阿帕替尼通过PI3K/AKT和ERK1/2/MAPK通路抑制胰腺癌的生长、迁移和侵袭

Apatinib inhibits pancreatic cancer growth, migration and invasion through the PI3K/AKT and ERK1/2/MAPK pathways.

作者信息Yuan Hu, Jiayu Jing, Yu Shi, Pengchuang Zhang, Danfeng Dong, Yinying Wu, Xuyuan Dong, Enxiao Li, Yangwei Fan
PMID35116637
发布时间2021-07
DOI10.21037/tcr-21-207

实验完整度

高

包含体外细胞功能实验(SRB、集落形成、划痕、Transwell)、体内异种移植瘤模型及IHC和WB的机制验证,证据层级多样。

主要模型

人胰腺癌细胞系ASPC-1和PANC-1 裸鼠皮下异种移植瘤模型(ASPC-1细胞)

重点核对

阿帕替尼处理浓度:10和20 μM(体外)、50/100/200 mg/kg灌胃(体内) 处理时间:体外72小时,体内21天 细胞系:ASPC-1和PANC-1 动物模型:BALB/c裸鼠皮下注射ASPC-1细胞 对照:DMSO(体外)和生理盐水(体内)

摘要

背景:胰腺癌通常具有高度恶性和预后不良的特点。此外,目前尚无针对该疾病的有效治疗药物。然而,阿帕替尼是一种靶向血管内皮生长因子受体2(VEGFR-2)的小分子药物,已在胃癌中显示出良好的疗效。因此,本研究探讨了阿帕替尼对胰腺癌的作用。方法:通过集落形成实验、伤口愈合实验以及Transwell和蛋白质印迹(WB)分析检测ASPC-1或PANC-1细胞的活性。此外,通过将ASPC-1细胞皮下注射到裸鼠中建立异种移植模型。通过免疫组织化学(IHC)和WB分析检测微血管密度(MVD)和Ki-67的表达。结果:研究发现,用10或20μM的阿帕替尼处理可降低ASPC-1和PANC-1细胞的增殖、迁移和侵袭。此外,阿帕替尼显著抑制了异种移植物的生长。而且,在阿帕替尼治疗21天后,Ki-67表达和MVD降低。结果还显示,阿帕替尼对VEGFR-2、ERK1/2和AKT蛋白的水平没有影响,但磷酸化VEGFR2(p-VEGFR2)、磷酸化AKT(p-AKT)和磷酸化ERK1/2(p-ERK1/2)的表达显著降低。结论:阿帕替尼抑制胰腺癌细胞的增殖和迁移,阻断移植瘤的生长和血管生成。此外,其潜在机制可能涉及PI3K/AKT和ERK1/2/MAPKs信号通路的磷酸化。关键词:胰腺癌,阿帕替尼,血管内皮生长因子受体2(VEGFR-2),ERK1/2,AKT

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
阿帕替尼对胰腺癌细胞的增殖、迁移、侵袭以及体内移植瘤生长和血管生成的影响及其潜在分子机制
核心机制
阿帕替尼抑制VEGFR-2的磷酸化,进而下调PI3K/AKT和ERK1/2/MAPK信号通路的磷酸化水平
主要证据
体外实验中,APC-1和PANC-1细胞经阿帕替尼处理后增殖、迁移、侵袭能力降低;体内实验中,裸鼠异种移植瘤生长受抑,肿瘤组织中Ki-67和CD31表达降低;WB检测显示p-VEGFR2、p-AKT和p-ERK1/2表达下降,而总蛋白水平不变。
研究意义
为胰腺癌治疗提供了新的治疗靶点,并支持阿帕替尼作为胰腺癌二线或后线治疗的进一步临床研究。

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

检测阿帕替尼对胰腺癌细胞活力的影响

评估阿帕替尼对ASPC-1和PANC-1细胞活力的抑制作用并计算IC50值

使用SRB法检测不同浓度阿帕替尼处理72小时后的细胞活力,计算IC50。

2

集落形成实验评估细胞增殖

验证阿帕替尼对胰腺癌细胞集落形成能力的影响

将细胞接种于6孔板,用10或20 μM阿帕替尼或DMSO处理72小时后换无药培养基培养2-3周,结晶紫染色计数集落。

3

划痕实验评估细胞迁移

检测阿帕替尼对胰腺癌细胞迁移能力的影响

细胞贴壁后用枪头划痕,无血清培养基培养72小时,测量伤口愈合面积。

4

Transwell实验评估细胞迁移和侵袭

评估阿帕替尼对胰腺癌细胞迁移和侵袭能力的影响

使用Transwell小室,包被或不包被Matrigel,细胞悬液置于上室,培养72小时后计数穿过膜的细胞。

5

建立裸鼠异种移植瘤模型评估体内抗肿瘤效果

评估阿帕替尼在体内对胰腺癌移植瘤生长的抑制作用

将ASPC-1细胞皮下注射到裸鼠大腿,当肿瘤体积达100-300 mm³时将小鼠随机分为四组,分别给予生理盐水、阿帕替尼50、100、200 mg/kg灌胃,每日一次,共21天,定期测量肿瘤体积。

6

免疫组化检测肿瘤组织CD31和Ki-67表达

评估阿帕替尼对移植瘤微血管密度和增殖的影响

对肿瘤组织切片进行IHC染色,检测CD31和Ki-67表达,并定量分析。

7

Western blot检测信号通路蛋白表达

检测阿帕替尼对VEGFR-2、AKT、ERK1/2及其磷酸化水平的影响

提取细胞或肿瘤组织蛋白,进行WB检测VEGFR-2、p-VEGFR-2、AKT、p-AKT、ERK1/2和p-ERK1/2。

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HyClone--
DMEM培养基HyClone--
胎牛血清HyClone--
链霉素Life Technologies--
青霉素Life Technologies--
二甲基亚砜Sigma-Aldrich--
磺酰罗丹明BSigma-Aldrich--
酶标仪Bio-Rad--
结晶紫文中未明确说明--
Transwell小室(8 μm孔径)Corning--
Matrigel基质胶BD Biosciences--
显微镜(Nikon-Eclipse)Nikon--
BALB/c裸鼠Shanghai Laboratory Animal Center of the Chinese Academy of Sciences--
链霉亲和素-生物素过氧化物酶试剂盒(SP-9001)Zhongshan Golden Bridge Biotechnology--
抗CD31抗体Proteintech11265-1-AP
含蛋白酶和磷酸酶抑制剂的裂解缓冲液Roche--
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific23227
聚偏二氟乙烯膜Millipore Corp.--
HRP偶联二抗Cell Signaling Technology7044
增强化学发光试剂盒Millipore Corp.--
抗GAPDH抗体ProteintechHRP-60004
抗VEGFR-2抗体CST9698S
抗p-VEGFR-2抗体CST2478S
抗AKT抗体WanleibioWL0003b
抗p-AKT抗体WanleibioWLP001a
抗ERK1/2抗体SABbiotech29162
抗p-ERK1/2抗体SABbiotech12548
GraphPad Prism 8.0GraphPad--
SPSS 18.0IBM--

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
细胞活力检测
细胞系、阿帕替尼浓度梯度(1.5625-100 μM)、处理时间(72小时)、细胞接种密度(5×10^3/孔)
阅读提示:Methods: The sulforhodamine B (SRB) assay
集落形成实验
细胞接种密度(300细胞/孔)、阿帕替尼浓度(10、20 μM)、处理时间(72小时)、无药培养时间(2-3周)
阅读提示:Methods: The plate clone formation assay
迁移和侵袭实验
细胞密度(5×10^4)、处理浓度(10、20 μM)、培养时间(72小时)、Matrigel是否包被
阅读提示:Methods: The Transwell assay 和 The wound healing assay
体内异种移植瘤模型
动物品系(BALB/c裸鼠)、周龄(4-6周)、体重(18-20 g)、细胞数量(1×10^7)、分组(NS、50、100、200 mg/kg)、给药方式(灌胃,每日一次)、给药时间(21天)
阅读提示:Methods: The xenograft model
蛋白表达检测
抗体品牌及货号、稀释比例、细胞或组织处理方法
阅读提示:Methods: Western blot (WB) analysis