伊马替尼通过靶向表观遗传激活的PDGFC信号提高胰腺癌对吉西他滨的敏感性

Imatinib facilitates gemcitabine sensitivity by targeting epigenetically activated PDGFC signaling in pancreatic cancer

作者信息Yin-Hao Shi, Qiong-Cong Xu, Ying-Qin Zhu, Zhi-De Liu, Guang-Yin Zhao, Qi Liu, Xi-Yu Wang, Jie-Qin Wang, Xiang Xu, Qiao Su, Jia-Ming Lai, Chen-Song Huang, Xiao-Yu Yin
PMID36384875
期刊Mol Ther
发布时间2023-02-01
DOI10.1016/j.ymthe.2022.11.004

实验完整度

包含体外细胞模型、体内异种移植模型和PDX模型,以及机制验证(ChIP、western blot)和功能验证(IC50、增殖、凋亡)等多个独立证据层级

主要模型

BxPC-3和CFPAC-1吉西他滨耐药细胞系 BALB/c裸鼠皮下异种移植模型 B-NDG小鼠PDX模型

重点核对

PDGFC高表达与吉西他滨耐药的相关性 P300介导的H3K27乙酰化对PDGFC转录的调控 PDGFR-PI3K-AKT信号通路在PDGFC介导耐药中的作用 伊马替尼与吉西他滨联合治疗的协同效应

摘要

胰腺导管腺癌(PDAC)是一种预后不良的恶性肿瘤。基于吉西他滨的化疗已成为其治疗的主要方式之一。然而,吉西他滨耐药频繁发生,导致PDAC治疗失败。血小板衍生生长因子(PDGF)及其受体在癌症进展和化疗耐药中发挥重要作用。我们旨在研究血小板衍生生长因子C(PDGFC)在耐药PDAC中的生物学功能和治疗意义。我们的研究表明,PDGFC在吉西他滨耐药的PDAC中异常高表达。沉默PDGFC表达可增强吉西他滨对PDAC的治疗效果。机制上,PDGFC的转录由H3K27乙酰化介导,PDGFC通过激活PDGFR-PI3K-AKT信号通路促进吉西他滨耐药。PDGFR抑制剂伊马替尼可抑制PDGFR通路。伊马替尼和吉西他滨在治疗PDAC中具有协同作用,伊马替尼可显著增强吉西他滨在耐药PDAC患者来源异种移植模型中的抗肿瘤效果。总之,PDGFC是吉西他滨耐药PDAC的潜在预测因子。伊马替尼抑制PDGFR激活以促进PDAC对吉西他滨的敏感性。伊马替尼和吉西他滨的联合治疗方案有望转化为治疗PDGFC相关吉西他滨耐药患者的临床试验。

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
PDGFC在吉西他滨耐药PDAC中的生物学功能及治疗意义是什么?
核心机制
P300介导的H3K27乙酰化激活PDGFC转录,PDGFC通过结合PDGFR激活下游PI3K-AKT信号通路,从而促进吉西他滨耐药。
主要证据
体外细胞实验(IC50、增殖、克隆形成、凋亡)和体内异种移植及PDX模型证实PDGFC敲低或伊马替尼抑制PDGFR可增强吉西他滨敏感性;ChIP和western blot验证表观遗传调控及信号通路。
研究意义
PDGFC可作为吉西他滨耐药PDAC的预测标志物,伊马替尼联合吉西他滨的联合方案有望用于治疗PDGFC高表达的耐药患者。

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

鉴定吉西他滨耐药相关基因

筛选在吉西他滨耐药PDAC细胞中异常高表达且与预后相关的候选基因。

分析BxPC-3和CFPAC-1耐药细胞的转录组数据,与GEO和TCGA数据集交叉,并验证PDGFC在耐药细胞和组织中的表达及与预后的相关性。

2

研究PDGFC异常表达的调控机制

探究吉西他滨耐药PDAC中PDGFC高表达的表观遗传机制。

检测PDGFC启动子区H3K27ac富集,使用P300抑制剂C646及P300敲低验证其对PDGFC表达的影响,并通过ChIP验证H3K27ac富集变化。

3

体外验证PDGFC对吉西他滨敏感性的影响

确定PDGFC表达水平是否影响PDAC细胞对吉西他滨的敏感性。

在吉西他滨耐药细胞系中敲低PDGFC或给予重组人PDGF-CC蛋白,检测IC50、细胞增殖、克隆形成和凋亡变化。

4

体内验证PDGFC敲低对吉西他滨敏感性的影响

评估PDGFC敲低在体内是否能增强吉西他滨的抗肿瘤作用。

将稳定敲低PDGFC的耐药细胞皮下接种裸鼠,给予吉西他滨治疗,检测肿瘤体积、重量以及Ki67、PDGFC、p-AKT表达和凋亡。

5

阐明PDGFC促进耐药的信号通路及伊马替尼的阻断效应

验证PDGFC是否通过PDGFR-PI3K-AKT通路促进耐药,并评估伊马替尼能否阻断该通路。

敲低PDGFC后检测PDGFR、PI3K、AKT磷酸化水平及凋亡相关蛋白;使用伊马替尼处理耐药细胞,检测PDGFR和下游信号变化。

6

评估伊马替尼与吉西他滨联合用药的协同效应

确定伊马替尼与吉西他滨联合治疗耐药PDAC细胞的协同效果。

在耐药细胞中检测不同给药方案的联合指数(CI),以及细胞活力、克隆形成和凋亡变化。

7

PDX模型验证伊马替尼联合吉西他滨的抗肿瘤作用

在PDX模型中验证伊马替尼联合吉西他滨对耐药PDAC的治疗效果。

将PDAC患者肿瘤组织植入B-NDG小鼠构建PDX模型,传代后移植至裸鼠,给予伊马替尼和/或吉西他滨治疗,检测肿瘤生长和分子标志物。

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
RPMI 1640培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
吉西他滨Topscience--
伊马替尼MedChemExpress--
重组人PDGF-CC蛋白Abcamab84066
抗H3K27ac抗体DiagenodeC15410174
抗PDGFC抗体Abcamab93899
抗Ki67抗体Abcamab156956
抗PIK3CA抗体Proteintech67071-1-Ig
抗β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology4970
抗组蛋白H3抗体Cell Signaling Technology4499
抗磷酸化PDGFRα抗体Cell Signaling Technology2992
抗磷酸化PDGFRβ抗体Cell Signaling Technology2227
抗AKT抗体Cell Signaling Technology4691
抗磷酸化AKT抗体Cell Signaling Technology4060
抗PARP抗体Cell Signaling Technology9532
抗剪切PARP抗体Cell Signaling Technology5625
抗caspase3抗体Cell Signaling Technology14220S
抗剪切caspase3抗体Cell Signaling Technology9664S
抗caspase9抗体Cell Signaling Technology9508
抗剪切caspase9抗体Cell Signaling Technology7237
抗兔IgG辣根过氧化物酶标记二抗Cell Signaling Technology7071
抗小鼠IgG辣根过氧化物酶标记二抗Cell Signaling Technology7076
SimpleChIP酶法染色质免疫沉淀试剂盒Cell Signaling Technology--
Eastep凝胶和PCR纯化试剂盒--LS1022
2× ChamQ通用SYBR qPCR预混液Vazyme--

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
耐药细胞系建立
耐药细胞系构建方法:先用100 nM吉西他滨处理24小时,重复8次,浓度逐步升至1000 nM,全程约9个月
阅读提示:Materials and methods: Establishment of gemcitabine-resistant cell lines
体外实验
PDGFC敲低或重组蛋白处理的浓度和时间、吉西他滨处理浓度(1或1.5 μM)、IC50测定条件
阅读提示:Results: PDGFC promotes GEM resistance of PDAC cells in vitro; Figure legends
动物实验
小鼠品系和性别(BALB/c雌性裸鼠,4周龄)、细胞接种量(未明确)、吉西他滨剂量25 mg/kg腹腔注射每3天一次、共24天
阅读提示:Materials and methods: Animal experiments; Results: Inhibition of PDGFC expression
PDX模型
PDX建模细节(肿瘤碎片大小3 mm³、植入部位、传代代数)、药物剂量(吉西他滨25 mg/kg腹腔注射,伊马替尼100 mg/kg口服每天)、治疗周期24天
阅读提示:Materials and methods: Animal experiments; Results: Imatinib and gemcitabine in PDX model
联合用药
联合指数计算方法、给药方案(同时给药优于序贯)、药物浓度范围
阅读提示:Results: The PDGFR inhibitor imatinib and gemcitabine; Figures 6 and S6