PSMD4的下调可通过抑制NF-κB通路减弱自噬、增强细胞内ROS积累并增加上皮性卵巢癌对卡铂的敏感性

Down-regulation of PSMD4 can attenuate autophagy, enhance the accumulation of intracellular ROS, and increase the sensitivity of epithelial ovarian cancer to carboplatin by inhibiting the NF-κB pathway.

作者信息Ying Li, Qin Zhou, Jing Shen, Lixia Zhu
PMID35116329
发布时间2021-11
DOI10.21037/tcr-21-1389

实验完整度

包含细胞模型、耐药株构建、转录组测序、生物信息学分析、体外功能验证、机制研究及体内异种移植瘤实验,证据层级独立且功能验证明确。

主要模型

人EOC细胞系SK-OV-3 人EOC细胞系TOV-21G 卡铂耐药细胞系SK-OV-3/carboplatin 卡铂耐药细胞系TOV-21G/carboplatin EOC皮下异种移植瘤模型(BALB/c裸鼠)

重点核对

细胞系:SK-OV-3和TOV-21G及其对应卡铂耐药株 PSMD4敲低:使用shPSMD4载体转染 卡铂处理剂量:耐药株建立时0.1-2.0 μg/mL,细胞活力检测时不同浓度,体内给药剂量3 mg/kg 体内模型:雌性BALB/c裸鼠,皮下注射2×10^4 cells/μL细胞与Matrigel 1:1混合悬液 统计方法:Student's t检验和单因素方差分析,P<0.05为显著

摘要

背景:卵巢癌的发病率在全球女性妇科癌症中排名第三,超过90%的患者为上皮性卵巢癌(EOC)。卡铂是治疗EOC患者的一线化疗药物。然而,对卡铂耐药的患者通常无法从中获益。因此,寻找影响卡铂敏感性的关键分子有望增强卡铂在EOC治疗中的疗效。方法:本研究使用人EOC细胞系SK-OV-3和TOV-21G。利用第二代测序技术对卡铂耐药EOC细胞和亲本EOC细胞进行转录组测序。通过基因本体论(GO)富集和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析对差异表达基因进行生物信息学分析。还分析了基因表达综合(GEO)数据库中的EOC组织芯片以筛选靶基因。采用流式细胞术、Hoechst染色、Western blot、MTS、线粒体特异性还原剂(Mito Tempo)和核因子κB(NF-κB)通路抑制剂(BAY 11-7082)探讨蛋白酶体26S亚基非ATP酶4(PSMD4)对卡铂处理的卡铂耐药EOC细胞自噬、凋亡和活性氧(ROS)积累的影响。在体内,将经PSMD4敲低处理的卡铂耐药EOC细胞系皮下注射到小鼠(十二只雌性BALB/c裸鼠)中构建EOC皮下异种移植瘤模型。结果:基于第二代测序技术和生物信息学分析,发现PSMD4是EOC卡铂耐药调控网络中的核心分子,其表达在EOC卡铂耐药组织和细胞中上调。体外和体内实验结果表明,PSMD4表达的下调与EOC对卡铂敏感性的增加密切相关。机制上,我们发现抑制PSMD4表达可能抑制NF-κB通路的激活,促进卡铂诱导的EOC细胞ROS积累,抑制EOC细胞自噬,并增强EOC对卡铂的敏感性。结论:PSMD4的下调可能抑制NF-κB通路的激活和自噬,并上调细胞内ROS积累水平,从而促进卡铂介导的EOC细胞凋亡并增强卡铂敏感性。

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
PSMD4在EOC卡铂耐药中的表达及其对卡铂敏感性的影响和机制是什么?
核心机制
抑制PSMD4表达可能通过抑制NF-κB通路激活,进而抑制自噬并促进卡铂诱导的ROS积累,最终增强EOC对卡铂的敏感性。
主要证据
在体外,PSMD4敲低使EOC耐药细胞对卡铂敏感性增加,表现为凋亡增加、自噬抑制和ROS积累;体内异种移植瘤实验中,PSMD4低表达裸鼠的肿瘤对卡铂更敏感。
研究意义
本研究为EOC卡铂敏感性机制的研究和EOC化疗提供新的理论基础,PSMD4和NF-κB通路相关分子可能成为卡铂治疗的预后靶点和耐药逆转靶点,有助于延长EOC患者的生存期。

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

耐药细胞模型构建与验证

建立并验证卡铂耐药EOC细胞模型,以研究耐药机制

通过逐步递增卡铂浓度(0.1-2.0 μg/mL)处理SK-OV-3和TOV-21G细胞5个月,建立耐药株,并通过IC50测定和形态观察验证耐药性。

2

转录组测序与生物信息学筛选

筛选EOC卡铂耐药相关的核心基因

对SK-OV-3/carboplatin和亲本细胞进行二代测序,结合GO、KEGG、PPI网络和GEO芯片分析,筛选出PSMD4作为核心基因。

3

PSMD4表达水平验证

验证PSMD4在耐药细胞和组织中的表达变化

通过qRT-PCR和Western blot检测PSMD4在敏感和耐药细胞中的mRNA和蛋白表达。

4

体外功能实验

检测PSMD4表达对EOC细胞卡铂敏感性的影响

通过转染shPSMD4或OV-PSMD4调控PSMD4表达,使用MTS检测细胞活力,流式细胞术检测凋亡,Hoechst染色观察核碎裂,Western blot检测自噬和凋亡相关蛋白。

5

机制探索

探究PSMD4调控EOC卡铂敏感性的分子机制

通过测序和KEGG富集分析显示差异基因富集于NF-κB通路,随后用NF-κB抑制剂(BAY 11-7082)处理,检测细胞活力、ROS、凋亡和自噬变化;并检测PSMD4敲低后NF-κB p65和IκBα的表达及核质分布。

6

体内异种移植瘤实验

验证PSMD4下调对EOC裸鼠移植瘤卡铂敏感性的影响

将PSMD4敲低和对照耐药细胞皮下接种至BALB/c裸鼠,成瘤后给予卡铂腹腔注射,监测肿瘤体积变化。

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Invitrogen--
胎牛血清Invitrogen--
青霉素/链霉素----
Neofect DNA转染试剂Neofect Biotech Co., Ltd.--
shPSMD4敲低质粒Genechem--
PSMD4过表达质粒Gemma Pharmaceutical Technology Co., Ltd.--
MTS试剂Shanghai Yihui Biological Technology Co., Ltd.--
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒----
Hoechst 33342染料----
2,7-二氯二氢荧光素二乙酸酯Beijing Biolab Technology Co., Ltd.--
Mito Tempo----
BAY 11-7082----
PSMD4抗体GenWay Biotech Inc.GWB-F0AEDC
LC3抗体MBL InternationalPD014
Beclin-1抗体US BiologicalB0981-23T
P62抗体PeproTech500-P62-50
cleaved caspase-3抗体Cell Signaling Technology8202
Bcl-2抗体LSBio (LifeSpan)LS-C438-1000
Bax抗体GenWay Biotech Inc.18-661-15197-0.1
NF-κB p65抗体Cell Signaling Technology3034
IκBα抗体ABclonalA19714
Lamin B抗体LSBio (LifeSpan)LS-B2005-50
β-actin抗体Miltenyi Biotec130-120-277
PSMD4抗体Enzo Life SciencesPAB0242
生物素化山羊抗兔二抗SignalwayL3012
基质胶----
日立HT7700透射电子显微镜HITACHI--
GraphPad Prism 7.0软件GraphPadSoftware--

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
细胞培养与转染
细胞系(SK-OV-3、TOV-21G等)来源及培养条件,转染试剂和质粒(shPSMD4、OV-PSMD4)及浓度
阅读提示:Methods:Cell culture and transfection
耐药细胞建立
卡铂浓度递增范围、处理时间、停药后稳定性验证方法
阅读提示:Methods:Establishment of carboplatin-resistant cell lines
体外功能实验
卡铂浓度和处理时间、MTS检测细胞密度和孵育时间、凋亡检测染色体积和孵育时间、自噬相关蛋白检测抗体稀释比例
阅读提示:Methods:MTS assay, Flow cytometry, Hoechst staining, Western blot
机制研究
BAY 11-7082浓度和剂量(文中未明确说明)、Mito Tempo浓度、ROS检测DCFH-DA浓度
阅读提示:Results:Inhibition of the NF-κB pathway...;Figure 7
体内实验
小鼠品系、性别、周龄、体重、分组方法、细胞接种密度和基质胶比例、卡铂给药剂量和频率
阅读提示:Methods:In vivo tumor xenograft