NTRK3抑制在促结缔组织增生性小圆细胞肿瘤中的治疗潜力

Therapeutic Potential of NTRK3 Inhibition in Desmoplastic Small Round Cell Tumor

作者信息Koichi Ogura, Romel Somwar, Julija Hmeljak, Heather Magnan, Ryma Benayed, Amir Momeni Boroujeni, Anita S Bowman, Marissa S Mattar, Inna Khodos, Elisa de Stanchina, Achim Jungbluth, Marina Asher, Igor Odintsov, Alifiani B Hartono, Michael P LaQuaglia, Emily Slotkin, Christine A Pratilas, Sean Bong Lee, Lee Spraggon, Marc Ladanyi
PMID33229458
发布时间2021-02-15
DOI10.1158/1078-0432.CCR-20-2585

实验完整度

包含体外细胞实验(ChIP、qPCR、报告基因、shRNA、药物处理)、体内PDX模型药效实验,以及患者样本IHC和表达分析,并进行功能验证和机制验证。

主要模型

JN-DSRCT-1细胞系 SK-DSRCT2细胞系(患者来源) DSRCT患者来源异种移植(PDX)模型 CHP100尤文肉瘤细胞系(对照)

重点核对

EWSR1-WT1嵌合转录因子的存在(通过RT-PCR和FISH验证) NTRK3和NTF3的表达水平 恩曲替尼处理剂量(体外IC50:JN-DSRCT-1 0.42 μM,SK-DSRCT-2 0.95 μM) 体内恩曲替尼给药方案(50 mg/kg,每日一次,每周5天) shRNA敲低NTRK3的效率

摘要

目的:促结缔组织增生性小圆细胞肿瘤(DSRCT)是一种发生于青少年和年轻人的高度致命的腹腔内肉瘤。DSRCT含有t(11;22)(p13:q12)易位,产生EWSR1-WT1嵌合转录因子,这是DSRCT的关键致癌驱动因子。EWSR1-WT1重塑全局基因表达网络,并激活异常表达的靶基因,共同介导肿瘤发生。EWSR1-WT1还激活神经基因表达程序。实验设计:在这些神经标志物中,我们发现神经营养性酪氨酸激酶受体3(NTRK3)的显著表达,这是一种可靶向的受体酪氨酸激酶。我们研究了EWSR1-WT1对NTRK3的调控及其在体外和体内的治疗潜力,后者使用新型患者来源的DSRCT模型。结果:我们发现EWSR1-WT1结合NTRK3上游并激活其转录。与其他主要的嵌合转录因子驱动的肉瘤相比,DSRCT中NTRK3 mRNA高表达,并且大多数DSRCT对NTRK3蛋白强烈免疫反应。值得注意的是,DSRCT中NTRK3激酶结构域mRNA的表达也高于具有NTRK3融合的癌症。通过RNAi沉默消除NTRK3表达可减少DSRCT细胞的生长,而使用恩曲替尼对NTRK3进行药理学靶向在DSRCT的体外和体内模型中均有效。结论:我们的结果表明,EWSR1-WT1直接激活DSRCT细胞中NTRK3的表达,DSRCT细胞的生长依赖于其表达和活性。恩曲替尼对NTRK3的药理学抑制可显著减少DSRCT细胞在体外和体内的生长,为临床评估NTRK3作为DSRCT治疗靶点提供了依据。

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
NTRK3是否受EWSR1-WT1直接转录调控,以及靶向NTRK3能否成为DSRCT的治疗策略。
核心机制
EWSR1-WT1直接结合NTRK3启动子区域并激活其转录,导致NTRK3过表达,NTRK3信号驱动DSRCT细胞增殖。
主要证据
通过ChIP-seq/qPCR验证结合,报告基因实验证实转录激活;在DSRCT细胞系中敲低NTRK3或使用恩曲替尼抑制增殖并降低ERK磷酸化;在三个PDX模型中恩曲替尼显著抑制肿瘤生长。
研究意义
为在DSRCT患者中临床评估NTRK3抑制剂(如恩曲替尼或瑞普替尼)提供临床前依据,支持针对转录性改变而非遗传性改变靶点的精准肿瘤学概念。

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

识别EWSR1-WT1的潜在靶基因

通过ChIP-seq和转录组分析,寻找EWSR1-WT1直接结合并上调的可成药靶点。

在JN-DSRCT-1和UF5细胞中进行ChIP-seq,并与表达谱数据交叉,利用OncoKB筛选可成药基因。

2

验证EWSR1-WT1对NTRK3的调控

验证EWSR1-WT1是否直接结合NTRK3启动子并激活其转录。

在JN-DSRCT-1和SK-DSRCT2中进行ChIP-qPCR;在HEK293T中过表达EWSR1-WT1检测NTRK3 mRNA;进行荧光素酶报告基因实验;用siRNA敲低EWSR1-WT1后检测NTRK3表达。

3

评估NTRK3在DSRCT中的表达

确定NTRK3在DSRCT肿瘤和细胞系中的表达水平。

使用Affymetrix芯片数据比较DSRCT与其他肉瘤的NTRK3表达;使用MSK-Fusion检测NTRK3激酶结构域表达;通过IHC检测NTRK3蛋白表达。

4

研究NTRK3信号通路的功能

确定NTRK3信号在DSRCT细胞中是否活跃及其对细胞生长的作用。

检测NTRK3和NTF3的表达及磷酸化;用NTF3刺激后检测ERK磷酸化和细胞生长;用NTRK抑制剂(恩曲替尼和瑞普替尼)处理细胞。

5

验证NTRK3在DSRCT生长中的必要性

通过遗传学方法确认NTRK3是DSRCT细胞生长所必需的。

使用两个shRNA敲低NTRK3,检测细胞活力和ERK磷酸化。

6

在体内模型中评估恩曲替尼的疗效

在患者来源的异种移植(PDX)模型中测试恩曲替尼的抗肿瘤活性。

建立三个DSRCT PDX模型,用恩曲替尼(50 mg/kg,每日一次)治疗,监测肿瘤生长。

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:F12培养基----
胎牛血清Atlanta Biologicals--
青霉素-链霉素----
RNAqueous-Micro总RNA提取试剂盒Ambion--
SuperScript VILO cDNA合成预混液ThermoFisher Scientific--
AmpliTaq Gold 360预混液ThermoFisher Scientific--
TaqMan基因表达预混液Applied Biosystems--
TaqMan探针Applied Biosystems--
StepOne实时PCR系统Applied Biosystems--
NTRK3抗体(C44H5)Cell Signaling Technology--
Agilent人启动子芯片Agilent Technologies--
pEZX-PG04质粒Genecopeia--
Secrete-Pair双荧光素酶检测试剂盒Genecopeia--
BioTek发光检测仪BioTek--
RIPA裂解液Cell Signaling Technology--
Complete蛋白酶抑制剂混合物Roche05892791001
PhosSTOP磷酸酶抑制剂Roche04906837001
DC蛋白定量试剂盒Bio-Rad--
Pierce Protein A/G磁珠Thermo Scientific--
Nupage 4-12% Bis-Tris小型凝胶Nupage--
NTRK3抗体(#3376)Cell Signaling Technology3376
AKT抗体(#4691)Cell Signaling Technology4691
p44/42 ERK抗体(#4695)Cell Signaling Technology4695
磷酸化AKT(Ser473)抗体(#4060)Cell Signaling Technology4060
磷酸化p44/42 ERK(Thr202/Tyr204)抗体(#4370)Cell Signaling Technology4370
磷酸化酪氨酸抗体(#9411)Cell Signaling Technology9411
GAPDH抗体(#2118)Cell Signaling Technology2118
抗兔二抗(#7074)Cell Signaling Technology7074
抗鼠二抗(#7076)Cell Signaling Technology7076
HA标签抗体Cell Signaling Technology--
WT1 C端抗体(#PA5-16879)ThermoFisherPA5-16879
胶原酶----
基质胶----
NOD/SCID gamma(NSG)小鼠Jackson Laboratory005557
恩曲替尼Selleckchem--
瑞普替尼Selleckchem--
重组人NTF3蛋白R&D Systems--
嘌呤霉素----
遗传霉素----
组织培养塑料器皿----
AlamarBlue试剂----
ApoOne均相Caspase 3/7活性检测试剂盒Promega--
蛋白酶抑制剂混合物EMD-Millipore Sigma--
RIPA缓冲液(10X)EMD-Millipore Sigma--
寡核苷酸Integrated DNA Technologies--

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(例如JN-DSRCT-1,SK-DSRCT2,LP9,CHP100);培养基(DMEM:F12)和添加剂(10% FBS,1%抗生素);CO2浓度(5%)和温度(37°C)
阅读提示:Methods: Cell culture and reagents
EWSR1-WT1结合验证
ChIP-qPCR的细胞数量和抗体浓度;NTRK3启动子区域(转录起始位点上游170bp处)
阅读提示:Results: Identification of NTRK3... 和 Figure 1B
基因表达检测
RNA提取方法(RNAqueous-Micro试剂盒);cDNA合成(SuperScript VILO);RT-qPCR的TaqMan探针和循环条件;内参基因(GAPDH)
阅读提示:Methods: RT-PCR 和 RT-qPCR
体外药物处理
恩曲替尼和瑞普替尼的浓度范围(如IC50:恩曲替尼在JN-DSRCT-1为0.42 μM,SK-DSRCT-2为0.95 μM);处理时间(未明确说明,但生长曲线实验持续数天)
阅读提示:Results: NTRK3 signaling is active... 和图4
体内药物处理
PDX模型的建立(NSG小鼠,皮下接种);恩曲替尼给药剂量(50 mg/kg)和频率(每日一次,每周5天);治疗持续时间(6周);肿瘤体积计算方法
阅读提示:Methods: Establishment of patient-derived... 和 Results: Entrectinib effectively... 以及图6
蛋白质检测
裂解缓冲液(RIPA)和蛋白酶/磷酸酶抑制剂;抗体稀释比例(如NTRK3 1:1000,pERK 1:2500);IP条件(1000 μg蛋白,NTRK3抗体1:50)
阅读提示:Methods: Lysate preparation, IP, and immunoblotting