癌症相关成纤维细胞通过lncRNA SNHG5介导的血管生成和血管通透性促进乳腺癌前转移微环境形成

Cancer-associated fibroblasts facilitate premetastatic niche formation through lncRNA SNHG5-mediated angiogenesis and vascular permeability in breast cancer.

作者信息Huan Zeng, Yixuan Hou, Xinyue Zhou, Lei Lang, Haojun Luo, Yan Sun, Xueying Wan, Taixian Yuan, Rui Wang, Yongcan Liu, Rui Tang, Shaojie Cheng, Ming Xu, Manran Liu
PMID36438499
发布时间2022-10-17
DOI10.7150/thno.74753

实验完整度

包含细胞实验(管形成、通透性、侵袭)、体外机制实验(RNA pull-down、RIP、m6A、ChIP)、体内动物模型(原位移植瘤、肺转移)及临床样本验证,功能验证和机制验证完整。

主要模型

CAFs和NFs(乳腺癌组织分离) HUVECs(人脐静脉内皮细胞) MDA-MB-231细胞与CAFs/NFs混合的裸鼠原位移植瘤模型 乳腺癌患者组织样本和血清样本

重点核对

CAFs和NFs的分离和验证 lncSNHG5在CAFs中的表达水平验证 ZNF281、CCL2、CCL5的敲低和过表达效率验证 血管生成和通透性检测方法的标准化(管形成、出芽、体外和体内通透性) 体内实验中细胞注射量、小鼠周龄、处理时间及抑制剂剂量

摘要

背景:转移是乳腺癌(BC)患者死亡的主要原因。原发肿瘤在继发器官中形成前转移微环境(PMN),为随后的转移做准备。癌症相关成纤维细胞(CAFs)是肿瘤微环境中的主要基质成分,是肿瘤转移的重要促进因素。然而,在乳腺癌中,原发CAFs在继发器官前转移微环境中的功能和机制仍不清楚。方法:我们使用lncRNA微阵列分析了来自乳腺肿瘤组织的CAFs和NFs配对样本中lncRNA的表达谱。通过qRT-PCR评估lncSNHG5、ZNF281、IGF2BP2、CCL2和CCL5的表达水平;通过western blotting和/或ELISA分析原代和永生化CAFs及临床样本中相关基因(如ZNF281、IGF2BP2、CCL2和CCL5)的蛋白水平。进行了管形成和三维出芽实验以及组织荧光染色以研究血管生成。进行了体外通透性实验、跨内皮侵袭实验、体内通透性实验和组织荧光染色以检查血管通透性。通过RNA测序、荧光原位杂交、细胞分级分离实验、质谱、RNA pull-down、RNA免疫沉淀、基因特异性m6A实验、染色质免疫沉淀、双荧光素酶报告基因实验和放线菌素D处理在CAFs和NFs中研究了lncSNHG5的调控机制。结果:LncSNHG5在乳腺CAFs中高表达,并通过调控CAFs中的ZNF281,通过促进血管生成和血管渗漏在前转移微环境形成中发挥重要作用。lncSNHG5通过与m6A阅读器IGF2BP2结合增强ZNF281 mRNA的稳定性。增强的ZNF281转录调控CCL2和CCL5的表达,以激活内皮细胞中的P38 MAPK信号通路。高CCL2和CCL5表达与BC患者的肿瘤转移和不良预后相关。抑制剂RS102895、marasviroc和cenicriviroc通过阻断CCL2/CCR2和CCL5/CCR5的结合来抑制PMN中的血管生成和血管通透性。lncSNHG5-ZNF281-CCL2/CCL5信号轴在诱导前转移微环境形成以促进BC转移中发挥重要作用。结论:我们的工作表明,CAFs中的lncSNHG5及其下游信号ZNF281-CCL2/CCL5在乳腺癌前转移微环境形成中发挥关键作用,可能作为BC转移诊断和治疗的潜在靶点。

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
乳腺癌原发CAFs是否以及如何通过lncRNA SNHG5调控继发器官前转移微环境的形成,从而促进肿瘤转移?
核心机制
lncSNHG5在CAFs中与m6A阅读器IGF2BP2结合,增强ZNF281 mRNA稳定性,进而转录上调CCL2和CCL5,分泌后激活内皮细胞P38 MAPK信号,促进血管生成和血管通透性,形成前转移微环境。
主要证据
通过lncRNA微阵列和qRT-PCR证实lncSNHG5在CAFs中高表达;体外管形成、出芽、通透性实验及体内肺血管通透性和微血管密度检测表明lncSNHG5-ZNF281-CCL2/5轴的作用;RNA pull-down、RIP、m6A和ChIP实验验证分子机制;动物模型证实该轴促进肺转移。
研究意义
该研究揭示了基质细胞lncRNA在前转移微环境中的新机制,为乳腺癌转移提供了潜在的诊断标志物(lncSNHG5、CCL2/CCL5)和治疗靶点(CCR2/CCR5抑制剂)。

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

发现lncSNHG5高表达

筛选CAFs中差异表达的lncRNA,并验证lncSNHG5的表达和临床相关性

使用lncRNA微阵列比较CAFs和NFs,qRT-PCR验证候选lncRNA,并分析lncSNHG5表达与临床病理特征及生存的关系

2

验证lncSNHG5功能

确定lncSNHG5是否调控血管生成和血管通透性

通过敲低和过表达lncSNHG5,检测HUVECs的管形成、出芽、通透性和紧密连接蛋白表达,并在体内模型中观察肺血管变化

3

鉴定靶基因ZNF281

寻找lncSNHG5的下游靶基因

通过RNA-seq和生信分析找到转录因子ZNF281,验证其表达与lncSNHG5的相关性,并验证ZNF281对血管生成和通透性的功能

4

阐明lncSNHG5作用机制

阐明lncSNHG5如何调控ZNF281表达

确定lncSNHG5在细胞质中与IGF2BP2结合,增强ZNF281 mRNA m6A修饰和稳定性

5

下游因子CCL2和CCL5

确定ZNF281调控的分泌因子

通过生信分析和实验验证ZNF281转录激活CCL2和CCL5,并检测其对内皮细胞信号通路的影响

6

体内验证和药物抑制

验证lncSNHG5-ZNF281-CCL2/5轴在体内促进PMN形成和转移,并评估抑制剂的效果

原位注射肿瘤细胞与不同工程化CAFs或抑制剂处理,检测肺血管通透性、MVD、转移灶和血清因子水平

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Gibco--
胎牛血清Gibco--
RPMI 1640培养基Gibco--
TRIzol试剂----
PrimeScript反转录试剂盒TaKaRa--
SYBR Premix Ex Taq™ II试剂盒TaKaRa--
RIPA裂解液Boster--
PVDF膜Bio-Rad--
ECL检测试剂Bio-Rad--
ELISA试剂盒R&D--
FISH探针GenePharma--
PARIS™试剂盒Invitrogen--
Matrigel基质胶----
I型胶原Corning--
罗丹明B-葡聚糖----
重组人CCL2R&D Systems--
重组人CCL5R&D Systems--
阿昔替尼Selleck--
RS102895Selleck--
马拉维罗Selleck--
西尼韦罗Selleck--
SB203580Selleck--
pcDNA3.1载体----
T7体外转录试剂盒Roche--
链霉亲和素标记的琼脂糖珠Invitrogen--
RNA结合蛋白免疫沉淀试剂盒Millipore--
pGL3载体Promega--
染色质免疫沉淀试剂盒CST9005
Magna MeRIP m6A试剂盒Millipore--
Occludin抗体Abcamab216327
ZO-1抗体Cell Signaling8193
ZNF281抗体SAB43566
IGF2BP2抗体Proteintech11601-1-AP
VEGFA抗体Abcamab1316
CCL2抗体SAB45065
CCL5抗体SAB32935
p-AKT抗体CST12694
AKT抗体CST9272
p-STAT3抗体CST9131
STAT3抗体CST4904
p-P38抗体CST4631
P38抗体CST9212
p-VEGFR2抗体SangonD155165
VEGFR2抗体SangonD151118
β-Actin抗体Biosharp--
CD31抗体Abcamab9498
TYR-520荧光染料----
TYR-570荧光染料----
TYR-690荧光染料----
异硫氰酸罗丹明B-葡聚糖----
Eclipse 80i显微镜Nikon--
DNBSEQ-T7测序平台----
Agilent SBC人lncRNA微阵列V5 (4*180K)Agilent--

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
细胞分离和培养
CAFs和NFs的分离方法、培养基成分(DMEM/RPMI 1640,10% FBS)、培养条件(37°C,5% CO2)
阅读提示:Methods: Isolation, immortalization and cell culture of stromal fibroblasts
管形成实验
HUVECs种植密度(96孔板)、Matrigel包被、CM处理体积(150 µL)和时间(6小时)
阅读提示:Methods: Three-dimensional sprouting and tube formation assays, Figure 2A
体外通透性实验
HUVECs单层形成时间(48小时)、Transwell孔径(0.4 μm)、罗丹明B-葡聚糖分子量(70 kDa)和检测时间(30分钟)
阅读提示:Methods: In vitro permeability assays and trans-endothelial invasion assays, Figure 2B-C
体内动物模型
小鼠周龄(4周)、每组数量(n=10)、细胞注射量(1×10^6每个)、注射体积(200 µL PBS:Matrigel 1:1)、观察时间点(2周和6周)、抑制剂给药方式(灌胃,每3天一次)
阅读提示:Methods: Xenograft Mouse Model, Figure 7A
机制实验
RNA pull-down和RIP实验中使用的抗体和探针序列、放线菌素D浓度(10 µg/mL)和处理时间、m6A检测中RNA用量(100 µg)
阅读提示:Methods: RNA stability assays, RNA pulldown and RIP assays, Gene-specific m6A qPCR assays