ERBB3、IGF1R和TGFBR2表达与胶质母细胞瘤中PDGFR表达相关,并参与胶质母细胞瘤细胞的PDGFR抑制剂耐药

ERBB3, IGF1R, and TGFBR2 expression correlate with PDGFR expression in glioblastoma and participate in PDGFR inhibitor resistance of glioblastoma cells.

作者信息Kang Song, Ye Yuan, Yong Lin, Yan-Xia Wang, Jie Zhou, Qu-Jing Gai, Lin Zhang, Min Mao, Xiao-Xue Yao, Yan Qin, Hui-Min Lu, Xiang Zhang, You-Hong Cui, Xiu-Wu Bian, Xia Zhang, Yan Wang
PMID29888103
发布时间2018-05
DOI--

实验完整度

包含TCGA数据库分析、66例患者样本验证、体外细胞功能实验(增殖、迁移、侵袭)、免疫共沉淀及Western blot机制验证等独立证据层级,并进行了联合用药验证。

主要模型

LN229胶质母细胞瘤细胞系 原代GBM细胞(GBM-1) TCGA_GBMLGG和TCGA_GBM数据库 66例人GBM组织样本队列

重点核对

TCGA数据库中PDGFRA与ERBB3、IGF1R,PDGFRB与TGFBR2的mRNA表达相关性 GBM细胞中PDGFRA与ERBB3/IGF1R,PDGFRB与TGFBR2的蛋白相互作用 Imatinib处理下PDGFR与RTK共表达细胞的相对生长率(RGR) Imatinib处理下AKT和S6磷酸化水平的维持 66例GBM组织中PDGFR与RTK蛋白表达的相关性及生存分析

摘要

胶质瘤是脑内最常见的恶性肿瘤,分为四级(I、II、III和IV级),其中IV级胶质瘤也称为胶质母细胞瘤(GBM)。受体酪氨酸激酶(RTKs)的异常激活,包括血小板衍生生长因子受体(PDGFR),在胶质瘤中常见。越来越多的证据表明,PDGFR在胶质瘤的发生和发展中发挥关键作用,是GBM治疗的有前景的药物靶点。然而,PDGFR抑制剂(PDGFRi)在临床试验中失败,至少部分原因是其他RTKs的激活,这补偿了PDGFR的抑制并使肿瘤细胞对PDGFRi产生耐药。因此,识别导致PDGFRi耐药的RTKs可能提供新的治疗靶点,以协同增强PDGFRi的疗效。在本研究中,我们分析了TCGA胶质瘤数据库,发现三种RTKs即ERBB3、IGF1R和TGFBR2的mRNA表达与PDGFR的表达正相关。免疫共沉淀实验表明这三种RTKs与PDGFR在GBM细胞中存在新的相互作用。此外,在GBM细胞中PDGFR与ERBB3、IGF1R或TGFBR2的共表达减弱了PDGFRi的毒性,并在PDGFRi存在下维持了PDGFR下游靶标的激活。因此,ERBB3、IGF1R和TGFBR2可能参与GBM细胞的PDGFRi耐药。与这一观点一致,PDGFRi与靶向ERBB3或IGF1R的抑制剂联合使用比单独使用每种抑制剂更能有效抑制GBM细胞的生长。PDGFR与ERBB3、IGF1R和TGFBR2的正相关在66例GBM患者样本中进一步得到证实。有趣的是,生存分析显示,在PDGFRA高表达的GBM患者中,ERBB3预示不良预后。总之,我们的工作表明ERBB3、IGF1R和TGFBR2是PDGFRi耐药的原因,并揭示ERBB3可作为PDGFRA高表达GBM的潜在预后标志物和治疗靶点。

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
哪些RTKs与PDGFR共表达并可能参与PDGFR抑制剂耐药,以及联合抑制这些RTKs是否能增强PDGFRi的疗效?
核心机制
ERBB3、IGF1R和TGFBR2与PDGFR相互作用,在PDGFRi存在下维持PDGFR下游AKT/S6信号通路的激活,从而介导耐药;ERBB3高表达预示PDGFRA高表达GBM患者的不良预后。
主要证据
TCGA数据库显示ERBB3、IGF1R和TGFBR2与PDGFR表达正相关;Co-IP证实蛋白相互作用;细胞实验显示共表达降低Imatinib敏感性并维持AKT/S6磷酸化;联合抑制PDGFR与ERBB3或IGF1R显著抑制细胞生长;66例GBM组织IHC验证相关性。
研究意义
ERBB3、IGF1R和TGFBR2是PDGFRi耐药的候选RTKs,联合抑制PDGFR与ERBB3或IGF1R可能作为GBM(尤其是 proneural 亚型)的治疗策略,ERBB3可作为PDGFRA高表达GBM的预后标志物。

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

TCGA数据库相关分析

筛选与PDGFR表达正相关的RTKs,识别候选耐药相关基因

分析TCGA_GBMLGG和TCGA_GBM数据库,评估PDGFRA/PDGFRB与多个RTKs的mRNA表达相关性

2

蛋白相互作用验证

验证候选RTKs与PDGFR是否存在物理相互作用

在LN229和GBM-1细胞中过表达Flag/Myc/HA标签的PDGFR和候选RTKs,通过Co-IP检测相互作用

3

PDGFRi敏感性评估

检测候选RTKs共表达是否影响GBM细胞对PDGFR抑制剂Imatinib的敏感性

通过CCK-8测定IC50,并用IC50附近浓度处理细胞,计算相对生长率

4

下游信号通路检测

评估候选RTKs共表达是否在PDGFRi存在下维持下游信号激活

Western blot检测AKT和S6的磷酸化水平

5

迁移和侵袭能力验证

检测候选RTKs共表达对GBM细胞迁移和侵袭的影响

使用Transwell小室(含或不含Matrigel)进行迁移和侵袭实验

6

联合抑制实验

验证PDGFRi与ERBB3或IGF1R抑制剂联合使用的效果

使用Imatinib联合AZD3463(IGF1R抑制剂)或Sapitinib(ERBB3抑制剂)处理细胞,检测生长和AKT激活

7

患者样本验证

在人GBM组织中验证PDGFR与候选RTKs表达的相关性及预后价值

对66例GBM组织进行IHC染色,定量IOD值,进行相关性分析和Kaplan-Meier生存分析

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。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
验证机制链路
评估体内效果

产品清单

实验环节名称品牌货号
杜尔贝科改良伊格尔培养基Gibco--
胎牛血清Gibco10270-106
青霉素-链霉素HyCloneSV30010
NheI限制酶New ENGLAND BIOLABS6387681
NotI限制酶New ENGLAND BIOLABS6387681
Lipofectamine-2000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
聚凝胺Sigma--
嘌呤霉素Invivogen--
G418硫酸盐Sangon BiotechA100859
CCK-8试剂盒DOJINDO--
基质胶CORNING354234
Millicell 8.0 μm PET小室----
NP40裂解液BeyotimeP0013F
蛋白酶/磷酸酶抑制剂混合物CST5872S
Protein A/G磁珠GE Healthcare--
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒Bio-Rad--
抗Flag抗体Sigma--
抗Myc抗体CST2276S
抗HA抗体CST3724S
抗β-肌动蛋白抗体BeyotimeAF0003
抗IGF1R抗体CST14534S
抗ERBB3抗体CST12708S
抗TGFBR2抗体Biossbs-0117R
抗FGFR1抗体CST9740S
抗PDGFRα抗体CST3174S
抗磷酸化PDGFRα (Tyr754)抗体CST2292S
抗PDGFRβ抗体CST3169S
抗磷酸化PDGFRβ (Tyr751)抗体CST4549S
抗AKT1抗体CST2938S
抗磷酸化AKT1 (Ser473)抗体CST9018S
抗S6核糖体蛋白抗体CST2217S
抗磷酸化S6核糖体蛋白 (Ser235/236)抗体CST4858S
抗小鼠IgG HRP标记二抗CST7076S
抗兔IgG HRP标记二抗CST7074S
抗TGFBR2抗体Abcam78419
Dako REAL™ EnVision HRP兔/鼠二抗系统DAKO20039641
伊马替尼----
萨匹替尼----
AZD3463----

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
TCGA数据库分析
使用的TCGA数据库版本和样本量;PDGFRA与ERBB3、IGF1R,PDGFRB与TGFBR2的Pearson相关系数及P值
阅读提示:Materials and methods中的TCGA glioma database部分及Results中Figure 1和Table 2
细胞培养
LN229和GBM-1细胞的来源;培养基成分和培养条件
阅读提示:Materials and methods中的Cell culture部分
质粒构建和转染
表达载体的选择和标签;转染试剂和筛选浓度
阅读提示:Materials and methods中的Plasmid constructs, lentivirus production, and transient transfection部分
共免疫沉淀
裂解缓冲液成分;抗体和磁珠的类型;洗涤和洗脱条件
阅读提示:Materials and methods中的Co-immunoprecipitation部分及Figure 2图注
药物处理
Imatinib、AZD3463、Sapitinib的浓度和处理时间;单药与联合用药剂量
阅读提示:Materials and methods中的Cell proliferation and IC50 measurement部分及Results中Figure 3、6、7图注
细胞增殖和活力检测
细胞接种密度;CCK-8检测时间和波长;IC50计算方法
阅读提示:Materials and methods中的Cell proliferation and IC50 measurement部分
迁移和侵袭实验
Transwell小室规格;Matrigel浓度和包被量;细胞种数;孵育时间;染色和计数方法
阅读提示:Materials and methods中的Cell migration and invasion部分及Figure 5图注
Western blot
裂解方法;上样量;一抗和二抗的稀释比例;检测的磷酸化蛋白位点
阅读提示:Materials and methods中的Western blotting部分及Figure 4图注
免疫组织化学
组织切片厚度;抗体浓度;IOD测量方法和样本数;高/低表达定义的cutoff
阅读提示:Materials and methods中的Immunohistochemistry部分及Figure 8图注
生存分析
患者队列特征;高/低表达分组标准;生存分析方法和P值
阅读提示:Materials and methods中的Statistical analysis部分及Figure 9图注