Serglycin诱导破骨细胞生成并促进骨巨细胞瘤肿瘤生长

Serglycin induces osteoclastogenesis and promotes tumor growth in giant cell tumor of bone.

作者信息Yunfei He, Dongdong Cheng, Cheng Lian, Yingjie Liu, Wenqian Luo, Yuan Wang, Chengxin Ma, Qiuyao Wu, Pu Tian, Dasa He, Zhenchang Jia, Xianzhe Lv, Xue Zhang, Zhen Pan, Jinxi Lu, Yansen Xiao, Peiyuan Zhang, Yajun Liang, Qingcheng Yang, Guohong Hu
PMID34556636
发布时间2021-09-23
DOI10.1038/s41419-021-04161-1

实验完整度

包含体外破骨细胞分化实验、体内原位异种移植模型、临床样本分析及机制验证(co-IP、FAK磷酸化、CD44阻断)。

主要模型

GCTB原代基质细胞系(GCTB-1、GCTB-19) 小鼠原代骨髓细胞和RAW264.7单核细胞 患者来源的原位胫骨异种移植模型(NOD/SCID小鼠) 人GCTB组织芯片和血清样本

重点核对

GCTB-19细胞系在NOD/SCID小鼠中原位成瘤能力及TRAP+破骨细胞形成 SRGN敲低序列(shSRGN#2、#5)及效率验证 CD44中和抗体浓度(体外10 ng/mL,体内100 μg/只每隔一天)及处理时间 RANKL和M-CSF的使用浓度(均为25 ng/mL)及细胞分化条件 样本量(每组6只)和统计方法(Mann-Whitney U检验或非配对t检验)

摘要

骨巨细胞瘤是一种侵袭性溶骨性骨肿瘤,其特点是肿瘤内存在由肿瘤性基质细胞诱导并导致广泛骨破坏的破骨细胞样多核巨细胞。然而,GCTB中破骨细胞生成的病理过程机制尚未完全阐明。本文表明,肿瘤性基质细胞分泌的蛋白聚糖Serglycin在GCTB多核巨细胞形成和肿瘤发生中发挥关键作用。在GCTB肿瘤细胞和患者中观察到SRGN表达和分泌上调。基质细胞来源的SRGN促进单核细胞分化为破骨细胞。在患者来源的原位异种移植小鼠模型中,基质细胞中SRGN敲低抑制肿瘤生长和骨破坏。机制上,SRGN与单核细胞表面的CD44相互作用,从而激活粘着斑激酶,导致破骨细胞分化。重要的是,用中和抗体阻断CD44可减少多核巨细胞数量并抑制体内肿瘤发生。总之,我们的数据揭示了GCTB中多核巨细胞诱导的机制,并支持靶向CD44治疗GCTB的策略。

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
GCTB中基质细胞如何诱导破骨细胞样多核巨细胞形成及病理机制
核心机制
基质细胞分泌的SRGN与单核细胞表面CD44结合,激活FAK信号通路,促进破骨细胞分化
主要证据
体外实验显示SRGN促进骨髓细胞和RAW264.7破骨分化;患者来源原位异种移植模型证实SRGN敲低抑制多核巨细胞形成和肿瘤生长;临床组织芯片显示SRGN表达与FAK磷酸化正相关
研究意义
揭示GCTB多核巨细胞诱导的新机制,支持CD44靶向治疗GCTB的潜力,并提示SRGN作为诊断标志物的可能价值

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

建立GCTB原代细胞系和鉴定SRGN分泌

获取GCTB肿瘤基质细胞并检测分泌蛋白差异

从临床GCTB肿瘤分离原代基质细胞,进行质谱分泌组学分析,结合定量PCR和Western blot验证SRGN表达和分泌,并检测患者血清SRGN水平

2

体外验证SRGN促进破骨细胞分化

评估SRGN对单核/巨噬细胞向破骨细胞分化的影响

在GCTB-1和GCTB-19细胞中敲低SRGN,在hFOB1.19细胞中过表达SRGN,收集条件培养基处理小鼠骨髓细胞和RAW264.7,或直接用重组SRGN蛋白处理,进行破骨细胞分化实验

3

体内验证SRGN对多核巨细胞形成和肿瘤生长的作用

在动物模型中验证SRGN对GCTB肿瘤生长和骨破坏的功能

将GCTB-19细胞(对照或SRGN敲低)注射至NOD/SCID小鼠胫骨,通过生物发光成像、micro-CT和TRAP染色评估肿瘤负荷和骨破坏

4

鉴定SRGN受体及下游信号通路

确定SRGN促进破骨细胞分化所依赖的细胞表面受体和信号途径

通过免疫共沉淀和质谱鉴定SRGN结合蛋白,验证与CD44的结合;使用CD44中和抗体、CD44敲除细胞和FAK抑制剂检测FAK磷酸化及破骨细胞分化

5

体内靶向CD44抑制GCTB肿瘤生长

评估CD44中和抗体作为治疗策略的潜力

在GCTB-19原位小鼠模型中,肿瘤接种一周后腹腔注射CD44中和抗体或对照IgG,监测肿瘤生长、骨破坏和多核巨细胞数量

6

CD44靶向治疗的安全性初步评估

评估连续CD44中和抗体对健康小鼠的影响

健康小鼠腹腔注射CD44中和抗体或对照IgG持续4周,监测体重和血液成分

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
胶原酶B----
杜氏改良Eagle培养基----
α-MEM培养基----
胎牛血清----
青霉素----
链霉素----
小鼠RANKL重组蛋白Peprotech315-11
小鼠M-CSF重组蛋白Peprotech315-02
人SRGN重组蛋白Sino Biological13648-H08H
β-肌动蛋白抗体SigmaA2228
Flag抗体SigmaF1804
SRGN抗体Santa Cruzsc-374657
CD44抗体CST37259
His抗体CST12698
FAK抗体AbclonalA11531
磷酸化FAK抗体AbclonalAP0302
H3.3G34W抗体RevMAbRM263
CD44中和抗体Thermo Fisher Scientific14-0441-82
CD44中和抗体Bio X CellBE0039
地法替尼MedChemExpressHY-12289
蛋白A/G琼脂糖珠GE Life Sciences--
Orbitrap Velos Pro质谱仪Thermo Fisher Scientific--
IVIS Spectrum CT系统PerkinElmer--
vivaCT80 micro-CTScanco--
自动血液分析仪MindrayBC-2800 Vet
抗酒石酸酸性磷酸酶试剂盒Sigma387A
SRGN ELISA试剂盒USCNSEC869Hu
SDS上样缓冲液----

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
原代GCTB细胞分离
组织来源:上海第六人民医院手术样本;消化条件:1.5 mg/mL胶原酶B,37°C,3小时
阅读提示:Methods: Primary GCTB cell culture
破骨细胞分化实验
骨髓细胞来源:4-7周龄BALB/c小鼠;RANKL浓度25 ng/mL;条件培养基与α-MEN(含20% FBS)按1:3混合;重组SRGN浓度25 ng/mL
阅读提示:Methods: Osteoclastogenesis assays, Figure 2 legends
SRGN敲低/过表达
shRNA靶序列:CCAGGACTTGAATCGTATCTT(shSRGN#2)、ACATGGATTAGAAGAGGATTT(shSRGN#5);载体:pLKO.1-puro
阅读提示:Methods: Constructs and reagents
CD44敲除
sgRNA靶序列:AATGTAACCTGCCGCTACGC(sgCd44#1)、GGGAGGTGTTGGACGTGACG(sgCd44#3);载体:pX458
阅读提示:Methods: Constructs and reagents
体内动物实验
小鼠品系:4-5周龄雄性NOD/SCID;细胞注射量:1×10^7细胞/20 μL PBS/腿;每组6只;CD44中和抗体剂量:100 μg/只腹腔注射,每隔一天
阅读提示:Methods: Mouse experiments, Figure 3 and 6 legends
CD44中和实验(体外)
CD44中和抗体浓度10 ng/mL
阅读提示:Figure 4 legends, Supplementary Fig. S4
FAK抑制实验
Defactinib浓度2 μM
阅读提示:Supplementary Fig. S5H, I