靶向表观遗传调控胆固醇合成作为头颈鳞状细胞癌的治疗策略

Targeting epigenetic modulation of cholesterol synthesis as a therapeutic strategy for head and neck squamous cell carcinoma.

作者信息Xing Xu, Jun Chen, Yan Li, Xiaojie Yang, Qing Wang, Yanjun Wen, Ming Yan, Jianjun Zhang, Qin Xu, Yan Wei, Wantao Chen, Xu Wang
PMID33986254
发布时间2021-05-13
DOI10.1038/s41419-021-03760-2

实验完整度

结合体外细胞实验、代谢组学、RNA-seq和ChIP-seq等多组学分析,以及异种移植瘤动物模型,涵盖功能验证和机制验证。

主要模型

CAL27细胞系 HN6细胞系 CAL27异种移植瘤模型 HN6异种移植瘤模型

重点核对

EZH2抑制剂(EPZ6438)处理浓度和时长 SQLE抑制剂(特比奈芬)给药剂量和联合方案 体外细胞实验的细胞系选择(CAL27、HN6等) 动物实验的给药剂量(EPZ6438 200mg/kg,特比奈芬60mg/kg)和给药方式(口服) 化合物浓度及溶剂对照(如DMSO)

摘要

组蛋白甲基转移酶EZH2通过H3赖氨酸27三甲基化沉默基因表达,并已被认为是重要的抗肿瘤治疗靶点。然而,现有EZH2抑制剂在实体瘤治疗中的临床应用并不令人满意。为了发现针对头颈鳞状细胞癌(HNSCC)的新策略,我们在经EZH2抑制剂处理的HNSCC细胞中进行了基因组学、代谢组学和RNA组学研究。结果发现,EZH2抑制剂强烈诱导胆固醇合成基因的表达。通过广泛的药物筛选,我们发现抑制角鲨烯环氧酶(内源性胆固醇合成的关键酶)可协同增加角鲨烯含量,并增强HNSCC细胞对EZH2抑制剂的敏感性。我们的发现为开发新的EZH2抑制剂联合疗法治疗HNSCC提供了实验和理论基础。

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
EZH2抑制剂治疗头颈鳞状细胞癌(HNSCC)效果不佳,如何通过靶向胆固醇合成通路增强其抗肿瘤作用?
核心机制
EZH2通过H3K27me3修饰抑制胆固醇合成基因表达,联合抑制EZH2和SQLE导致角鲨烯积累,进而抑制HNSCC细胞增殖和肿瘤生长。
主要证据
体外实验显示EZH2抑制剂处理上调胆固醇合成基因表达,SQLE抑制剂或敲低SQLE增强EZH2抑制剂的敏感性并导致角鲨烯积累;体内异种移植瘤实验证明联合用药显著抑制肿瘤生长。
研究意义
该研究为开发EZH2抑制剂联合SQLE抑制剂治疗HNSCC提供了实验和理论基础。

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

检测EZH2抑制剂对HNSCC细胞增殖抑制效果

评估不同EZH2抑制剂对HNSCC细胞系增殖的抑制程度。

用不同浓度的EZH2抑制剂(GSK126、GSK343、EPZ6438)处理多种HNSCC细胞系,通过MTT实验检测细胞活性,计算IC50值。

2

多组学分析鉴定EZH2抑制后的胆固醇合成通路变化

揭示EZH2抑制剂对HNSCC细胞转录组和代谢组的影响。

对EPZ6438处理的CAL27细胞进行RNA-seq和非靶向代谢组学分析,鉴定差异表达基因和代谢物,重点分析胆固醇合成通路改变。

3

验证EZH2通过H3K27me3调控胆固醇合成基因表达

验证EZH2是否通过H3K27me3修饰直接调控胆固醇合成基因转录。

使用ChIP-PCR和ChIP-seq检测EZH2抑制剂处理前后H3K27me3在胆固醇合成基因启动子区域的富集变化。

4

联合抑制EZH2和SQLE对HNSCC细胞增殖的影响

评估EZH2抑制剂和SQLE抑制剂联合使用对细胞增殖的协同效应。

用EZH2抑制剂(EPZ6438)联合SQLE抑制剂(特比奈芬)处理多种HNSCC细胞系,通过MTT、克隆形成、细胞周期和凋亡分析检测细胞增殖变化。

5

代谢物角鲨烯积累对细胞增殖的抑制作用

验证联合用药引起的代谢物变化(尤其是角鲨烯积累)是否抑制细胞增殖。

通过外源性补充角鲨烯等代谢物观察克隆形成变化,并通过敲低FDFT1阻断内源性角鲨烯合成,检测细胞对联合用药的反应。

6

体内异种移植瘤模型验证联合用药的抗肿瘤效果

验证EZH2抑制剂与SQLE抑制剂联合用药在体内的抗肿瘤效果及机制。

建立CAL27和HN6细胞异种移植瘤模型,口服给予EPZ6438和特比奈芬,测量肿瘤体积和重量,并分析肿瘤组织中胆固醇合成基因表达、角鲨烯含量和增殖标志物。

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
DMEM高糖培养基Basal MediaL110KJ
胎牛血清CellMaxSA311.02
青霉素/链霉素NCMC125C5
GSK126SelleckS7061
GSK343SelleckS7164
EPZ6438SelleckS7168
NB-598MCEHY-16343C
阿托伐他汀MCEHY-17379
Ro48-8071MCEHY-18630A
特比萘芬MCEHY-17395
布替萘芬MCEHY-17396
胆固醇SigmaC3045
链甾醇AladdinH130206
角鲨烯SigmaS3626
MTT试剂Do Jindo--
RIPA裂解液----
RNAiso Plus试剂TAKARA--
PrimeScript RT试剂盒TAKARA--
TB Green Premix Ex Taq试剂TAKARA--
SimpleChIP Plus酶法染色质免疫沉淀试剂盒Cell Signaling Technology9005S
Lipofectamine 3000Invitrogen--
PI/RNase染色缓冲液BD Biosciences550825
FACSCalibur流式细胞仪BD Biosciences--
BODIPY 493/503Thermo FisherD3922
角鲨烯单加氧酶活性检测试剂盒Haling Biological TechnologyGMS50782.1
AXIO ZEISS显微镜ZEISS--
SQLE表达质粒Sino BiologicalHG21419-CF

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
HNSCC细胞系的来源和培养条件(如培养基、血清浓度、抗生素浓度)
阅读提示:Methods 细胞培养部分
药物处理
EZH2抑制剂(EPZ6438, GSK126, GSK343)和SQLE抑制剂(特比奈芬)的浓度、处理时间及溶剂对照
阅读提示:Methods 细胞生长和存活实验部分
基因敲低
siRNA序列和转染试剂(Lipofectamine 3000)的使用条件
阅读提示:Methods RNA干扰和转染部分
体内实验
动物品系(裸鼠)、性别(雄性)、周龄(3周龄)、细胞注射数量、给药剂量和方式
阅读提示:Methods 动物实验部分
代谢组学
样本数量、处理组、检测平台(GC/MS)和数据处理参数
阅读提示:Methods MS分析和GC/MS数据分析部分