细胞间黏附分子-1通过增加ABCB1在膜上的组装抑制获得性TMZ耐药胶质瘤对TMZ的化疗敏感性

Intercellular adhesion molecule-1 suppresses TMZ chemosensitivity in acquired TMZ-resistant gliomas by increasing assembly of ABCB1 on the membrane

作者信息Xin Zhang, Yingying Tan, Tao Li, Dashan Tan, Bin Fu, Mengdi Yang, Yaxin Chen, Mengran Cao, Chenyuan Xuan, Qianming Du, Rong Hu, Qing Wang
PMID38924997
发布时间2024-09
DOI10.1016/j.drup.2024.101112

实验完整度

包含体外TMZ耐药细胞模型、体内异种移植瘤和原位瘤模型、患者数据库分析,以及基因敲除/过表达、蛋白互作和脂筏分离等机制验证。

主要模型

TMZ耐药人胶质瘤细胞系(U87R、U251R、T98GR、U138R、U118R、A172R) U251R和GL261R异种移植瘤模型(裸鼠和C57BL/6J小鼠)

重点核对

TMZ耐药细胞中ICAM1的表达水平及其在细胞膜上的定位 ICAM1敲低或敲除后TMZ处理的细胞活力和增殖变化 ICAM1调控的ABCB1在细胞膜上的表达及其对TMZ细胞内积累的影响 moesin的磷酸化状态和ICAM1/moesin/ABCB1复合物在脂筏中的组装

摘要

目的:尽管采取了积极治疗,胶质瘤的复发仍不可避免,导致临床结局不理想。对这一现象的一个合理解释是胶质瘤细胞在积极治疗(如TMZ治疗)后发生的表型改变。然而,这些变化背后的潜在机制尚不清楚。方法:采用TMZ化疗耐药模型评估细胞间黏附分子-1(ICAM1)在体内外的表达。通过敲除和过表达技术研究ICAM1在调节TMZ化疗耐药中的潜在作用。此外,利用多种分子生物学方法研究了ICAM1介导的TMZ化疗耐药的机制,并随后分离脂筏蛋白以研究ICAM1作用的细胞亚组分。结果:获得性TMZ耐药(TMZ-R)神经胶质瘤模型在TMZ-R胶质瘤细胞中增强了细胞间黏附分子-1(ICAM1)的产生。此外,我们观察到抑制ICAM1后TMZ-R胶质瘤增殖显著抑制,这归因于TMZ在细胞内积累的增加。我们的发现提供了证据支持ICAM1(一种促炎标志物)在促进TMZ耐药细胞膜上ABCB1表达中的作用。我们阐明了ICAM1调节磷酸化moesin,导致膜上ABCB1表达增加的机制途径。此外,我们的研究揭示了ICAM1对moesin的调节有助于仅在膜的脂筏上组装ABCB1。结论:我们的研究结果表明ICAM1是TMZ耐药胶质瘤的重要介质,靶向ICAM1可能为增强TMZ治疗胶质瘤的疗效提供新策略。

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
ICAM1在获得性TMZ耐药胶质瘤中是否发挥作用及其潜在机制是什么?
核心机制
ICAM1通过其胞内域与moesin相互作用,促进moesin磷酸化激活,进而帮助ABCB1在细胞膜脂筏上组装,增强TMZ外排,导致TMZ耐药。
主要证据
TMZ-R细胞和异种移植瘤中ICAM1高表达;ICAM1敲低/敲除增强TMZ敏感性并减少TMZ外排;IP和ELISA-IP显示ICAM1与moesin结合,且ICAM1调控moesin磷酸化及ABCB1膜表达;脂筏分离实验显示ICAM1/moesin/ABCB1复合物富集于脂筏。
研究意义
靶向ICAM1可能为增强TMZ对胶质瘤的疗效提供新策略,改善TMZ耐药患者的预后。

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

TMZ耐药模型建立与ICAM1表达检测

确定TMZ耐药细胞中ICAM1是否上调,并验证其临床相关性。

通过逐步递增TMZ浓度诱导建立TMZ-R细胞系,并通过异种移植瘤建立体内耐药模型;检测ICAM1 mRNA和蛋白表达,分析公共数据库(CGGA、GLASS、TCGA)中复发患者ICAM1表达与生存的关系。

2

ICAM1功能验证(敲低/敲除)

验证ICAM1是否影响TMZ耐药细胞的增殖和对TMZ的敏感性。

在TMZ-R细胞中通过shRNA或CRISPR-Cas9敲低/敲除ICAM1,检测细胞活力、克隆形成和体内肿瘤生长。

3

ICAM1结构域功能分析

确定ICAM1哪个结构域(胞外、跨膜、胞内)负责介导TMZ耐药。

构建ICAM1截短突变体(全长、ED、TC、TM),转染TMZ-R细胞,检测细胞增殖和ICAM1膜定位。

4

TMZ积累和外排检测

验证ICAM1是否通过影响TMZ的细胞内积累和外排来调节耐药。

检测ICAM1敲低/过表达或突变后细胞内TMZ浓度,并通过Rhodamine 123积累实验评估外排功能。

5

ABCB1膜表达调控机制研究

探究ICAM1是否通过调控ABCB1膜表达影响TMZ外排,以及moesin是否参与其中。

检测ICAM1调控下ABCB1总表达和膜表达的变化;通过IP、ELISA-IP和脂筏分离实验验证ICAM1/moesin/ABCB1复合物的组装及moesin磷酸化。

6

体内验证

验证ICAM1敲低或敲除在体内是否增强TMZ的抗肿瘤效果。

建立U251R异种移植瘤和GL261R原位瘤模型,敲低/敲除ICAM1,给予TMZ治疗,评估肿瘤生长和ICAM1/ABCB1表达。

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Keygen--
胎牛血清----
替莫唑胺Selleck Chemicals IncS1237
佛波醇12-十四酸酯13-乙酸酯Sigma-AldrichP8139
植物血凝素MedChemExpressHY-N7038
多西环素MedChemExpress--
ExFect转染试剂Vazyme Biotech--
聚凝胺MCE--
ICAM1抗体Proteintech10831-1-AP
ABCB1抗体Proteintech22336-1-AP
Moesin抗体Proteintech16495-1-AP
磷酸化Moesin(558)抗体Abcamab177943
GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
γH2AX抗体Beijing biosynthesis biotechnologybsm-52163R
keyFluor 488和568二抗Keygen Biotech--
QuickCut™ Xho I限制酶Taraka1635
QuickCut™ BamH I限制酶Taraka1605
QuickCut™ EcoR I限制酶Taraka1611
ICAM1 ELISA试剂盒Jinyibai Biological TechnologyJEB-10163
ULTRARIPA®脂筏提取试剂盒FunakoshiF015
蛋白A/D-琼脂糖Beyotime--
用于免疫沉淀的抗兔IgGVazymeRA1008-01
TMB显色液BeyotimeP0209
终止液BeyotimeP0215
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0010
D-荧光素PerkinElmer--
IVIS Lumina成像系统Xenogen--
NanoZoomer 2.0 RS数字切片扫描仪Hamamatsu Photonics--

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
TMZ耐药细胞建立
初始TMZ浓度(IC50的1/10)、浓度递增倍数(2倍)、每浓度处理时间(15-21天)、总诱导时间(3-9个月)
阅读提示:Materials and methods: The establishment of TMZ-R model
细胞培养
细胞系来源、培养基(DMEM+10%FBS)、培养条件(37°C、5%CO2)、耐药细胞维持TMZ浓度(20 μM)
阅读提示:Materials and methods: Cell culture
ICAM1敲低/敲除
shRNA/sgRNA序列、转染试剂(ExFect)、转染时间(24h)、筛选方法
阅读提示:Materials and methods: Plasmid construction, lentivirus production, knockdown, overexpression assay and transduction
TMZ敏感性检测
TMZ浓度(0-2000 μM)、处理时间(48h)、检测方法(MTT、克隆形成)
阅读提示:Figure legends: Fig. 2C-F
体内实验
动物品系、细胞注射数量、分组、TMZ给药剂量(5 mg/kg)、给药频率(每周3次,共3周)、肿瘤测量方法
阅读提示:Materials and methods: In vivo study