交感神经轴突生成促进腺样囊性癌进展

Sympathetic axonogenesis promotes adenoid cystic carcinoma progression

作者信息Chun-Hao Chen, Boris Reva, Nora Katabi, Avishai Wizel, Hongbo Xu, Alan L Ho, Luc G T Morris, Richard L Bakst, Anuraag S Parikh, Yotam Drier, Sylvie Deborde, Richard J Wong
PMID40272482
期刊J Exp Med
发布时间2025-07-07
DOI10.1084/jem.20242250

实验完整度

包含人类标本免疫荧光、体外增殖与共培养、两种原位PDX模型、药物/手术去神经、β2R敲低、批量及单细胞RNA-seq等多层级功能与机制验证。

主要模型

人类唾液腺ACC标本 AH43a和AH45b ACC PDX细胞 原位小鼠唾液腺(SMG/PG)PDX模型 交感神经节(SG)共培养体系

重点核对

交感神经密度及发芽的定量(TH+神经数/mm2) 去甲肾上腺素(NE)处理浓度及时间(体外增殖实验) 6-OHDA给药剂量及时间(100 mg/kg当天,250 mg/kg 48小时后) 普萘洛尔给药方式及剂量(腹腔注射10 mg/kg,每日,每周5天,饮水500 mg/liter) 手术交感神经切除术的确认(Horner's综合征)

摘要

神经是腺样囊性癌(ACC)微环境的组成部分。ACC与周围神经浸润(PNI)的强关联被认为是该疾病的标志。在人类唾液腺ACC中,我们识别出其他唾液腺肿瘤中未观察到的瘤内、小口径、无序的交感神经。去甲肾上腺素或交感神经节外植体在体外增强ACC增殖。两种新的原位ACC患者来源异种移植(PDX)模型重现ACC形态并显示交感神经支配。交感神经的药物或手术阻断降低ACC PDX生长。唾液腺ACC的批量RNA测序揭示去甲肾上腺素能神经发育特征与较差的患者生存期相关。转移性ACC病灶的神经特征基因表达水平低于原发性ACC。ACC中的交感神经支配不同于PNI,反映了由去甲肾上腺素能神经发育程序驱动的肿瘤轴突生成。这些程序支持ACC进展,与不良预后相关,并可被抑制作为一种治疗策略。

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
腺样囊性癌中观察到的小口径神经是否为肿瘤轴突生成而非传统意义上的周围神经浸润,以及交感神经是否促进ACC进展。
核心机制
ACC通过去甲肾上腺素能神经发育程序驱动交感神经轴突生成,释放的去甲肾上腺素激活肿瘤细胞β2-肾上腺素能受体(β2R),进而促进肿瘤细胞增殖和肿瘤生长。
主要证据
人类ACC标本显示TH+交感神经发芽;NE或交感神经节外植体增强ACC细胞增殖;两种原位PDX模型显示交感神经支配;药物或手术去交感神经或β2R敲低均降低PDX肿瘤生长;批量RNA-seq显示去甲肾上腺素能神经特征与较差生存相关。
研究意义
该研究发现ACC交感神经支配可被靶向,提示β-肾上腺素能阻滞剂等交感神经阻断策略可能作为ACC的治疗策略,值得在临床试验中进一步研究。

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

人类ACC标本神经特征分析

确定ACC中是否存在交感神经支配及其形态特征

对10例人唾液腺ACC和多种其他唾液腺肿瘤标本进行TH、VIP、NFH/Tubb3免疫荧光染色,并与H&E对比,量化瘤内大径TH+神经和神经发芽密度。

2

体外肾上腺素能刺激实验

验证去甲肾上腺素能否直接促进ACC细胞增殖

使用AH43a和AH45b ACC PDX细胞,进行MTT增殖实验,检测NE单独或联合普萘洛尔处理后的细胞活力;Western blot检测NE处理后信号通路(pERK、pCREB等)变化。

3

交感神经节共培养及条件培养基实验

在三维培养中验证交感神经释放的NE对ACC球体生长的影响

将小鼠交感神经节(SG)与ACC球体在Matrigel中共培养,或使用SG条件培养基处理,量化球体数量;用共聚焦显微镜观察神经突对球体的浸润;同时用ACC条件培养基处理SG,观察神经突生长。

4

原位PDX模型建立及生长评估

建立原位ACC PDX模型并比较不同微环境对肿瘤生长的影响

将AH43a和AH45b细胞注射至小鼠下颌下腺(SMG)、腮腺(PG)或侧腹,3周后通过大体观察、超声和生物发光成像测量肿瘤体积,并评估交感神经支配模式。

5

交感神经阻断实验

验证抑制交感神经能否抑制ACC肿瘤生长

使用化学去神经(6-OHDA)、手术颈交感神经切除术、β2R阻断剂普萘洛尔或CRISPR介导的β2R敲低(sgADRB2)处理携带原位ACC PDX的小鼠,比较肿瘤体积、肿瘤内NE浓度、TH+神经百分比和CD31+微血管密度。

6

转录组临床关联分析

评估交感神经相关基因表达特征与ACC患者生存及转移的关系

利用两个批量RNA-seq数据集和单细胞RNA-seq数据,计算去甲肾上腺素能神经发育等通路的IPAS评分,进行生存分析、原发与转移灶比较,以及NE运输和β2R下游通路的相关性分析。

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
Matrigel基质胶Corning--
DMEM培养基文中未明确说明--
Ham's F12营养混合物文中未明确说明--
胎牛血清文中未明确说明--
青霉素和链霉素文中未明确说明--
L-谷氨酰胺文中未明确说明--
非必需氨基酸文中未明确说明--
氢化可的松Stem Cell--
胰岛素-转铁蛋白-硒Gibco--
霍乱毒素Sigma-Aldrich--
人表皮生长因子Gibco--
ROCK抑制剂Y27632SelleckChem--
3T3-J2条件培养基Kerafast--
LentiCas9-EGFPAddgene63592
pU6-sgRNA EF1apuro-T2A-BFPAddgene60955
GentleMACS C管Miltenyi Biotec130-093-237
胶原酶IVWorthington Biochemical Corp.--
分散酶IISigma-Aldrich--
DNA酶IWorthington Biochemical Corp.--
Falcon 70微米细胞过滤器Corning352350
牛血清白蛋白Thermo Fisher Scientific--
6-羟基多巴胺Sigma-AldrichH4381
普萘洛尔Sigma-AldrichP0884
东莨菪碱Sigma-AldrichS0929
卡巴胆碱Sigma-AldrichC4382
MTT试剂(3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯基四氮唑溴盐)Sigma-AldrichM2128
抗坏血酸Sigma-AldrichA2218
RNeasy mini试剂盒Qiagen74704
qScript cDNA预混液Quantabio95048-100
PerfeCTa SYBR Green FastMix Low ROXQuantabio95074-012
ViiA7实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
Laemmli SDS缓冲液Thermo Fisher ScientificJ60660-AC
样品还原剂Thermo Fisher ScientificNP0009
4-15% Tris-甘氨酸凝胶Bio-Rad456-1086
聚偏二氟乙烯(PVDF)膜Bio-Rad170-4273
Odyssey DLx成像仪LI-COR--
Hoechst染料Thermo Fisher ScientificH1399
正常山羊血清MilliporeS26LITER
Triton X-100Thermo Fisher ScientificBP151-500
吐温20Thermo Fisher ScientificBP337-500
肝素BD306515
冷冻包埋剂Milestone Medical6703MILE01
10%缓冲福尔马林Thermo Fisher ScientificSF-100
Mowiol封片剂Sigma-Aldrich81381
35毫米玻璃底培养皿MatTekP35G-1.5-20-C
Pannoramic 250 Flash扫描仪3DHistech--
Pannoramic共聚焦扫描仪3DHistech--
ImageJ/Fiji软件National Institutes of Health--
Photoshop软件Adobe--
Vevo 2100小动物超声成像系统FUJIFILM VisualSonics Inc.--
IVIS Spectrum小动物活体成像系统PerkinElmer--
pLVX-EF1α-IRES-LucZsGreen1质粒文中未明确说明631982
Zeiss体视显微镜Zeiss--
Olympus SZ61体视显微镜Olympus--
Axio Observer Z1倒置显微镜Zeiss--
Leica SP8激光扫描共聚焦显微镜Leica microsystems--
96孔板Corning353910
24孔板Corning353047
异丙醇Thermo Fisher ScientificBP2618
抗NFH抗体Abcamab8135
抗VIP抗体Abcamab22736
抗CD31抗体Abcamab124432
抗TRPV1抗体Abcamab203103
抗S100抗体Abcamab52642
抗TH抗体文中未明确说明--
抗Tubb3抗体BioLegend801202
Alexa Fluor二抗InvitrogenA11034,
抗磷酸化ERK抗体Cell Signaling Technology9101
抗磷酸化RB抗体Cell Signaling Technology9308
抗磷酸化CREB抗体Cell Signaling Technology9198
抗磷酸化Bcl2抗体Cell Signaling Technology2827
抗磷酸化cJun抗体InvitrogenPA5-17890
抗GAPDH抗体MilliporeMAB374
IRDye800CW山羊抗兔抗体LI-COR925-32211
IRDye680RD山羊抗小鼠抗体LI-COR925-68070
GentleMACS Octo组织处理器Miltenyi Biotec130-096-427
GentleMACS M管Miltenyi Biotec--
0.22微米过滤器Nalgene596-3320
组织脱水机Leica--

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
人ACC标本神经分析
人ACC和对照肿瘤类型、样本量、TH+大径神经和神经发芽的定量标准(如/mm2)
阅读提示:Results 第一段及Figure1图注
体外增殖实验
NE处理浓度、时间、细胞接种密度(3×10^3/孔)、血清饥饿时间(24小时)、MTT孵育时间(4小时)
阅读提示:Materials and methods - MTT assay
交感神经节共培养
SG来源(NSG或NSG.B6-P0tdTomato)、ACC细胞数量(25-50细胞)、Matrigel体积(5μl)、共培养时间(7-10天)、球体计数方法
阅读提示:Materials and methods - SG co-culture
原位PDX模型
细胞注射量(5×10^4)、注射部位(SMG, PG, flank)、小鼠品系(NSG)、观察时间(3周)
阅读提示:Materials and methods - Animal experiments
去神经处理
6-OHDA剂量和时间(100 mg/kg当天,250 mg/kg 48h后)、普萘洛尔剂量(10mg/kg/天,5天/周)及饮水浓度(500mg/L)、手术步骤及确认(Horner's综合征)
阅读提示:Materials and methods - Animal experiments
β2R敲低
CRISPR敲低方法(lentiCas9-EGFP和pU6-sgRNA载体)、筛选方法(流式分选EGF+ BFP+)、验证(RT-PCR)
阅读提示:Materials and methods - ACC PDX models and cell culture
转录组分析
批量RNA-seq数据集(SRP109264, SRP096726, PRJNA601423, PRJNA287156)、IPAS评分计算、生存分析分组方法(最低P值)、单细胞RNA-seq数据库(GSE210171, phs003070.v1)
阅读提示:Materials and methods - Characterizing sympathetic-related pathways in bulk and single-cell RNA-seq of ACC