METTL3缺失通过N6-甲基腺苷依赖性机制促进HR+HER2-乳腺癌的肿瘤进展和耐药

METTL3 depletion contributes to tumour progression and drug resistance via N6 methyladenosine-dependent mechanism in HR+HER2-breast cancer.

作者信息Dengjie Ouyang, Tao Hong, Mengdie Fu, Yitong Li, Liyun Zeng, Qitong Chen, Hongye He, Ying Wen, Yan Cheng, Meirong Zhou, Qiongyan Zou, Wenjun Yi
PMID36765397
发布时间2023-02-10
DOI10.1186/s13058-022-01598-w

实验完整度

包含临床样本分析、细胞系体外功能实验(增殖、迁移、凋亡)、动物移植瘤模型、机制验证(MeRIP、通路抑制)等多层级实验。

主要模型

MCF-7细胞系 T47D细胞系 BALB/c裸鼠异种移植瘤模型 HR+HER2−乳腺癌临床组织样本

重点核对

METTL3敲低和过表达效率(shRNA和LV质粒转染) 化疗药物处理浓度和时间(DOX 1.0 μg/ml、PTX 0.5 μM、Cis 400 nM等,处理24小时) 细胞增殖检测方法(CCK-8、集落形成)及时间点 体内实验:MCF-7细胞皮下注射量、DOX剂量(5 mg/kg)和给药周期 临床样本:13对化疗前后组织样本

摘要

背景:化疗是治疗激素受体阳性/人表皮生长因子受体2阴性(HR+HER2−)乳腺癌(BC)的重要策略,但该亚型对化疗反应率低。越来越多的证据表明,N6-甲基腺苷(m6A)是真核细胞中最常见的RNA修饰,甲基转移酶样3(METTL3)参与多种癌症类型的肿瘤进展。因此,探讨METTL3在HR+HER2− BC发生发展中的功能仍然很重要。方法:分别通过实时定量聚合酶链反应和western blotting分析mRNA和蛋白表达水平。通过CCK-8和集落形成试验检测细胞增殖。通过流式细胞术评估细胞周期进程。通过伤口愈合试验和transwell试验分别分析细胞迁移和侵袭,通过TUNEL试验分析细胞凋亡。最后,通过甲基化RNA免疫沉淀分析m6A修饰。结果:化疗诱导的m6A修饰下调受HR+HER2− BC中METTL3缺失的调控。MCF-7/T47D细胞中METTL3敲低通过促进肿瘤增殖和迁移以及抑制凋亡来降低HR+HER2− BC细胞的药物敏感性。机制上,CDKN1A是METTL3的下游靶点,可激活AKT通路并促进上皮-间质转化(EMT)。此外,当m6A修饰被METTL3敲低抑制时,观察到BAX表达降低,且caspase-3/-9/-8的减少抑制了凋亡。结论:METTL3缺失通过调节CDKN1A/EMT和m6A-BAX/caspase-9/-3/-8信号通路促进HR+HER2− BC的增殖和迁移并降低药物敏感性,这表明METTL3发挥肿瘤抑制作用,可能成为预测HR+HER2− BC患者预后的潜在生物标志物。

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
METTL3在HR+HER2−乳腺癌进展和化疗耐药中的作用及其分子机制是什么?
核心机制
METTL3通过m6A依赖性方式调控CDKN1A表达,进而激活AKT通路促进EMT;同时通过m6A修饰调控BAX表达,进而影响caspase-3/-8/-9介导的凋亡。
主要证据
临床样本和细胞系中化疗后METTL3和m6A水平降低;METTL3敲低增强增殖、迁移和耐药性,过表达则相反;MeRIP-qPCR显示CDKN1A和BAX的m6A修饰减少;体内实验显示METTL3过表达抑制肿瘤生长并增强DOX敏感性。
研究意义
METTL3可能作为预测HR+HER2−乳腺癌化疗反应的生物标志物,并作为逆转化疗耐药的潜在治疗靶点。

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

临床样本和生物信息学分析

鉴定化疗后m6A相关基因表达变化,并筛选关键调控因子。

分析GSE87455和GSE763数据集,检测13对化疗前后HR+HER2−乳腺癌组织中METTL3表达,并进行预后分析。

2

细胞系药物处理和METTL3表达调控

验证化疗药物对METTL3和m6A水平的影响,并建立METTL3敲低和过表达细胞模型。

用DOX、PTX和Cis处理MCF-7和T47D细胞,检测METTL3表达和m6A水平;通过慢病毒转染shRNA和过表达载体改变METTL3表达。

3

体外功能实验

评估METTL3对细胞增殖、迁移、侵袭和凋亡的影响。

采用CCK-8、集落形成、流式细胞术、伤口愈合、Transwell和TUNEL实验检测细胞功能。

4

体内移植瘤模型

验证METTL3过表达对肿瘤生长和DOX敏感性的影响。

将稳定过表达METTL3的MCF-7细胞皮下注射到裸鼠,给予PBS或DOX处理,观察肿瘤生长。

5

机制验证

阐明METTL3调控CDKN1A和BAX的分子机制,以及下游信号通路。

通过MeRIP-qPCR检测m6A修饰,Western blot检测EMT和凋亡相关蛋白,使用PI3K抑制剂LY294002验证AKT通路的作用。

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--
RPMI 1640培养基Gibco--
青霉素/链霉素----
多柔比星Dingguo--
紫杉醇Dingguo--
顺铂Dingguo--
RIPA裂解液----
PVDF膜----
AKT抗体Cell Signaling9272s
Caspase-9抗体Proteintech10380-1-AP
Caspase-3抗体Proteintech66470-2-Ig
Caspase-8抗体Proteintech66093-1-Ig
磷酸化AKT抗体Cell Signaling4060
BAX抗体Proteintech60267-1-Ig
波形蛋白抗体Proteintech10366-1-AP
N-钙黏蛋白抗体Proteintech22018-1-AP
E-钙黏蛋白抗体Proteintech20874-1-AP
GAPDH抗体Signalway Antibody21612
METTL3抗体ABclonalA8370
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific--
PrimeScript RT试剂盒Thermo Fisher Scientific--
SYBR Premix试剂盒Abclonal--
PCR引物Well Biological Science--
细胞增殖和细胞毒性检测试剂盒Dingguo--
改良吉姆萨染色液Sigma--
碘化丙啶SigmaP4170
核糖核酸酶AFermentasEN0531
TUNEL试剂盒Roche--
EpiQuik m6A RNA甲基化定量试剂盒EpigenTek--
Tiangen MeRIP m6A试剂盒TiangenFP313
LY294002----

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
细胞培养
细胞系来源、培养基(DMEM或RPMI 1640含1%青霉素/链霉素)、培养条件(37°C,5% CO2)
阅读提示:Methods: Cell culture and chemicals
药物处理
DOX、PTX、Cis的浓度和处理时间(24小时)
阅读提示:Methods: Cell culture and chemicals
METTL3敲低/过表达
shRNA和过表达载体序列、慢病毒包装和转导条件
阅读提示:Methods: Cell transduction
增殖和集落形成
细胞接种密度(1×10^3细胞/孔)、培养时间(24/48/72小时和14天)、计数标准(≥50个细胞)
阅读提示:Methods: Cell proliferation assay
细胞周期
细胞密度(2-3×10^5/孔)、固定方法、PI和RNase A浓度
阅读提示:Methods: Cell cycle analysis
迁移和侵袭
Transwell上室无血清、下室10% FBS、是否包被Matrigel、时间(24/48小时)
阅读提示:Methods: Transwell migration and invasion assay
凋亡检测
TUNEL试剂盒、细胞固定和通透步骤、计数细胞数(1000个)
阅读提示:Methods: TUNEL assay
体内实验
小鼠品系(4周龄雌性BALB/c裸鼠)、细胞注射量(1×10^7)、分组(每组6只)、DOX剂量(5 mg/kg)、给药频率(每3天)和观察时间(21天)
阅读提示:Methods: In vivo tumour xenograft model
免疫组化
Ki-67抗体、DAB显色、苏木素复染、计数方法
阅读提示:Methods: Immunohistological staining
m6A定量和MeRIP
RNA量(200 ng)、试剂盒(EpiQuik和Tiangen MeRIP)、引物序列
阅读提示:Methods: RNA m6A quantification, MeRIP and quantitative PCR