新型酪氨酸激酶抑制剂DCC-2036通过AXL-KLF5正反馈环路抑制三阴性乳腺癌干细胞

Inhibitory effect of the novel tyrosine kinase inhibitor DCC-2036 on triple-negative breast cancer stem cells through AXL-KLF5 positive feedback loop.

作者信息Yingying Shen, Qingyun Zhu, Maoyu Xiao, Liyang Yin, Wenjie Feng, Jianbo Feng, Jun He, Pei Li, Xiguang Chen, Wenjun Ding, Jing Zhong, Zhaolin Zeng, Zhuoye Xie, Jianghua Liu, Xuyu Zu
PMID36042208
发布时间2022-08-30
DOI10.1038/s41419-022-05185-x

实验完整度

包含体外细胞实验(ALDH、CD44/CD24、微球形成)、体内极限稀释实验、机制验证(蛋白稳定性、ChIP、荧光素酶)及人样本相关性分析等多个证据层级。

主要模型

MDA-MB-231细胞系 HS-578T细胞系 4T1细胞系 BALB/c-nude小鼠移植瘤模型 BALB/c小鼠移植瘤模型 人TNBC组织样本

重点核对

细胞系:MDA-MB-231、HS-578T、4T1,均为人或小鼠TNBC细胞系 DCC-2036浓度:体外实验使用0-10 μM,处理时间通常为48小时 Gas6处理浓度:200 ng/ml,用于激活AXL 体内实验:MDA-MB-231细胞以200,000、50,000、5,000细胞/位点注入BALB/c-nude小鼠脂肪垫;4T1细胞以200,000、20,000、2,000细胞/位点注入BALB/c小鼠脂肪垫 人TNBC标本:44例,用于免疫组化分析p-AXL、AXL和KLF5的表达相关性

摘要

三阴性乳腺癌(TNBC)是一种侵袭性乳腺癌亚型,具有高早期复发率和不良预后风险,其主要与癌症干细胞(CSCs)的丰富程度相关。目前,有效根除或抑制TNBC CSCs的策略仍然有限,这使得开发具有抗CSCs功能的新型药物对TNBC的治疗,尤其是难治性TNBC,具有重要价值。本研究发现小分子酪氨酸激酶抑制剂DCC-2036通过抑制酪氨酸激酶AXL和转录因子KLF5来抑制TNBC干细胞。DCC-2036通过AXL-Akt-GSK3β信号轴降低KLF5的蛋白稳定性而下调其表达,而KLF5的下调进一步通过结合其启动子(-171至-162 bp)降低AXL的表达。此外,在人TNBC标本中,p-AXL/AXL水平与KLF5表达呈正相关。这些发现表明DCC-2036能够通过靶向AXL-KLF5正反馈环路抑制TNBC中的CSCs。此外,我们的发现表明DCC-2036增加了TNBC化疗的敏感性。因此,本研究为治疗难治性TNBC提出了一个潜在的候选药物和多个靶点。

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
DCC-2036是否通过AXL-KLF5正反馈环路抑制三阴性乳腺癌干细胞?
核心机制
DCC-2036通过抑制AXL,降低Akt和GSK3β的磷酸化,促进KLF5的泛素化降解;KLF5下调后减少对AXL启动子(-171至-162 bp)的转录激活,形成正反馈环路,最终抑制CSCs。
主要证据
体外CSCs功能实验(ALDH、CD44/CD24、微球形成)、体内极限稀释实验、蛋白稳定性实验、ChIP-qPCR和荧光素酶报告基因实验,以及44例人TNBC标本中p-AXL/AXL与KLF5表达正相关。
研究意义
研究提出DCC-2036作为治疗难治性TNBC的潜在候选药物,并揭示AXL-KLF5正反馈环路可作为治疗靶点,且DCC-2036可增加TNBC化疗敏感性。

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

体外检测DCC-2036对TNBC干细胞的影响

评估DCC-2036能否抑制TNBC细胞中癌症干细胞的比例和功能。

使用ALDEFLUOR assay检测ALDH+细胞比例,流式检测CD44+/CD24-亚群,微球形成实验评估干细胞富集。

2

验证DCC-2036对KLF5蛋白稳定性的影响

探究DCC-2036是否通过泛素-蛋白酶体途径降低KLF5蛋白稳定性。

使用Western blot检测KLF5及其下游靶基因,用CHX和MG132处理评估蛋白半衰期和降解,免疫共沉淀检测泛素化。

3

验证DCC-2036是否通过AXL调控KLF5表达

确定DCC-2036对KLF5的抑制是否依赖于AXL。

使用AXL激动剂Gas6和siRNA敲低AXL,检测KLF5蛋白和mRNA水平;同时敲低MET和P65作为对照。

4

验证AXL通过Akt/GSK3β通路调控KLF5

验证AXL是否通过Akt/GSK3β通路介导KLF5的磷酸化和降解。

检测DCC-2036和Gas6处理后p-Akt、p-GSK3β、p-KLF5和总KLF5的水平。

5

验证KLF5直接结合AXL启动子并调控其转录

确认KLF5是否直接结合AXL启动子并促进AXL转录。

通过Jasper数据库预测结合位点,进行ChIP-qPCR和荧光素酶报告基因实验。

6

体内极限稀释实验验证DCC-2036对CSCs的抑制

评估DCC-2036在体内对肿瘤干细胞成瘤能力的影响。

预处理细胞后,以不同细胞数注射到免疫缺陷小鼠,监测肿瘤形成率、大小、重量和肿瘤无进展生存期。

7

人TNBC标本中AXL与KLF5相关性分析

验证人体组织中AXL与KLF5表达的正相关性。

免疫组化检测44例TNBC标本中p-AXL、AXL和KLF5的表达,并计算相关性。

8

评估DCC-2036增加化疗敏感性的作用

验证DCC-2036能否通过减少CSCs增强TNBC化疗敏感性。

构建阿霉素耐药细胞系,MTS检测IC50,并观察DCC-2036处理后的微球形成能力。

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培养基----
胎牛血清Biological Industries--
DCC-2036Selleck--
重组人GAS6 (C-Fc)NovoproteinC12W
重组小鼠GAS6蛋白 (His标签)Sino Biological58026-M08H
MG132Sigma-Aldrich--
磷酸化AXL抗体Cell Signaling Technology5724
磷酸化AKT抗体Cell Signaling Technology4060
AKT抗体Cell Signaling Technology4691
磷酸化GSK3β抗体Cell Signaling Technology5558
GSK3β抗体Cell Signaling Technology12456
β-actin抗体Cell Signaling Technology4970
ALDH1A1抗体Proteintech15910-1-AP
OCT4抗体Proteintech11263-1-AP
KLF4抗体Proteintech11880-1-AP
SOX2抗体Proteintech11064-1-AP
KLF5抗体Proteintech21017-1-AP
NANOG抗体Proteintech14295-1-AP
AXL抗体Proteintech13196-1-AP
MET抗体Proteintech25869-1-AP
FGF-BP1抗体Proteintech25006-1-AP
NF-κB (P65)抗体Abcamab16502
FGF-BP1抗体R&DAF1593
磷酸化KLF5抗体AffinityAF7042
磷酸化AXL抗体AffinityAF8523
APC抗小鼠CD24抗体Biolegend138506
PE大鼠抗小鼠CD44抗体BD Pharmingen553134
PE小鼠抗人CD24抗体BD Pharmingen555428
APC小鼠抗人CD44抗体BD Pharmingen559942
TRIzol试剂Invitrogen--
RevertAid第一链cDNA合成试剂盒Thermo Fisher Scientific--
Lipofectamine 3000Invitrogen--
Lipofectamine RNAiMAXInvitrogen--
ALDEFLUOR检测试剂盒Stemcell Technologies01700
MammoCult™培养基Stemcell Technologies05620
超低吸附培养板Corning3473
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
PVDF膜Merck MilliporeIPFL00010
ECL检测系统Merck MilliporeWBKLS0500
IP裂解液BeyotimeP0013
蛋白A/G磁珠BimakeB23202
基质胶Corning354234
KLF5抗体Proteintech21017-1-AP
磷酸化AXL抗体R&D SystemsAF2228
AXL抗体R&D SystemsAF154
AXL抗体R&D SystemsAF854
ChIP试剂盒Abcamab500
KLF5 ChIP抗体Invitrogen701885
荧光素酶检测试剂盒Promega--
GraphPad Prism 8.0GraphPad Software--

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
体外细胞培养
细胞系来源:MDA-MB-231、HS-578T、4T1购自中国科学院细胞库;培养条件:DMEM+10%胎牛血清+1%青霉素/链霉素,37°C,5% CO2
阅读提示:Methods: Cell culture
药物处理
DCC-2036浓度:0-10 μM;处理时间:48小时;Gas6浓度:200 ng/ml;CHX浓度:100 μg/ml;MG132浓度:20 μM
阅读提示:Methods: Chemicals and antibodies; Figure legends
干细胞功能检测
ALDEFLUOR assay:1×10^6细胞;流式:CD44/CD24抗体稀释度1:50;微球培养:5000细胞/孔,培养7天后计数(直径>60 μm)
阅读提示:Methods: Flow cytometry, Mammosphere culture; Figure legends
体内极限稀释实验
MDA-MB-231:2×10^5、5×10^4、5×10^3细胞/位点,BALB/c-nude小鼠;4T1:2×10^5、2×10^4、2×10^3细胞/位点,BALB/c小鼠;注射位置:脂肪垫
阅读提示:Methods: A limiting dilution assay for tumorigenesis; Figure legends 6 and 7
人样本分析
TNBC组织芯片:44例;免疫组化抗体及稀释度:KLF5 (1:100),p-AXL (1:30),AXL (1:40)
阅读提示:Methods: Immunohistochemical staining; Results: Figure 8