特比萘芬通过诱导dNTP耗竭和减少免疫抑制来预防结直肠癌的生长

Terbinafine prevents colorectal cancer growth by inducing dNTP starvation and reducing immune suppression

作者信息Li-Peng Hu, Wuqing Huang, Xu Wang, Chunjie Xu, Wei-Ting Qin, Dongxue Li, Guangang Tian, Qing Li, Yaoqi Zhou, Suyuan Chen, Hui-Zhen Nie, Yujun Hao, Jian Song, Xue-Li Zhang, Jan Sundquist, Kristina Sundquist, Jun Li, Shu-Heng Jiang, Zhi-Gang Zhang, Jianguang Ji
PMID35765243
期刊Mol Ther
发布时间2022-10-05
DOI10.1016/j.ymthe.2022.06.015

实验完整度

包含人群队列研究、多种小鼠模型(AOM/DSS、原位、APCmin/+)、细胞实验、机制验证(SQLE、G6PD、代谢)及FMT回补实验,证据层级丰富。

主要模型

结直肠癌细胞系HCT116、HT29、LoVo、DLD1、MC38 AOM/DSS诱导的CRC小鼠模型 原位CRC小鼠模型(MC38细胞) APCmin/+转基因小鼠模型 CRC患者来源异种移植瘤(PDX)模型

重点核对

特比萘芬剂量:AOM/DSS模型为20 mg/kg腹腔注射,原位和皮下模型为50 mg/kg FMT实验:来自未处理小鼠的粪便微生物群移植 MDSC清除:抗Ly6G抗体(25 μg,每3天腹腔注射) 代谢分析:13C标记葡萄糖示踪检测dNTP和R5P合成 G6PD抑制:6-AN和DHEA处理

摘要

现有证据表明,肠道真菌失调可能在结直肠癌(CRC)的发病机制中发挥关键作用。我们试图探索通过特比萘芬(一种已获批的抗真菌药物)逆转真菌失调是否可能抑制CRC的发展。一项基于瑞典人群的研究共确定了185名在CRC诊断后接受特比萘芬治疗的患者,发现与未接受特比萘芬治疗的患者相比,他们的死亡风险(风险比=0.50)和转移风险(风险比=0.44)降低。在多种CRC小鼠模型中,给予特比萘芬可降低真菌载量、真菌诱导的髓源性抑制细胞(MDSC)扩增和肿瘤负荷。来自未接受特比萘芬治疗的小鼠的粪便微生物群移植逆转了MDSC浸润并部分恢复了肿瘤增殖。机制上,特比萘芬通过降低烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)与还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)的比值,抑制葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)的活性,导致核苷酸合成中断、脱氧核糖核苷酸(dNTP)耗竭和细胞周期阻滞,从而直接损害肿瘤细胞增殖。总的来说,特比萘芬可以通过逆转真菌失调、抑制肿瘤细胞增殖、抑制真菌诱导的MDSC浸润和恢复抗肿瘤免疫反应来抑制CRC。

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
特比萘芬能否通过逆转肠道真菌失调和直接作用于肿瘤细胞来抑制结直肠癌的发展?
核心机制
特比萘芬通过抑制真菌诱导的MDSC扩增和直接靶向SQLE降低NADP+/NADPH比值,抑制G6PD活性,导致PPP和核苷酸合成中断、dNTP耗竭和细胞周期阻滞。
主要证据
基于瑞典人群队列研究显示特比萘芬降低CRC患者死亡和转移风险;多种小鼠模型(AOM/DSS、原位、APCmin/+)显示肿瘤负荷减少;细胞实验显示增殖抑制和细胞周期阻滞;FMT回补实验部分逆转抗肿瘤效果。
研究意义
特比萘芬可被重新用作CRC治疗的辅助药物,但需要进一步的随机临床试验证实。

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

人群队列研究

评估CRC诊断后全身使用特比萘芬与死亡和转移风险的关系

基于瑞典国家登记处数据,对185名CRC后使用特比萘芬的患者进行倾向评分匹配,使用时间依赖性Cox回归分析死亡和转移风险。

2

小鼠模型验证

在多种CRC小鼠模型中评估特比萘芬的抗肿瘤效果

使用AOM/DSS诱导、原位移植(MC38-luc)和APCmin/+小鼠模型,给予特比萘芬或载体,评估肿瘤数量、大小、组织学和生存期。

3

真菌景观和免疫分析

探究特比萘芬对肠道真菌组成和免疫细胞浸润的影响

检测粪便真菌载量、ITS测序分析真菌组成,流式细胞术分析肿瘤组织中MDSC、CD8+和CD4+细胞比例。

4

FMT回补实验

验证真菌在特比萘芬抗肿瘤效应中的作用

对特比萘芬处理的小鼠进行粪便微生物群移植(来自载体组或特比萘芬组),评估肿瘤负荷、MDSC和T细胞浸润。

5

体外细胞功能实验

评估特比萘芬对CRC细胞增殖的直接抑制作用

用不同浓度特比萘芬处理HCT116、HT29、LoVo和DLD1细胞,检测细胞活力、集落形成、细胞周期和核苷酸合成。

6

机制验证:SQLE和PPP

验证特比萘芬是否通过SQLE抑制PPP和核苷酸合成

通过shRNA敲低或过表达SQLE,检测G6PD活性、NADP+/NADPH比值、dNTP合成和细胞生长。

7

体内机制验证

验证MDSC清除和SQLE抑制在特比萘芬抗肿瘤效应中的作用

在APCmin/+小鼠中单独或联合使用抗Ly6G抗体和特比萘芬,评估肿瘤负荷和免疫指标;在原位模型中敲低SQLE并给予特比萘芬。

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
McCoy's 5A培养基文中未明确说明--
DMEM培养基文中未明确说明--
胎牛血清Gibco--
青霉素文中未明确说明--
链霉素文中未明确说明--
CCK-8试剂盒ShareBioSB-CCK8S
酶标仪TECANM1000 PRO
碘化丙啶文中未明确说明--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen11668019
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Invitrogen13778150
聚凝胺SigmaH9268
嘌呤霉素GibcoA1113802
TRIzol试剂Takara9109
PrimeScript RT-PCR试剂盒TakaraRR037A
SYBR Premix Ex TaqRoche04913914001
7500实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
Agilent 2100生物分析仪Agilent--
AMPure XP磁珠纯化系统Beckman Coulter--
TruSeq PE Cluster Kit v3-cBot-HSIllumina--
HiSeq X Ten测序平台Illumina--
Western blot裂解和提取缓冲液Thermo Fisher89900
抗cleaved-caspase-8抗体ImmunoWayYC0011
抗cleaved-caspase-3抗体ImmunoWayYC0027
抗cleaved-caspase-7抗体ImmunoWayYC0010
抗cleaved-caspase-1抗体ImmunoWayYC0002
抗gasdermin D抗体CST#46451
抗pMLKL抗体CST#37333
抗MLKL抗体CST#37705
抗β-actin抗体Abcamab8226
HRP标记的山羊抗小鼠二抗Jackson ImmunoResearch115-035-003
HRP标记的山羊抗兔二抗Jackson ImmunoResearch111-035-003
NCM通用抗体稀释液New Cell & Molecular BiotechWB500D
ECL化学发光试剂ShareBioSB-WB012
抗PCNA抗体CST13110
抗COX2抗体Abcamab179800
抗Gr-1抗体Invitrogen Antibodies14-5931-82
抗CD8抗体Cell Signaling98941
抗CD4抗体Cell Signaling25229
抗SQLE抗体Proteintech12544-1-AP
DAB显色底物CST8059
磷酸盐缓冲液BasalMediaB320KJ
牛血清白蛋白组分VBioFroxx4240GR250
U-13C标记葡萄糖CILCLM-1396-1
NADP+/NADPH检测试剂盒Biovision#K347
PicoProbe葡萄糖-6-磷酸脱氢酶活性检测试剂盒(荧光法)Biovision#K751
BCA蛋白定量试剂盒Pierce--
IV型胶原酶文中未明确说明--
Percoll分离液文中未明确说明--
抗CD45抗体eBioscience12-0451-82
7-AAD活细胞染料eBioscience00-6993-50
抗CD11b抗体BD Pharmingen17-0112-82
抗Gr-1抗体Biolegend108412
抗CD3抗体Biolegend100308
抗CD4抗体eBioscience11-0042-82
抗CD8抗体eBioscience17-0081-82
LSRFortessa流式细胞仪Becton Dickinson--

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
人群队列研究
纳入标准(CRC诊断时间、ICD-10代码),特比萘芬使用定义(全身/局部),结局定义,匹配变量,统计模型
阅读提示:Materials and methods: National population-based cohort study in Sweden
AOM/DSS模型
小鼠品系、性别、年龄、AOM剂量(10 mg/kg)、DSS浓度(2.5%)和周期、特比萘芬剂量(20 mg/kg)和给药方式(腹腔注射)
阅读提示:Materials and methods: AOM/DSS model
原位模型
细胞系(MC38-luc)、注射细胞数(5×10^5)、手术方法、特比萘芬剂量(50 mg/kg)、FMT方法
阅读提示:Materials and methods: Orthotopic mouse model
APCmin/+模型
小鼠基因型、年龄(6周龄)、特比萘芬剂量(20 mg/kg)、抗Ly6G抗体剂量(25 μg)和给药频率(每3天)、评估时间(20周龄)
阅读提示:Materials and methods: Apcmin/+ model
细胞实验
细胞系、培养基、特比萘芬浓度、处理时间、细胞接种密度、检测方法
阅读提示:Materials and methods: Cell culture, Cell viability assay, Cell-cycle assay, Colony formation assays
机制验证
SQLE敲低/过表达方法、G6PD抑制剂(6-AN和DHEA)浓度、NADP+/NADPH检测试剂盒、G6PD活性检测试剂盒、13C标记葡萄糖浓度和标记时间
阅读提示:Materials and methods: Cell transfection and RNA interference, Liquid chromatography-mass spectrometry analysis of cell metabolites, NADP+/NAPDH ratio, G6PD enzyme activity
免疫分析
组织处理、消化酶浓度、Percoll梯度、抗体克隆号和稀释度、流式分析仪器
阅读提示:Materials and methods: Flow cytometry