使用FDA批准的酮康唑和巴多昔芬协同抑制tGLI1和GP130对HER2富集型和三阴性乳腺癌生长和转移的抑制作用

Co-Inhibition of tGLI1 and GP130 Using FDA-Approved Ketoconazole and Bazedoxifene Is Synergistic Against the Growth and Metastasis of HER2-Enriched and Triple-Negative Breast Cancers.

作者信息Sara Manore, Chuling Zhuang, Mariana K Najjar, Grace L Wong, Shivani Bindal, Kounosuke Watabe, Jiayuh Lin, Hui-Wen Lo
PMID39768178
期刊Cells
发布时间2024-12-17
DOI10.3390/cells13242087

实验完整度

包含体外细胞实验(过表达、药物处理、CSC表型检测)、体内PDX模型及心内注射转移模型,并进行了机制验证(凋亡、AR独立性、下游靶标)和临床样本分析(TMA、患者数据集)。

主要模型

HER2富集型乳腺癌细胞系SKBRM、SKBR3 三阴性乳腺癌细胞系MDA-MB-231、BT20、SUM-159、MDA-MB-468 TNBC患者来源异种移植模型PDX-3887 MDA-MB-231-tGLI1 TNBC心内注射转移模型

重点核对

tGLI1与GP130共过表达促进乳腺癌干细胞表型(哺乳球形成、CD44+/CD24−、ALDH活性) KCZ和BZA联合在体外对乳腺癌细胞增殖和CSC表型具有协同作用(CI<1) KCZ+BZA联合在体内抑制TNBC PDX肿瘤生长并诱导凋亡(Ki-67降低,cleaved PARP增加) KCZ+BZA联合在体内减少TNBC心内注射模型的转移负担并延长总生存期 tGLI1与IL-6/IL-6R/GP130共激活与TNBC患者较短的无转移生存期相关

摘要

乳腺癌干细胞(CSCs)对大多数癌症治疗具有耐药性,并导致肿瘤复发和转移。据报道,两种促进乳腺癌干细胞的转录因子截短型神经胶质瘤相关癌基因同源物1(tGLI1)和信号转导与转录激活因子3(STAT3)在HER2富集型乳腺癌和三阴性乳腺癌(TNBC)中频繁共表达,进行蛋白-蛋白相互作用以调节和激活基因,并在功能上协同促进乳腺癌干细胞。STAT3可被激活的白细胞介素-6受体/糖蛋白130(IL-6R/GP130)激活。tGLI1和IL-6R/GP130的联合靶向尚未在乳腺癌或任何肿瘤类型中进行研究。在此,我们报道tGLI1和GP130在大多数HER2富集型乳腺癌和TNBC中共同过表达,分别为53.8%和44.4%。与管腔亚型相比,tGLI1+IL-6/IL-6R/GP130信号在HER2富集型乳腺癌和TNBC中经常共同富集和共同激活。tGLI1+GP130共过表达强烈促进HER2富集型乳腺癌和TNBC的CSCs。FDA批准的tGLI1抑制剂酮康唑和GP130抑制剂巴多昔芬在体外对乳腺癌增殖和CSC表型具有协同作用,并在体内减少TNBC肿瘤生长和转移负担。我们的研究首次证明,共同靶向tGLI1和IL-6R/GP130/STAT3信号通路对HER2富集型乳腺癌和TNBC具有协同作用,值得未来临床研究。

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
tGLI1和GP130在HER2富集型乳腺癌和TNBC中的共表达及共激活情况,以及联合靶向这两个通路是否能有效抑制肿瘤生长和转移。
核心机制
tGLI1与GP130共过表达通过上调干性标记物OCT4、Nanog和SOX2促进乳腺癌干细胞表型;KCZ和BZA联合通过抑制tGLI1转录活性和GP130介导的STAT3激活,诱导凋亡并下调tGLI1-STAT3共调控靶基因Cep70、UPF3A和RRas2,从而抑制肿瘤生长和转移。
主要证据
体外过表达实验、哺乳球形成实验、流式细胞术、ALDH活性实验、细胞活性及迁移实验、凋亡检测;体内PDX模型和心内注射转移模型;临床样本TMA分析及患者数据集分析均支持上述结论。
研究意义
研究首次证明联合靶向tGLI1和IL-6/IL-6R/GP130信号对HER2富集型乳腺癌和TNBC具有协同抗肿瘤效果,为未来的临床联合治疗提供依据。

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

体外验证tGLI1与GP130共表达及共激活

验证tGLI1、GP130和pSTAT3在正常乳腺细胞和不同亚型乳腺癌细胞中的表达,以及临床样本中的共表达和共激活情况。

利用Western blot检测正常乳腺细胞系和乳腺癌细胞系中tGLI1、GP130、pSTAT3和STAT3的蛋白表达;利用IHC检测49例淋巴结阳性原发乳腺癌组织芯片中tGLI1和GP130的表达;利用TCGA和GEO数据集的GSEA和激活评分分析tGLI1+IL-6/IL-6R/GP130信号通路的共激活。

2

体外验证tGLI1和GP130共过表达对乳腺癌干细胞表型的影响

探究tGLI1和GP130共过表达是否能促进HER2富集型和TNBC细胞系的乳腺癌干细胞表型。

在SKBR3和BT20细胞中瞬时共转染tGLI1和GP130,通过RT-qPCR和Western blot验证过表达,然后进行哺乳球形成实验、RT-qPCR和Western blot检测干性标记物(OCT4、Nanog、SOX2)、流式细胞术检测CD44+/CD24−细胞比例,以及ALDH活性实验。

3

体外验证KCZ和BZA联合对乳腺癌干细胞和细胞活性的协同抑制作用

探讨KCZ和BZA联合是否能协同抑制HER2富集型和TNBC细胞的增殖和乳腺癌干细胞表型。

使用SKBRM、MDA-MB-231及其tGLI1过表达细胞,通过哺乳球形成实验计算CI,通过RT-qPCR和Western blot检测干性标记物,通过流式细胞术检测CD44+/CD24−细胞,通过ALDH活性实验,通过细胞活性实验和划痕实验检测迁移。

4

验证KCZ+BZA联合在体内对TNBC PDX肿瘤生长的抑制作用

评估KCZ和BZA联合在体内对TNBC肿瘤生长的抑制作用及毒性。

使用TNBC PDX-3887模型,将肿瘤组织接种于雌性裸鼠乳腺脂肪垫,待肿瘤达50-100 mm³后随机分组,腹腔注射给药,监测肿瘤体积和体重,终点时取肿瘤进行IHC分析(Ki-67,cleaved PARP),并检测血清ALT活性。

5

验证KCZ+BZA联合在体内对TNBC转移的抑制作用

评估KCZ和BZA联合是否能减少TNBC的转移负担并延长生存期。

使用心内注射模型,将表达荧光素酶的MDA-MB-231-tGLI1细胞注射入雌性裸鼠左心室,通过生物发光成像监测转移负担,记录无转移生存期和总生存期,并监测体重和血清ALT活性。

6

分析tGLI1和IL-6/IL-6R/GP130共激活与临床预后的关联

评估tGLI1和IL-6/IL-6R/GP130的共激活与乳腺癌患者(尤其是TNBC)无转移生存期的关系。

利用公开的GEO乳腺癌患者数据集,通过Kaplan-Meier分析和log-rank检验,比较根据tGAS和IL-6/IL-6R/GP130激活评分高低的患者群的MFS。

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Corning35-10-CV
胎牛血清Corning35-10-CV
青霉素-链霉素Corning30-002-CI
BM-CyclinSigma-Aldrich10-799-050-001
酮康唑Cayman Chemical1512
巴多昔芬醋酸盐AdooQ BioscienceA11665
GLI1抗体Cell Signaling Technology2643
tGLI1特异性抗体YenZym--
GP130抗体Cell Signaling Technology3732
pSTAT3抗体Cell Signaling Technology9131L
STAT3抗体Cell Signaling Technology9139
OCT4抗体Cell Signaling Technology2750
Nanog抗体Cell Signaling Technology4903
SOX2抗体Cell Signaling Technology4900
Cyclin D1抗体Cell Signaling Technology2922
Bcl2抗体Cell Signaling Technology4223
BclXL抗体Cell Signaling Technology2764
Cep70抗体Proteintech16280-1-AP
UPF3A抗体Proteintech17114-1-AP
RRas2抗体Proteintech12530-1-AP
PARP抗体Cell Signaling Technology9532
α-微管蛋白抗体Sigma-AldrichT6074
β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology3700
Vinculin抗体Cell Signaling Technology13901
KEYENCE细胞成像系统KEYENCE--
ImageJ----
裸鼠Charles River--
聚乙二醇300Sigma-Aldrich202371
吐温20----
二甲基亚砜----
D-荧光素Perkin Elmer122799
IVIS Lumina LT系列III成像仪Perkin Elmer--
Living Image软件Perkin Elmer4.7.2
ALT检测试剂盒Cayman Chemical700260
QIAGEN RNeasy试剂盒QIAGEN74104
乳腺癌组织微阵列US BiomaxBR10010f
GP130抗体Abcamab202850
Ki-67抗体Cell Signaling Technology9027
Cleaved PARP抗体Cell Signaling Technology5625
X-tremeGENE HP DNA转染试剂Millipore Sigma6366236001
LIVE/DEAD固定死细胞染色试剂盒InvitrogenL23105
CD44抗体BioLegend103012
CD24抗体eBioscience11024742
APC大鼠IgG2b同型对照Biolegend400612
FITC小鼠IgG1 κ同型对照eBiosceince11471482
Annexin V/PI染色试剂盒Abcamab39758
BD LSRFortessa细胞分析仪BD Biosciences--
FlowJo软件BD BiosciencesV10.10.0
超低吸附24孔板Corning3473
ALDH活性检测试剂盒Abcamab155893
酶标仪Agilent BiotekSynergy H1
AR siRNA----

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
细胞系和培养
细胞系来源(ATCC、WFSM、其他实验室)、培养基(DMEM含10% FBS和1% P/S)、培养条件
阅读提示:Materials and Methods, 2.1 Cell Lines and Reagents
药物处理
KCZ和BZA的浓度、比例(5:1, 10:1, 20:1)、溶剂(DMSO)、处理时间(24-72小时)
阅读提示:Materials and Methods, 2.3 Cell Viability Assay and Combination Index (CI) Analyses; 2.5 Scratch-Wound Assay; Results 3.3, 3.4
体外CSC表型检测
哺乳球形成条件(低附着板、细胞密度、培养时间)、CD44/CD24染色条件、ALDH活性检测条件
阅读提示:Materials and Methods, 2.10 Flow Cytometry; 2.11 Mammosphere Assay; 2.12 ALDH Activity Assay
体内PDX模型
PDX-3887来源、接种位置(乳腺脂肪垫)、肿瘤起始体积(50-100 mm³)、给药剂量(KCZ 50 mg/kg, BZA 20 mg/kg)、给药频率(每日一次,每周5天)、给药途径(腹腔注射)
阅读提示:Materials and Methods, 2.6 Animal Studies; Results 3.6
体内转移模型
细胞系(MDA-MB-231-tGLI1)、接种数量(1.0×10^5)、接种途径(心内注射)、给药剂量(KCZ 50 mg/kg, BZA 10 mg/kg)、给药开始时间(接种后3天)
阅读提示:Materials and Methods, 2.6 Animal Studies; Results 3.7
临床数据分析
数据集(TCGA、GEO)、tGAS和IL-6/IL-6R/GP130激活评分的定义、分组标准(高vs低)
阅读提示:Materials and Methods, 2.2 MFS, GSEA, and Statistical Analysis; Results 3.1, 3.8