细胞膜伪装蟾蜍灵靶向NOD2并克服胰腺癌的多药耐药

Cell membrane-camouflaged bufalin targets NOD2 and overcomes multidrug resistance in pancreatic cancer

作者信息Wei Zhang, Yibao Fan, Jinze Zhang, Dan Shi, Jiahui Yuan, Milad Ashrafizadeh, Wei Li, Man Hu, A M Abd El-Aty, Ahmet Hacimuftuoglu, Michael Linnebacher, Yongxian Cheng, Weiguang Li, Shuo Fang, Peng Gong, Xianbin Zhang
PMID37647746
发布时间2023-11
DOI10.1016/j.drup.2023.101005

实验完整度

包含体外细胞活力与死亡检测、体内原位异种移植模型、分子靶点验证(分子对接、Western blot、RNA-seq),以及机制研究(凋亡、焦亡、自噬),完整覆盖从功能到机制的验证。

主要模型

人胰腺癌细胞系MIA PaCa-2 人胰腺癌细胞系PANC-1 原位异种移植瘤模型(BALB/c裸鼠) 吉西他滨耐药细胞系GEM-MIA PaCa-2

重点核对

CBAP制备条件:PLGA与BA质量比为2:1,PNs与CMVs比例为1:0.5 CBAP处理浓度及时间:体外0.5 μM或0.05 μM处理24小时 体内给药方案:静脉注射1 mg/kg CBAP,联合50 mg/kg吉西他滨或25 mg/kg 5-FU,每周两次 动物模型:6周龄雄性BALB/c裸鼠,原位注射MIA PaCa-2细胞(5 μL 1×10^6细胞/μL)

摘要

目的:胰腺癌的多药耐药在临床治疗中构成重大挑战。蟾蜍灵(BA)是蟾蜍皮肤腺分泌物中的一种化合物,可能有助于克服这一问题。然而,严重的的心脏毒性迄今阻碍了其临床应用。因此,本研究旨在开发一种细胞膜伪装的负载蟾蜍灵的聚乳酸-乙醇酸纳米颗粒(CBAP),并评估其对抗胰腺癌化疗耐药的潜力。方法:通过心电图、体重、痛苦评分和小鼠筑巢行为评估CBAP的毒性。此外,在体外和体内研究了其抗肿瘤活性及潜在机制。结果:CBAP显著减轻了BA介导的急性心脏毒性,并增强了胰腺癌对多种临床药物(如吉西他滨、5-氟尿嘧啶和FOLFIRINOX)的敏感性。机制上,CBAP直接结合核苷酸结合寡聚化结构域蛋白2(NOD2),并抑制活化B细胞的核因子κB轻链增强子的表达。这抑制了负责癌细胞化疗耐药的ATP结合盒转运蛋白的表达。结论:我们的研究结果表明,CBAP直接抑制NOD2。将CBAP与标准治疗化疗药物联合是治疗胰腺癌的一种安全有效的策略。

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
如何克服胰腺癌的多药耐药并减少蟾蜍灵的心脏毒性?
核心机制
CBAP直接结合NOD2,抑制NF-κB活性,下调ABC转运蛋白(ABCB1、ABCG2和CFTR)表达,并阻断自噬流,从而逆转化疗耐药。
主要证据
体外细胞实验和原位异种移植模型显示CBAP增强吉西他滨和5-FU的抗肿瘤效果;分子对接和Western blot证明BA直接结合NOD2,抑制NF-κB通路。
研究意义
CBAP联合标准化疗是一种安全有效的胰腺癌治疗策略,为降低蟾蜍灵类药物的心脏毒性和克服耐药提供了新方法。

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BA逆转吉西他滨耐药的作用

验证BA在体外对胰腺癌细胞吉西他滨耐药的逆转作用及其体内毒性。

用不同浓度吉西他滨处理多种胰腺癌细胞系,评估IC50;用BA联合吉西他滨处理细胞,检测细胞死亡;在小鼠中腹腔注射BA评估毒性。

2

开发并表征细胞膜伪装纳米颗粒CBAP

制备并优化CBAP,验证其物理化学特性和细胞膜包被。

使用PLGA、TPGS等制备负载BA的PNs,用MIA PaCa-2细胞膜包被。优化PLGA浓度和PNs与CMVs比例;通过TEM、DLS、SDS-PAGE、Western blot和共聚焦显微镜等表征。

3

评估CBAP的安全性和体外抗肿瘤活性

验证CBAP是否降低BA毒性并增强胰腺癌细胞对化疗药物的敏感性。

用CCK-8、trypan blue、calcein-AM/PI评估细胞活力和死亡;用Annexin V-APC/PI评估凋亡;体内评估心脏毒性、肝肾功能。

4

评估CBAP在体内逆转多药耐药的效果

验证CBAP联合化疗在胰腺癌原位模型中的抗肿瘤效果和安全性。

建立MIA PaCa-2原位异种移植模型,静脉注射CBAP、吉西他滨、5-FU或联合治疗,测量肿瘤重量、体重和筑巢评分。

5

阐明CBAP逆转耐药的分子机制

鉴定BA的直接靶点及其调控的耐药相关信号通路。

通过分子对接预测NOD2为BA靶点;Western blot检测NOD2、NF-κB、ABC转运蛋白等表达;使用GSK717、PPQ-102等抑制剂验证通路;RNA-seq筛选差异表达基因。

6

验证自噬在CBAP逆转耐药中的作用

探究CBAP是否通过影响自噬流增强化疗敏感性。

使用Western blot检测LC3和p62水平,TEM观察自噬体,共聚焦显微镜分析自噬流,并使用CQ抑制自噬验证其增强吉西他滨细胞死亡的作用。

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
杜尔贝科改良 eagle 培养基HyCloneSH30243.01
胎牛血清AusGeneXFBS500-S
青霉素-链霉素Gibco15140-122
蟾蜍灵Selleck ChemicalsS7821
吉西他滨Selleck ChemicalsS1149
5-氟尿嘧啶Selleck ChemicalsS1209
奥沙利铂Selleck ChemicalsS1224
盐酸伊立替康Selleck ChemicalsS5026
左亚叶酸钙Selleck ChemicalsS2588
GSK717MedChemExpressHY-136555
PPQ-102MedChemExpressHY-14179
巴佛洛霉素 A1MedChemExpressHY-100558
氯喹二磷酸盐Sigma-AldrichC6628
细胞计数试剂盒-8MedChemExpressHY-K0301
Calcein-AM/PI双染试剂盒Yeasen40747ES76
Annexin V-APC/PI凋亡试剂盒ElabscienceE-CK-A217
聚乳酸-羟基乙酸共聚物----
D-α-生育酚聚乙二醇琥珀酸酯----
HT7800透射电子显微镜Hitachi--
Zetatronix 919Opptronix--
抗Galectin 3抗体ABclonalA11198
抗EPCAM抗体BeyotimeAF0141
抗COX IV抗体Cell Signaling4850
抗β-肌动蛋白-过氧化物酶抗体Sigma-AldrichA3854
抗NOD2抗体ABclonalA15992
抗ABCB1抗体Proteintech22336-1-AP
抗ABCG2抗体Proteintech27286-1-AP
抗CFTR抗体ABclonalA8386
抗Pdx1抗体Cell Signaling5679
抗PSPC-1抗体Proteintech16714-1-AP
抗NF-κB p65/RelA抗体ABclonalA19653
重组抗Lamin A+C抗体Abcamab133256
抗LC3B抗体ABclonalA19665
抗SQSTM1/p62抗体ABclonalA19700
抗DFNA5/GSDME抗体Abcamab215191
超灵敏增强化学发光试剂盒New Cell and Molecular BiotechP10300
MiniChemi 610化学发光成像系统Sage Creation Science--
Axio Vert. A1荧光显微镜Carl Zeiss--
DiOMeilunbioMB4239
DiIMeilunbioMB4240
DAPIBeyotimeC1002
NovoCyte流式细胞仪系统Agilent--
异氟烷----
汉密尔顿注射器----
Vicryl缝合线----
IR783AladdinI157644
AniView600多模式动物活体成像系统Biolight Biotechnology--
TRIzolThermo Fisher Scientific15596026
RFP-GFP-LC3质粒Addgene21074
Lipofectamine 3000Thermo Fisher ScientificL3000001
ECLIPSE Ti2共聚焦显微镜Nikon--
徕卡EM UC7超薄切片机Leica--
醋酸铀----
生物信号采集系统Yuyan Instruments--

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
细胞培养与耐药细胞建立
细胞系来源(CCTCC、JCRB)、培养条件(DMEM、10% FBS、37°C、5% CO2)、吉西他滨耐药细胞建立方法
阅读提示:Materials and methods 中的 Cell culture and reagents
CBAP纳米颗粒的制备与表征
PLGA浓度(2.5 mg/mL)、PNs与CMVs比例(1:0.5)、PLGA与BA质量比(2:1)、挤出膜孔径(200 nm)
阅读提示:Materials and methods 中的 Synthesis and Characterization of CBAP
体外抗肿瘤活性评估
细胞接种密度(96孔板4×10^3细胞/孔,6孔板7×10^5细胞/孔)、药物处理浓度(0.5 μM BA、0.05 μM CBAP、10 μM GEM等)和处理时间(24小时)
阅读提示:Materials and methods 中的 Evaluating the antitumor activity of therapeutics in vitro
体内动物模型与治疗
动物品系(BALB/c裸鼠)、性别(雄性)和周龄(6周)、细胞接种数量(原位5 μL 1×10^6细胞/μL,皮下100 μL 1×10^7细胞)、给药方案(静脉注射1 mg/kg CBAP,50 mg/kg GEM,25 mg/kg 5-FU,每周两次)、治疗时间(第4天开始,第40天处死)
阅读提示:Materials and methods 中的 Orthotopic xenograft model and subcutaneous xenograft model
分子机制验证
药物处理浓度(50 μM GSK717、10 μM PPQ-102、5 μM CQ、0.2 μM BAFA1)、处理时间(6、12、24小时)、Western blot抗体稀释度(1:1000等)、分子对接参数
阅读提示:Materials and methods 中的 Western blot, Molecular docking