一种基于HDAC抑制剂的新型硒类似物双药通过CDC25A诱导细胞凋亡和细胞周期阻滞以改善前列腺癌治疗

A novel selenium analog of HDACi-based twin drug induces apoptosis and cell cycle arrest via CDC25A to improve prostate cancer therapy.

作者信息Zhiyong Shi, Miaomiao Liu, Xiaowen Zhang, Jingyang Wang, Junwei Zhang, Zeyan Peng, Li Meng, Ruijing Wang, Lihong Guo, Qiang Zhang, Jing Li, Liang Yang, Jie Liu, Yang Xu, Jie Yan, Jianlin Cui, Shan Ren, Yang Gao, Yanming Wang, Zhi Qi
PMID38948069
发布时间2024-06-03
DOI10.7150/thno.92119

实验完整度

包含化合物合成与表征、多种肿瘤细胞系药效筛选、细胞功能实验(增殖、凋亡、周期、迁移)、动物异种移植瘤模型验证、转录组测序及机制验证(Western blot、RT-PCR、分子对接)。

主要模型

PC3前列腺癌细胞系 DU145前列腺癌细胞系 PC3异种移植瘤裸鼠模型

重点核对

SeSA-DCA在PC3和DU145细胞中的IC50值分别为0.018 μM和另一值(原文未给出DU145具体值) 细胞处理浓度:按IC50值处理48小时 动物实验分组:DCA(100 mg/kg)、SAHA(20 mg/kg)、SeSAHA(20 mg/kg)、DCA+SeSAHA、SeSA-DCA(20 mg/kg)、多西他赛(10 mg/kg),共7组,每组5只裸鼠 在PC3细胞中验证CDC25A表达,RT-PCR和Western blot HDAC1敲低和过表达实验验证其对CDC25A的调控

摘要

癌症治疗已从单一药物转向更基于机制的靶向方法。近年来,HDAC抑制剂与其他抗癌化学药物的联合在癌症治疗中取得了令人振奋的进展。在此,我们通过将二氯乙酸连接到含硒的强效HDAC抑制剂上,开发了一种新型前药。该化合物在前列腺癌治疗中的作用和机制也进行了研究。 方法:在温和条件下设计并合成了相关前药SeSA-DCA。对该化合物的临床前研究,包括药代动力学、细胞毒性和对前列腺癌细胞系的抗肿瘤作用进行了深入研究,并探讨了其可能的协同机制。 结果:SeSA-DCA在生理条件下表现出良好的稳定性,并在肿瘤微环境中可迅速分解为DCA和SAHA的硒类似物(SeSAHA)。CCK-8实验表明,SeSA-DCA能有效抑制多种肿瘤细胞系的增殖,尤其是前列腺癌。进一步研究发现,SeSA-DCA还能抑制前列腺癌细胞系的转移并促进细胞凋亡。在动物水平,口服SeSA-DCA可导致肿瘤显著消退且无明显毒性。此外,作为双分子偶联化合物,SeSA-DCA在体内外均表现出比等摩尔SeSAHA和DCA混合物优越得多的疗效。我们的研究结果为临床前列腺癌治疗提供了重要的理论基础。 结论:我们的体内外结果表明,SeSA-DCA是治疗PCa的高效抗肿瘤化合物。与单一疗法相比,它能有效诱导细胞周期阻滞、抑制生长并抑制PCa细胞系的迁移和转移。SeSA-DCA降低异种移植瘤生长的能力略优于多西他赛,且无明显毒性迹象。我们的研究结果为临床前列腺癌治疗提供了重要的理论基础。

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
新型含硒HDAC抑制剂前药SeSA-DCA是否比单独使用或联合使用其组分能更有效治疗前列腺癌,其机制是什么?
核心机制
SeSA-DCA通过抑制HDAC1表达和直接结合CDC25A双途径下调CDC25A,进而抑制CDK2/CDK4/6-cyclinD/E-Rb通路,导致G1期阻滞和凋亡;同时抑制HDAC和p-PDH。
主要证据
体外实验包括CCK-8、克隆形成、细胞周期、凋亡、迁移和Western blot;体内实验包括异种移植瘤模型和免疫组化;RNA-seq和分子对接显示CDC25A下调及直接结合。
研究意义
SeSA-DCA作为新型前药,优于单一或联合治疗,可能为前列腺癌提供更有效的治疗策略。

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

前药合成与表征

合成SeSA-DCA并确认其化学结构

通过四步法合成,使用NMR和质谱确认结构,包括SeSAHA和DCA的偶联

2

氧化还原响应分解实验

验证SeSA-DCA在肿瘤微环境中可响应氧化还原条件分解

将SeSA-DCA与不同浓度的DTT或H2O2孵育,通过HPLC分析分解比例

3

体外抗肿瘤活性筛选

评估SeSA-DCA对多种肿瘤细胞系的增殖抑制作用

使用CCK-8试剂检测不同肿瘤细胞系(包括PC3、DU145等)的细胞活力,计算IC50值

4

细胞周期和凋亡分析

检测SeSA-DCA对前列腺癌细胞周期分布和凋亡的影响

用SeSA-DCA及对照药物处理PC3和DU145细胞,通过PI染色和Annexin V/PI双染进行流式细胞术检测细胞周期和凋亡

5

迁移和侵袭实验

评估SeSA-DCA对前列腺癌细胞迁移和侵袭能力的影响

进行划痕愈合实验和Transwell实验,观察处理后的细胞迁移和侵袭变化

6

体内异种移植瘤实验

验证SeSA-DCA在体内的抗肿瘤效果和毒性

将PC3细胞注射入BALB/c裸鼠皮下,建立异种移植瘤模型,分组给药,测量肿瘤体积和体重,最后进行HE和IHC染色

7

转录组测序和生物信息学分析

探索SeSA-DCA作用的分子机制

对SeSA-DCA处理的PC3细胞进行RNA-seq,分析差异表达基因、KEGG通路和GSEA

8

机制验证实验

验证SeSA-DCA通过HDAC1调控CDC25A表达

通过siRNA敲低HDAC1或过表达HDAC1,检测CDC25A的表达变化;进行分子对接模拟

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Biological Industries--
胎牛血清BI--
青霉素/链霉素Gibco10378016
CCK-8试剂Shandong Sparkjade Biotechnology Co., Ltd.CT0001-B
细胞周期染色试剂盒Multi SciencesCCS012
FITC-Annexin V/PI凋亡试剂盒US EVERBRIGHT--
结晶紫Sigma-AldrichC0775-25G
RIPA裂解液Sperikon Life Science & Biotechnology co., Ltd.--
BCA蛋白定量试剂盒Jianglai--
PVDF膜MilliporeR1DB89779
Ki67抗体CST2586
PCNA抗体Biossbs-2007R
CDK2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-6248
CDK4抗体Santa Cruz Biotechnologysc-23896
CDK6抗体AbwaysCY5835
细胞周期蛋白D抗体CST55506
细胞周期蛋白E抗体Sino Biological Inc.10902-RP02
Rb抗体CST9309
磷酸化Rb抗体CST8516
乙酰化组蛋白H3抗体CST8173
微管蛋白抗体CST5335
剪切型PARP抗体CST5625
Bcl-2抗体CST15071
Bax抗体CST89477
p21抗体ZENBIO382492
剪切型caspase-3抗体CST9664
ZEB1抗体CST70512
E-钙黏蛋白抗体CST14472
波形蛋白抗体CST5741
磷酸化PDH抗体Abcamab177461
HDAC1/2/3/5/6/7/8抗体Immunoway--
CDC25A抗体CST3652
TUNEL细胞凋亡检测试剂盒PromegaG3250
TRIzol试剂----
RNA提取试剂盒Accurate Biotechnology (Hunan) Co., Ltd.--
脱氧核糖核酸酶GenScriptE00053
HieffqPCR SYBR® Green预混液YeasenCat#11201
多西他赛Glpbio--
HDAC1抗体CST4668
磷酸化PDH抗体CST4551
CDC25A抗体CST9145
兔抗免疫组化试剂盒AbsinABS957
CB-Dock2----
GraphPad Prism 8----

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
细胞活力检测
细胞类型、细胞密度、药物浓度、处理时间、重复次数
阅读提示:Methods: Cell viability assay; Figure 2A-B
细胞周期分析
细胞系、药物浓度(IC50)、处理时间、染色方法
阅读提示:Methods: Cell cycle arrest analysis; Figure 2D-G
凋亡检测
细胞系、药物浓度、处理时间、凋亡检测试剂盒
阅读提示:Methods: Annexin V-FITC/propidium iodide staining assay; Figure 3A-D
迁移和侵袭实验
细胞系、细胞密度、处理时间、划痕或Transwell具体操作
阅读提示:Methods: Transwell assay and Wound healing assay; Figure 4A-D
动物实验
动物品系、性别、周龄、细胞接种量、分组、给药剂量、给药方式、测量时间点
阅读提示:Methods: In vivo tumor growth inhibition (xenograft); Figure 5A-C
RNA-seq
细胞系、处理浓度、处理时间、测序平台、生物信息学分析参数
阅读提示:Methods: RNA-sequencing; Figure 6
机制验证
siRNA或过表达质粒序列、转染条件、检测时间点
阅读提示:Methods: Quantitative real-time PCR, Western blot; Figure 7D-J