FAPα激活的前药Z-GP-DAVLBH通过抑制AXL通路抑制骨肉瘤细胞的生长和肺转移

The FAP α -activated prodrug Z-GP-DAVLBH inhibits the growth and pulmonary metastasis of osteosarcoma cells by suppressing the AXL pathway

作者信息Geni Ye, Maohua Huang, Yong Li, Jie Ouyang, Minfeng Chen, Qing Wen, Xiaobo Li, Huhu Zeng, Pei Long, Zepei Fan, Junqiang Yin, Wencai Ye, Dongmei Zhang
PMID35530139
发布时间2022-03
DOI10.1016/j.apsb.2021.08.015

实验完整度

包含体外细胞实验(增殖、凋亡、迁移侵袭、EMT、机制验证)、体内异种移植瘤模型和肺转移模型,以及AXL敲低和过表达的功能验证,证据层级丰富。

主要模型

人骨肉瘤细胞系SJSA-1 人骨肉瘤细胞系143B BALB/c裸鼠骨肉瘤原位异种移植瘤模型

重点核对

Z-GP-DAVLBH在FAPα阳性细胞中的水解效率,通过LC-MS检测 Z-GP-DAVLBH对细胞活力、凋亡、迁移和侵袭的影响,使用MTT、Annexin V-FITC和Transwell实验 AXL通路蛋白磷酸化水平的变化,通过Western blot检测 AXL敲低或过表达对Z-GP-DAVLBH效果的影响 体内肿瘤生长和肺转移情况,通过肿瘤体积、重量和H&E染色评估

摘要

骨肉瘤是一种具有高度增殖和侵袭特性、高肺转移率和不良预后的骨肿瘤。化疗是骨肉瘤治疗的主要手段。目前,尚无批准用于骨肉瘤治疗的分子靶向药物,特别是对伴有肺转移的骨肉瘤的有效药物。据报道,成纤维细胞激活蛋白α(FAPα)在骨肉瘤中上调,并与骨肉瘤的进展和转移密切相关,表明靶向FAPα的药物可能是骨肉瘤的一种有前景的治疗策略。在本研究中,我们报道了FAPα激活的长春碱前药Z-GP-DAVLBH在体外和体内对FAPα阳性骨肉瘤细胞具有有效的抗肿瘤活性。Z-GP-DAVLBH抑制骨肉瘤细胞的生长并诱导其凋亡。重要的是,它还降低了骨肉瘤细胞的迁移和侵袭能力,逆转了上皮间质转化(EMT),并在体内抑制了骨肉瘤异种移植瘤的肺转移。在机制上,Z-GP-DAVLBH抑制了AXL/AKT/GSK-3β/β-catenin通路,从而抑制骨肉瘤细胞的生长和转移扩散。这些发现表明,Z-GP-DAVLBH是治疗FAPα阳性骨肉瘤(尤其是伴有肺转移的骨肉瘤)的一种有前景的药物。

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
Z-GP-DAVLBH能否抑制骨肉瘤的生长和肺转移,其作用机制是什么?
核心机制
Z-GP-DAVLBH通过抑制AXL/AKT/GSK-3β/β-catenin通路,抑制骨肉瘤细胞增殖、EMT和肺转移。
主要证据
体外实验显示Z-GP-DAVLBH抑制骨肉瘤细胞增殖、诱导凋亡、抑制迁移侵袭和EMT,并降低AXL磷酸化及下游信号;体内实验显示Z-GP-DAVLBH抑制原位异种移植瘤生长和肺转移,并逆转EMT。
研究意义
Z-GP-DAVLBH有望成为治疗FAPα阳性骨肉瘤(尤其是肺转移性骨肉瘤)的新型药物,支持其临床开发。

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

检测FAPα表达和前药水解

验证Z-GP-DAVLBH能否被FAPα阳性骨肉瘤细胞特异性水解。

通过Western blot检测FAPα在骨肉瘤细胞和成骨细胞中的表达;将Z-GP-DAVLBH与细胞共孵育,用LC-MS测定DAVLBH浓度计算水解率。

2

评估细胞增殖和周期

检测Z-GP-DAVLBH对骨肉瘤细胞增殖和细胞周期的影响。

通过MTT法检测细胞活力;通过集落形成实验检测克隆形成能力;通过流式细胞术分析细胞周期分布;通过Western blot检测细胞周期相关蛋白。

3

评估细胞凋亡和线粒体膜电位

检测Z-GP-DAVLBH是否诱导骨肉瘤细胞凋亡及其线粒体途径。

通过Annexin V-FITC/PI双染流式检测凋亡;通过JC-1染色检测线粒体膜电位;通过Western blot检测凋亡相关蛋白(PARP、caspase等)。

4

评估细胞迁移和侵袭

检测Z-GP-DAVLBH对骨肉瘤细胞迁移和侵袭能力的影响。

通过Transwell迁移和侵袭实验测定细胞迁移和侵袭能力;通过细胞粘附实验测定细胞与纤连蛋白的粘附能力。

5

评估EMT标志物

检测Z-GP-DAVLBH对骨肉瘤细胞EMT的影响。

通过RT-PCR、免疫荧光和Western blot检测上皮标志物(E-cadherin、ZO-1)和间质标志物(N-cadherin、Vimentin、Slug、ZEB1)的表达。

6

研究AXL通路机制

验证Z-GP-DAVLBH抑制骨肉瘤恶性行为是否通过AXL通路。

通过Western blot检测AXL、AKT、GSK-3β、β-catenin及其磷酸化水平;通过siRNA敲低和过表达AXL,观察对Z-GP-DAVLBH效果的影响。

7

体内药效评估

评估Z-GP-DAVLBH对骨肉瘤异种移植瘤生长和肺转移的影响。

建立骨肉瘤原位异种移植瘤模型,尾静脉注射Z-GP-DAVLBH,测量肿瘤体积和重量,通过H&E染色评估肺转移灶,通过IHC和IF检测相关蛋白表达。

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Invitrogen--
胎牛血清ExCell Bio--
青霉素-链霉素HyClone--
周细胞培养基ScienCell Research Laboratories--
遗传霉素TargetMol--
Z-GP-DAVLBH----
去乙酰长春碱单酰肼----
二甲基亚砜Sigma--
长春碱Selleck Chemicals--
他拉波他Selleck Chemicals--
MTTSigma--
胰蛋白酶消化Gibco--
结晶紫Sigma--
乙醇Sigma--
碘化丙啶染色液Beyotime Biotechnology--
核糖核酸酶A----
BD FACSCanto™流式细胞仪BD Biosciences--
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒Beyotime Biotechnology--
线粒体膜电位检测试剂盒(JC-1)Beyotime Biotechnology--
RIPA裂解液----
磷酸酶抑制剂Roche--
蛋白酶抑制剂混合物Roche--
BCA蛋白定量试剂盒Pierce--
彩色预染蛋白分子量标准GenStarM221
p-AXL抗体R&D systemAF2228
FAPα抗体R&D systemAF3715
AXL抗体Cell Signaling Technology8661
p-AKT抗体Cell Signaling Technology4060
AKT抗体Cell Signaling Technology4691
p-histone H3抗体Cell Signaling Technology53348
CDC2抗体Cell Signaling Technology9116
CDC25C抗体Cell Signaling Technology4688
CHK2抗体Cell Signaling Technology3440
cyclin B1抗体Cell Signaling Technology12231
Ki67抗体Cell Signaling Technology9449
GAPDH抗体Cell Signaling Technology5174
E-钙黏蛋白抗体Cell Signaling Technology3195
N-钙黏蛋白抗体Cell Signaling Technology4061
ZO-1抗体Cell Signaling Technology13663
Slug抗体Cell Signaling Technology9585
PARP抗体Cell Signaling Technology9532
cleaved PARP抗体Cell Signaling Technology5625
caspase-3抗体Cell Signaling Technology14220
cleaved caspase-3抗体Cell Signaling Technology9664
caspase-9抗体Cell Signaling Technology9508
cleaved caspase-9抗体Cell Signaling Technology20750
GSK-3β抗体Cell Signaling Technology9315
p-GSK-3β抗体Cell Signaling Technology5558
β-连环蛋白抗体Cell Signaling Technology8480
活化β-连环蛋白抗体Cell Signaling Technology8814
p-β-连环蛋白抗体Cell Signaling Technology5651
波形蛋白抗体InvitrogenMA516409
纤连蛋白Corning--
Transwell板Corning--
基质胶Corning--
E.Z.N.A.总RNA提取试剂盒IOmega Bio-Tek--
Transcriptor第一链cDNA合成试剂盒Bimake--
SYBR Green I预混液Bimake--
LightCycler 480实时荧光定量PCR仪Roche--
Lipofectamine™ 3000转染试剂Invitrogen--
倒置显微镜(IX70)Olympus--
DAB显色试剂盒Pierce--
牛血清白蛋白Sigma--
Triton X-100Sigma--
DAPISigma--
激光扫描共聚焦显微镜(LSM 800)ZEISS--

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
细胞系来源和培养条件(如SJSA-1和143B来自ATCC,U2-OS和MNNG/HOS来自中国科学院细胞库),培养基、血清和抗生素浓度。
阅读提示:Materials and methods 2.1 Cells and cell culture
前药水解实验
Z-GP-DAVLBH和DAVLBH的浓度(10 μmol/L)、孵育时间(2 h)、talabostat处理条件、LC-MS分析参数。
阅读提示:Materials and methods 2.2 Hydrolysis of the prodrug mediated by FAPα-positive osteosarcoma cells in vitro
细胞活力检测
细胞密度(4×10^3/孔)、处理时间(24、48、72 h)、MTT浓度(5 mg/mL)和检测波长(595 nm)。
阅读提示:Materials and methods 2.3 Cell viability assay
细胞凋亡检测
细胞处理时间、凋亡检测试剂盒的使用(Annexin V-FITC/PI)、流式细胞仪设置。
阅读提示:Materials and methods 2.6 Apoptosis assay
迁移和侵袭实验
Transwell板规格(24孔,8 μm孔径)、细胞密度(2×10^4/孔)、处理时间(24 h)、Matrigel浓度(2.5 mg/mL,30 μL)。
阅读提示:Materials and methods 2.10 Cell migration and invasion assay
Western blot
抗体稀释度(1:500–1:1000)、蛋白上样量、电泳和转膜条件、曝光时间。
阅读提示:Materials and methods 2.8 Western blotting analysis
动物实验
小鼠品系(BALB/c裸鼠)、性别、周龄(4-6周)、细胞接种浓度(4×10^7 cells/mL)、每只接种体积(50 μL)、给药剂量(2 mg/kg)、给药频率(隔天一次)、治疗时间(SJSA-1为20天,143B为22天)。
阅读提示:Materials and methods 2.13 Animal study