肿瘤坏死因子受体3介导的干扰素-β产生被抑制素M及更广泛的上皮-间质转化程序所抑制

Toll-Like receptor 3-mediated interferon-β production is suppressed by oncostatin m and a broader epithelial-mesenchymal transition program.

作者信息Noah M Chernosky, Ilaria Tamagno, Kelsey L Polak, E Ricky Chan, Xueer Yuan, Mark W Jackson
PMID39593161
发布时间2024-11-26
DOI10.1186/s13058-024-01918-2

实验完整度

研究包含细胞系模型(BT-549、E0771、4T1.2)、体内动物实验(BALB/c和C57BL/6J小鼠)、功能验证(迁移、肿瘤球形成、体内肿瘤生长)及机制验证(TLR3敲低、OSMR敲除、OSM中和抗体)。

主要模型

BT-549细胞系(人TNBC) E0771细胞系(小鼠TNBC) 4T1.2细胞系(小鼠TNBC)及BALB/c小鼠皮下移植瘤模型 E0771细胞系(小鼠TNBC)及C57BL/6J小鼠乳腺脂肪垫移植瘤模型

重点核对

OSM处理浓度:10 ng/mL人重组OSM poly(I:C)处理浓度:10 µg/mL OSMR敲除使用CRISPR/Cas9,TLR3敲低使用shRNA 动物实验:4T1.2皮下注射500,000细胞,OSM中和抗体12.5 µg/周;E0771乳腺脂肪垫注射100,000细胞 统计:qPCR和Western blot为四次生物学重复,迁移实验n=6

摘要

背景:三阴性乳腺癌(TNBC)患者目前缺乏靶向治疗,因此与其他乳腺癌亚型患者相比,死亡率更高。肿瘤微环境(TME)细胞因子抑制素M(OSM)将TNBC细胞重编程为更具干细胞样/间质状态,赋予侵袭性癌细胞特性,如增强的迁移和侵袭能力、增加的肿瘤起始能力以及对当前标准治疗的内在耐药性。与OSM相反,干扰素-β(IFN-β)促进更分化、上皮细胞表型,并作为抗肿瘤免疫的激活剂。重要的是,OSM抑制IFN-β的产生,但IFN-β抑制的机制尚未阐明。方法:通过定量实时PCR(qRT-PCR)和Western blotting评估TNBC细胞暴露于OSM后IFN-β的产生和下游自分泌信号。使用RNA测序(RNA-seq)评估IFN-β元基因特征,以及IFN-β上游激活因子先天免疫传感器的表达。使用体外趋化实验评估细胞迁移。此外,将TNBC细胞暴露于TGF-β1、Snail和Zeb1,并通过RNA-seq、qRT-PCR和Western blotting评估IFN-β的产生和下游自分泌信号。结果:在此,我们确定Toll样受体3(TLR3)——一种先天免疫传感器——的抑制是连接OSM信号与IFN-β转录、产生和自分泌IFN信号抑制的关键分子事件。此外,我们证明其他上皮-间质转化诱导因子,如TGF-β1、Snail和Zeb1,同样抑制TLR3介导的IFN-β产生和信号传导。结论:我们的发现为TNBC细胞中TLR3和IFN-β产生的调控提供了新的见解,已知它们是DNA损伤治疗应答的指标。此外,在干细胞样/间质细胞中,刺激TLR3以增加TME内IFN-β的策略可能无效,因为TLR3被强烈抑制。相反,我们提出靶向OSM或OSM受体的疗法将逆转干细胞样/间质程序并恢复TME内TLR3介导的IFN-β产生,从而促进对当前疗法更好的应答。

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
OSM如何抑制TNBC细胞中IFN-β的产生和自分泌信号?
核心机制
OSM通过抑制TLR3(IFN-β的上游传感器)来抑制IFN-β转录、产生和自分泌信号,且这一机制在TGF-β1、Snail和Zeb1诱导的EMT中同样存在。
主要证据
RNA-seq和GSEA显示OSM抑制IFN-β元基因特征;qRT-PCR和Western blot证实OSM抑制TLR3表达;poly(I:C)无法在OSM表达细胞中诱导IFN-β;TLR3敲低模拟了OSM对IFN-β和ISG的抑制及迁移增强;OSMR敲除或OSM中和抗体恢复TLR3和IFN-β,并抑制体内肿瘤生长。
研究意义
作者提出联合策略:恢复下游IFN-β信号和抑制OSM-OSMR结合可能对TNBC有效,并建议OSM、TGF-β1、Snail、Zeb1作为TLR3激动剂疗效的预测生物标志物。

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

OSM对IFN-β和ISG的抑制作用

验证OSM是否抑制IFN-β产生和自分泌信号。

使用慢病毒在BT-549和E0771细胞中过表达OSM,通过RNA-seq、qRT-PCR和Western blot检测IFN-β1、ISGs、ISGF3组分和IFNAR。

2

OSM对TLR3的抑制及其功能验证

确定TLR3是否为OSM介导IFN-β抑制的关键下游分子。

检测OSM表达或处理后TLR3 mRNA和蛋白水平;使用poly(I:C)和重组IFN-β刺激OSM表达细胞,检测IFN-β信号通路的激活。

3

内源性OSM/OSMR信号对IFN-β的调控

评估内源性OSM/OSMR自分泌信号对IFN-β产生和肿瘤行为的影响。

使用CRISPR/Cas9敲除BT-549细胞的OSMR,或使用OSM中和抗体处理4T1.2细胞和荷瘤小鼠,检测IFN-β、TLR3表达和肿瘤生长。

4

TLR3敲低对IFN-β和表型的影响

验证TLR3是否为IFN-β产生的主要介导者,并评估其对迁移和肿瘤起始的影响。

使用慢病毒shRNA敲低BT-549和E0771细胞的TLR3,检测IFN-β和ISG表达、迁移能力、肿瘤球形成和体内肿瘤生长。

5

EMT诱导因子对TLR3和IFN-β的抑制

测试其他EMT诱导因子是否也抑制TLR3和IFN-β。

在BT-549细胞中过表达TGF-β1、Snail或Zeb1,检测IFN-β、ISG和TLR3表达,并进行GSEA分析。

6

预后基因特征的建立和验证

评估EMT诱导因子共同调控的基因是否具有预后价值。

分析RNA-seq数据,识别由OSM、TGF-β1、Snail和Zeb1共同下调的50个基因,并在患者数据集中分析其表达与生存期的关系。

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Cleveland Clinic Media Preparation Core#12-500p
胎牛血清Atlanta Biologicals#S11150
人胰岛素Sigma Aldrich#I9278
青霉素/链霉素Corning#30-001-CI
人重组抑制素MDAPCEL#OSM01-13
鲁索替尼Selleckchem#S1378
小鼠重组抑制素MR&D Systems#495-MO-025/CF
小鼠IgG2b同型对照抗体Bio X Cell#BE0086
小鼠抑制素M抗体R&D Systems#AF-495-NA
聚肌胞苷酸(高分子量)Invivogen#tlrl-pic
人重组干扰素β1aPBL Assay Science#11410-2
人重组干扰素α2aPBL Assay Science#11101-1
pCMV3-OSM质粒Sino Biological Inc.#MG50112-UT
pENTR4 no ccDB载体Addgene#17424
LR克隆酶II混合液Invitrogen--
重组TGF-β1PeproTech#100-21
pCR8/GW/TOPO TA克隆试剂盒Invitrogen--
pLVTHM质粒Addgene#12247
pLVTH-siGFP质粒Addgene#12248
pCMV-dR8.74包装质粒----
pMD2G包膜质粒----
0.22 µm滤器Millipore#SCGP00525
聚凝胺Santa Cruz Biotechnology#sc-134220
嘌呤霉素Sigma#P8833
细胞裂解缓冲液Invitrogen#FNN0021
磷酸酶抑制剂Roche#4906837001
蛋白酶抑制剂Sigma-Aldrich#P8340
Laemmli上样缓冲液BIORAD#1610747
预制蛋白胶BIORAD#4561094 and #4561034
Tris/甘氨酸/SDS缓冲液BIORAD#1610732
疏水转印膜Millipore#IPFL00010
Tris/甘氨酸缓冲液BIORAD#1610734
磷酸盐缓冲液Fisher Bioreagents#BP399
吐温Fisher Bioreagents#BP337-500
牛血清白蛋白Fisher Bioreagents#BP1600
抗OSM抗体Santa Cruz Biotechnology#sc-390-253
抗磷酸化STAT3 (Y705)抗体Cell Signaling Technology#9145
抗STAT3抗体Cell Signaling Technology#9139
抗泛肌动蛋白抗体Encore Biotechnology Inc.#MCA-5J11
抗磷酸化STAT1 (Y701)抗体Cell Signaling Technology#9167
抗STAT1抗体Cell Signaling Technology#14994
抗磷酸化STAT2 (Y690)抗体Cell Signaling Technology#88410
抗STAT2抗体Cell Signaling Technology#72604
抗IRF9抗体Cell Signaling Technology#76684
抗MX1抗体Cell Signaling Technology#37849
抗GP130抗体Cell Signaling Technology#86384
抗TLR3抗体Cell Signaling Technology#6961
抗OSMR抗体Proteintech#10982-1-AP
抗TGF-β抗体Cell Signaling Technology#3711
抗Snail抗体Cell Signaling Technology#3879
抗Zeb1抗体Cell Signaling Technology#70512
抗磷酸化SMAD2 (S465/S467)抗体Cell Signaling Technology#18338
抗SMAD2抗体Cell Signaling Technology#5339
抗Claudin-1抗体Cell Signaling Technology#4933
抗波形蛋白抗体Cell Signaling Technology#5741
Dylight800抗兔二抗Thermo Fisher Scientific#5151S
Dylight680抗小鼠二抗Thermo Fisher Scientific#5470S
脱脂奶粉Cell Signaling Technology#9999S
Odyssey CLx成像系统LI-COR--
RNeasy Plus试剂盒QIAGEN#74134
iSCRIPT cDNA合成试剂盒BIORAD#170-889
iQ SYBR Green预混液BIORAD#170-8880
CFX96热循环仪BIORAD--
NextSeq 500测序仪Illumina--
Opti-MEM培养基Gibco#31985070
靶向IL6ST的siRNAAmbion, Inc.#s7318 and #s7319
阴性对照siRNAAmbion, Inc.#4390844
RNAiMax转染试剂Invitrogen#13778075
SimpleStep ELISA试剂盒Abcam#ab263891
Spectra i3X多功能酶标仪Molecular Devices--
96孔超低吸附板Corning-Costar#3474
FACS ARIA-SORP流式细胞分选仪BD--
抗生素/抗真菌剂Gibco#15-240-062
IncuCyte Sx5成像系统Sartorius--
96孔ClearView趋化板Sartorius#4582
Nuclight染料Sartorius#4804
基质胶Corning#354230
抗Ki67抗体----
抗CD34抗体----
Hamamatsu NanoZoomer玻片扫描仪Hamamatsu--
Keyence BZ-X810显微镜Keyence--

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
OSM处理
OSM处理浓度、时间
阅读提示:Methods: Cell culture 和 Figure legends
TLR3敲低/敲除
shRNA序列、敲低效率
阅读提示:Methods: Viral constructs and virus production; Figure legends 图4
poly(I:C)刺激
poly(I:C)浓度、刺激时间
阅读提示:Methods: Cell culture 和 Figure legends 图2H
动物实验
小鼠品系、周龄、性别、细胞注射数量、处理剂量、时间
阅读提示:Methods: Subcutaneous injection of 4T1.2 cells and treatment with OSM-neutralizing antibody; Mammary fat pad injection of E0771 shGFP and shTlr3 cells
统计设计
重复次数、统计方法、误差表示
阅读提示:Methods: Statistical analyses