细胞间介导的吞噬死亡揭示了胰腺癌的进展机制

Cell-in-Cell-Mediated Entosis Reveals a Progressive Mechanism in Pancreatic Cancer

作者信息Jianlu Song, Ruiyuan Xu, Hui Zhang, Xuemin Xue, Rexiati Ruze, Yuan Chen, Xinpeng Yin, Chengcheng Wang, Yupei Zhao
PMID37657757
发布时间2023-12
DOI10.1053/j.gastro.2023.08.035

实验完整度

高

研究包含临床样本回顾性分析、细胞系体外实验、小鼠体内模型及单细胞转录组等多层级证据,并进行了功能验证(增殖、迁移、侵袭)和机制验证(NET1/RHOA/MLC2通路)。

主要模型

人PDAC肿瘤组织样本 BxPC-3和HPAF-II细胞系 KPC小鼠模型 裸鼠皮下及原位移植瘤模型 C57BL/6J小鼠同种移植模型

重点核对

悬浮培养诱导CIC形成:2-4×10^5细胞接种于6孔超低吸附板,6小时 单细胞测序:FACS分选DP细胞,使用10X Genomics平台,样本量及质控标准 裸鼠皮下移植:5×10^6 BxPC-3细胞,测量肿瘤体积和重量 原位移植:BxPC-3细胞注入胰腺,5-8周后处死,评估肝转移 NET1表达水平:通过Western blot和IHC验证,分组标准(低表达评分1-6,高表达8-12)

摘要

背景与目的:胰腺导管腺癌(PDAC)是一种致死性恶性肿瘤,具有高度瘤内异质性。目前缺乏针对PDAC的有效治疗方法。吞噬死亡(entosis)是一种由细胞间结构(CICs)介导的非凋亡性调节性细胞死亡形式,已在多种癌症中被报道。然而,吞噬死亡在PDAC进展中的作用仍不清楚。方法:通过免疫组织化学和免疫荧光染色评估CICs。通过悬浮培养诱导CICs的形成。通过荧光激活细胞分选和单细胞RNA测序,收集吞噬死亡形成细胞并分析其差异基因表达。使用细胞功能实验和小鼠模型研究恶性表型。通过回顾性分析建立吞噬死亡与PDAC之间的临床相关性。结果:吞噬死亡与PDAC患者的不良预后相关,并且在肝转移中比原发肿瘤更普遍。单细胞RNA测序结果显示,与亲本细胞相比,吞噬死亡形成细胞中多个癌基因上调。这些高吞噬细胞在体外和体内表现出更高的致癌特性。NET1,神经上皮细胞转化基因1,是一个与吞噬死亡相关的基因,在PDAC进展中起关键作用,并与不良结局相关。结论:吞噬死亡与PDAC进展相关,尤其是在肝转移中。NET1是一个新验证的吞噬死亡相关基因,也是不良预后的分子标志物。PDAC细胞通过吞噬死亡产生一个以NET1上调为标志的高侵袭性亚群,这可能驱动PDAC进展。

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
吞噬死亡在PDAC进展中的作用及其分子机制尚不清楚,本研究旨在探讨吞噬死亡在PDAC中的临床相关性及其驱动进展的机制。
核心机制
PDAC细胞通过吞噬死亡产生NET1上调的高侵袭性亚群,NET1通过激活RHOA/MLC2信号通路促进细胞增殖、迁移、侵袭、失巢凋亡抵抗和细胞竞争,从而驱动PDAC进展。
主要证据
临床样本中CICs与不良预后和肝转移相关;FACS分选的DP细胞在体外和体内表现出增强的恶性表型;NET1敲低或过表达影响RHOA/MLC2磷酸化及细胞功能;NET1过表达细胞在体内具有竞争优势。
研究意义
研究首次揭示吞噬死亡通过产生高竞争力细胞群体促进PDAC进展,靶向吞噬过程可能成为减轻PDAC进展的潜在治疗策略。

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

临床样本分析

评估CICs在PDAC组织中的存在及其与临床病理特征和预后的关系

对130例PDAC样本进行E-cadherin免疫组化染色和CICs定量,并分析CICs状态与生存的关系。

2

细胞系CIC形成能力检测

确定PDAC细胞系中CIC形成的主要机制是否为吞噬死亡

通过悬浮培养诱导9种PDAC细胞系CIC形成,并使用免疫荧光、透射电镜、时间-lapse显微镜等验证吞噬死亡特征。

3

单细胞转录组分析

鉴定吞噬死亡形成细胞(DP细胞)的基因表达变化

利用FACS分选BxPC-3细胞中的DP(EGFP+/mCherry+)亚群,进行scRNA-seq,分析差异表达基因。

4

功能验证

验证DP细胞的恶性表型是否增强

通过CCK-8、Transwell、失巢凋亡、成球实验评估DP细胞的增殖、迁移、侵袭、失巢凋亡抵抗及成球能力。

5

体内致瘤性评估

评估DP细胞在体内的致瘤性和转移能力

将DP细胞皮下或原位注射裸鼠及C57BL/6J小鼠,观察肿瘤生长、肝转移及生存。

6

NET1机制研究

探究NET1在吞噬死亡和PDAC进展中的作用

通过Western blot、定量PCR、细胞功能实验和小鼠模型,检测NET1敲低或过表达对RHOA/MLC2通路、细胞行为及体内肿瘤生长的影响。

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
青霉素-链霉素Life Technologies15140-122
无葡萄糖DMEM培养基Gibco11966025
高糖DMEM培养基Corning10-013-CMR
胎牛血清HyCloneSH30073.03
二甲亚砜SolarbioD8371
Y-27632MedChemExpressHY-10071
blebbistatinMedChemExpressHY-13441
necrosulfonamideMedChemExpressHY-100573
ferrostatin-1MedChemExpressHY-100579
Z-VAD-FMKMedChemExpressHY-16658B
concanamycin AMedChemExpressHY-N1724
LysoSensorYEASEN40767ES50
Hoechst 33342BeyotimeC1026
蔡司Cell Discoverer 7Zeiss--
环氧树脂812----
超薄切片机LeicaEM
JEM-1400 Plus透射电子显微镜Jeol--
BD FACSAria IIIBD Biosciences--
Amnis ImageStream X Mk IILuminex--
慢病毒EGFPGENECHEMLVCON137
慢病毒mCherryGENECHEMLVCON207
慢病毒萤火虫荧光素酶GENECHEMLVCON341
慢病毒NET1过表达GENECHEM81659-1
靶向NET1的shRNAGENECHEM112651-1
RNA快速纯化试剂盒Shanghai Yishan BiotechnologyES-RN001
PrimeScript RT试剂盒TakaraRR047A
SYBR Green预混液Applied BiosystemsA25742
SDS裂解液BeyotimeP0013G
蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物BeyotimeP1046
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0010
SDS-PAGE凝胶New Cell & Molecular BiotechP2012
硝酸纤维素膜PallP-N66485
预染蛋白markerBeyotimeP0069
SuperSignal West Pico化学发光底物Thermo Fisher Scientific34580
10X Chromium Next GEM单细胞5'试剂盒V210x Genomics--
细胞计数试剂盒-8DojindoCK04
Biotek Synergy H1酶标仪Biotek--
Transwell小室Corning3422
基质胶Corning354234
Annexin V-FITC/PI凋亡试剂盒ElabscienceE-CK-A254
Annexin V-PE/7-AAD凋亡试剂盒BD Biosciences556547
Attune NxT流式细胞仪Thermo Fisher Scientific--
DMEM/F12培养基Gibco11320033
表皮生长因子PeprotechAF-100-15
成纤维细胞生长因子Invitrogen13256-029
B27添加剂Invitrogen17504-044
CellTracker Red CMTPXShanghai Maokang BiotechnologyMX4109
CellTracker Green CMFDAShanghai Maokang BiotechnologyMX4107
6孔超低吸附板Corning3471
细胞离心涂片机Thermo ShandonCytospin
尼康AX/AX R共聚焦显微镜Nikon--
鬼笔环肽Abcamab176753
4',6-二脒基-2-苯基吲哚Abcamab104139
NET1抗体Proteintech28180-1-AP
E-cadherin抗体Proteintech20874-1-AP
P-cadherin抗体Proteintech13773-1-AP
vinculin抗体Proteintech66305-1-lg
RAC1抗体Proteintech24072-1-AP
CDC42抗体Proteintech10155-1-AP
磷酸化RAC1/CDC42抗体Cell Signaling Technology2461
RHOA抗体Proteintech10749-1-AP
磷酸化RHOA抗体Abcamab41435
MLC2抗体Proteintech10906-1-AP
磷酸化MLC2抗体Cell Signaling Technology3671
β-actin抗体Proteintech66009-1-lg
HRP标记山羊抗小鼠IgG(H+L)ProteintechSA00001-1
HRP标记山羊抗兔IgG(H+L)ProteintechSA00001-2
E-cadherin抗体Proteintech20874-1-AP
NET1抗体Proteintech28180-1-AP
β-catenin抗体Proteintech66379-1-Ig
cleaved caspase-3抗体Cell Signaling Technology9661
LAMP1抗体Abcamab24170
萤火虫荧光素酶抗体Abcamab21176
CoraLite488标记山羊抗小鼠IgG(H+L)ProteintechSA00013-1
CoraLite488标记山羊抗兔IgG(H+L)ProteintechSA00013-2
CoraLite594标记山羊抗小鼠IgG(H+L)ProteintechSA00013-3
CoraLite594标记山羊抗兔IgG(H+L)ProteintechSA00013-4
他莫昔芬----

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
临床样本分析
样本数量、CICs定量标准(至少10个HPF)、CICs阳性定义(平均CICs数/10HPF)
阅读提示:Methods: Patients and Tissue Specimens; Histologic Definition and Quantification of CICs; Figure 1
CIC形成实验
细胞接种密度(2-4×10^5)、超低吸附板规格(6孔)、诱导时间(6小时)、CIC计数标准(超过一半内化)
阅读提示:Methods: Entotic Cell-in-Cell Formation Assay; Figure 2
单细胞RNA测序
FACS分选DP细胞比例(约3%)、细胞数量(NC 2369, SP 1261, DP 1902)、质控标准(基因数、线粒体比例)、聚类参数
阅读提示:Methods: Double-Positive Cell Isolation and ImageStream Analysis; Data Processing and Analysis of scRNA-seq; Figure 3
体内实验
小鼠品系(BALB/c nude, C57BL/6J)、细胞数量(皮下5×10^6,原位5×10^6或1×10^6)、观察时间(皮下3周,原位5-8周)、肿瘤测量方法
阅读提示:Methods: Animal Studies; Figures 4, 7
NET1表达与功能
NET1抗体信息(Proteintech #28180-1-AP)、shRNA序列、转染方法、剂量(如抑制剂浓度)
阅读提示:Supplementary Table 6; Methods: Lentiviral Production and Infection; Figure 6