7076

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
小鼠模型构建
小鼠品系:Ptf1a-Cre、LSL-KrasG12D、Reckfl/fl、Trp53fl/+、LSL-Rosatd-tomato;背景:混合背景;年龄:观察至60周
阅读提示:Methods: Animal experiments
人类样本分析
TCGA数据中RECK mRNA表达值;免疫组化样本:RECK高表达组(n=40)与低表达组(n=28);生存分析时间框架:400天
阅读提示:Methods: Clinical samples
细胞培养与处理
细胞系:人PDAC细胞系(BxPC-3, PANC-1等);培养条件:DMEM+10%FBS;GM6001浓度:30μM;处理时间:48小时
阅读提示:Methods: Human PDAC cell lines, MMP inhibition assay
迁移和侵袭实验
伤口愈合实验:划痕后24小时;侵袭实验:Matrigel,22小时(RECK重新表达)或36小时(GM6001处理),细胞数2×10^5
阅读提示:Methods: Wound healing assay, Invasion assay
转移实验
细胞数:2×10^5;注射部位:脾;观察时间:14天;小鼠品系:C57BL/6
阅读提示:Methods: Metastasis assay
RNA-Seq分析
细胞系:3个独立KRC来源的细胞系;转染:对照或RECK表达载体;分析软件:STAR、RSEM、edgeR;GSEA版本:4.2.2
阅读提示:Methods: Gene expression analysis