E-钙黏蛋白缺失诱导IGF1R活化并揭示浸润性小叶乳腺癌中的可靶向通路

Loss of E-cadherin Induces IGF1R Activation and Reveals a Targetable Pathway in Invasive Lobular Breast Carcinoma.

作者信息Ashuvinee Elangovan, Jagmohan Hooda, Laura Savariau, Susrutha Puthanmadhomnarayanan, Megan E Yates, Jian Chen, Daniel D Brown, Priscilla F McAuliffe, Steffi Oesterreich, Jennifer M Atkinson, Adrian V Lee
PMID35665642
发布时间2022-09
DOI10.1158/1541-7786.MCR-22-0090

实验完整度

包含体外细胞系模型(CRISPR CDH1 KO)、患者来源类器官、临床队列数据分析(SCAN-B)等多层级证据,并进行功能验证(迁移、侵袭、生存)和机制验证(受体结合、信号通路)。

主要模型

MCF7、T47D、ZR75.1细胞系(WT和CDH1 KO) MDA-MB-134-VI、SUM44PE ILC细胞系 患者来源类器官(IDC和ILC PDO) SCAN-B临床队列(luminal A IDC和ILC)

重点核对

CDH1 KO细胞系中E-钙黏蛋白完全敲除(MCF7、T47D)或部分敲低(ZR75.1) IGF1R抑制剂BMS-754807和OSI-906、PI3K抑制剂Alpelisib、Akt抑制剂MK2206、MEK抑制剂U0126的浓度和处理时间 FGF配体混合物组成和浓度 类器官培养条件及MK2206处理时间

摘要

无特殊类型乳腺癌(NST;通常称为浸润性导管癌(IDC))和浸润性小叶癌(ILC)是乳腺癌的两种主要组织学亚型,在临床病理和分子特征上存在显著差异。ILC的定义性病理特征是细胞粘附蛋白E-钙黏蛋白(CDH1)的缺失。我们先前已表明E-钙黏蛋白作为胰岛素样生长因子1受体(IGF1R)的负调控因子,并提出ILC中E-钙黏蛋白的缺失使细胞对生长因子信号敏感,从而改变它们对生长因子信号抑制剂及其下游激活因子的敏感性。为了研究这种潜在的治疗脆弱性,我们生成了CRISPR介导的CDH1敲除(CDH1 KO)IDC细胞系(MCF7、T47D、ZR75.1),以揭示E-钙黏蛋白缺失导致IGF通路激活的机制。CDH1 KO细胞表现出增强的侵袭和迁移,且在IGF1、血清和I型胶原蛋白刺激下进一步升高。CDH1 KO细胞对IGF表现出增加的敏感性,导致下游信号增强。尽管野生型(WT)和CDH1 KO细胞之间膜性IGF1R水平差异极小,但在CDH1 KO细胞中观察到显著更高的配体-受体相互作用,可能赋予增强的下游信号激活。关键的是,在CDH1 KO细胞和ILC患者来源类器官中观察到对IGF1R、PI3K、Akt和MEK抑制剂的敏感性增加。意义:总体而言,这表明这些靶点需要在ILC治疗中进一步探索,且CDH1缺失可能作为患者分层反应生物标志物加以利用。

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
E-钙黏蛋白缺失如何影响IGF1R信号通路,并是否可作为ILC治疗的潜在靶点?
核心机制
E-钙黏蛋白缺失增加IGF1R配体结合可用性,增强IGF1/2和胰岛素信号激活,进而激活PI3K/Akt通路。
主要证据
CRISPR CDH1 KO IDC细胞系显示IGF1刺激下pIGF1R/IR和pAkt水平升高,配体-受体复合物增加,细胞迁移和侵袭增强;ILC PDO对MK2206敏感性更高。
研究意义
CDH1缺失可能作为预测对IGF1R/PI3K/Akt/MEK抑制剂反应的生物标志物,为ILC患者分层治疗提供依据。

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

生成CDH1敲除细胞系

建立E-钙黏蛋白缺失的体外模型,以研究其对IGF通路的影响。

利用CRISPR-Cas9技术在MCF7、T47D中敲除CDH1,在ZR75.1中使用doxycycline诱导的Cas9和sgRNA敲除CDH1。

2

验证CDH1敲除和细胞表型

确认CDH1敲除成功并观察细胞形态和粘附变化。

通过Western blot和qRT-PCR确认敲除效率,观察2D和ULA条件下的细胞形态,免疫荧光检测E-cadherin和p120 catenin定位。

3

评估IGF信号通路激活

检测CDH1缺失对IGF1、IGF2和胰岛素刺激下信号通路的影响。

对WT和CDH1 KO细胞进行配体刺激,检测pIGF1R/IR、pAkt和pERK水平。

4

分析IGF1R配体结合可用性

探究CDH1缺失增加IGF1R信号敏感性的机制。

使用生物素化IGF1进行交联实验,免疫沉淀检测配体-受体复合物,比较WT和CDH1 KO细胞膜上IGF1R表达和配体结合。

5

检测细胞存活和迁移侵袭能力

评估CDH1缺失对细胞存活、迁移和侵袭的影响。

进行Annexin V/PI染色检测anoikis抗性,集落形成实验,以及趋化、迁移和侵袭实验。

6

评估抑制剂敏感性

测试CDH1缺失对IGF1R、PI3K、Akt、MEK抑制剂和Fulvestrant的敏感性。

进行剂量反应实验,计算IC50,评估联合用药效果,并在患者来源类器官中验证。

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Thermo Fisher Scientific--
RPMI培养基Thermo Fisher Scientific--
DMEM/F12培养基Thermo Fisher Scientific--
胎牛血清Life Technologies--
活性炭处理血清Life Technologies--
基因敲除试剂盒Synthego--
Intercept PBS封闭液LiCOr927-40000
pIGF1R/IR抗体Cell Signaling Technology3024
Hoechst 33342Thermo Scientific62249
Aqua-Poly/Mount封片剂Polysciences18606-20
Cultrex类器官收集液R&D Systems3700-100-01
ProLong Gold防淬灭封片剂InvitrogenP36930
胰岛素样生长因子1GroPep BioreagentsAQU001
结晶紫Sigma-AldrichC0775
Pierce BCA蛋白定量试剂盒Thermo Scientific23225
Pierce Protein G琼脂糖珠Thermo Fisher Scientific20398
RNeasy小型RNA提取试剂盒Qiagen74106
PrimeScript逆转录预混液Takara BioRR036B
SsoAdvanced通用SYBRBio-Rad1726275
APC标记的Annexin VBD Biosciences550474
碘化丙啶BD Biosciences556463
Annexin结合缓冲液BD Biosciences556454
QCM趋化性细胞迁移实验(I型胶原)EMD MilliporeECM582
QCM胶原细胞侵袭实验EMD MilliporeECM551
Transwell小室(8μm孔径)Fisher Scientific08-771-21
胰岛素样生长因子1GroPep BioreagentsAQU100
生物素化IGF1GroPepAQU100
BS3交联剂Thermo Scientific21580
BMS-754807SelleckchemS1124
OSI-906SelleckchemS1091
阿培利司SelleckchemS2814
MK-2206SelleckchemS1078
U0126SelleckchemS1102
氟维司群SelleckchemS1191
CHIR-99021SelleckchemS2924
CellTiter-Glo试剂盒PromegaPR-G7573
β-雌二醇Sigma-AldrichE8875
胰蛋白酶----
CellTiter-Glo 3D试剂盒PromegaG9681
Odyssey CLx成像系统LiCOr--
Nikon A1共聚焦显微镜Nikon--
Olympus SZX16解剖显微镜Olympus--

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
CDH1敲除细胞系生成
MCF7和T47D使用Synthego Gene Knockout Kit (V1);ZR75.1使用doxycycline诱导的Cas9和sgRNA,进行3轮感染和嘌呤霉素筛选
阅读提示:Materials and Methods, CDH1 knockout cell line generation
信号通路激活检测
血清饥饿过夜;IGF1、IGF2或胰岛素刺激浓度0-10nM,15分钟;时间过程0-6小时
阅读提示:Results, Loss of E-cadherin sensitizes cells to IGF signaling pathway activation, Figure 3
受体可用性实验
生物素化IGF1浓度0-10nM,4°C孵育15分钟;BS3交联剂浓度2mM
阅读提示:Materials and Methods, Receptor availability assay
迁移和侵袭实验
细胞密度300,000细胞/孔;IGF1浓度5nM;血清浓度0.5%或10%;处理时间72小时
阅读提示:Materials and Methods, Haptotaxis, migration and invasion assays
抑制剂处理
细胞系接种密度9,000细胞/孔;处理时间6天;类器官接种密度3,000或5,000细胞/孔;处理时间12天;DMSO终浓度≤0.5%
阅读提示:Materials and Methods, Dose Response assays, Organoid culture
类器官培养
类器官培养基含1nM β-estradiol;MK2206处理后第6天换液,第12天检测活力
阅读提示:Materials and Methods, Organoid culture