新真菌毒素七尾酸-F通过MARCH1调控PI3K/AKT/β-catenin信号通路抑制肝细胞癌的进展

Secalonic Acid-F, a Novel Mycotoxin, Represses the Progression of Hepatocellular Carcinoma via MARCH1 Regulation of the PI3K/AKT/β-catenin Signaling Pathway.

作者信息Lulu Xie, Minjing Li, Desheng Liu, Xia Wang, Peiyuan Wang, Hanhan Dai, Wei Yang, Wei Liu, Xuemei Hu, Mingdong Zhao
PMID30678274
期刊Molecules
发布时间2019-01-22
DOI10.3390/molecules24030393

实验完整度

包含体外细胞实验(增殖、凋亡、迁移、周期)、siRNA敲低验证、Western blot机制研究和体内异种移植瘤模型及MRI检测,证据层级独立。

主要模型

HepG2和Hep3B人肝癌细胞系 BALB/c裸鼠异种移植瘤模型(HepG2细胞皮下注射)

重点核对

SAF处理HepG2和Hep3B细胞的剂量(0、1.25、2.5、5.0、10 μM)和时间(24h、48h) MARCH1 siRNA(siRNA-1和siRNA-2)的转染浓度(60 nM)及转染试剂Lipofectamine 2000用量(6 μL) 裸鼠SAF给药剂量(0、12.5、25 mg/kg)和给药方式(口服灌胃,每两天一次) 体内实验使用的HepG2细胞注射量(1×10^7)和成瘤后分组标准(肿瘤体积约200 mm^3)

摘要

肝癌是一个非常普遍且严重的健康问题。因此,迫切需要有效的分子靶向药物。此前,我们证明了七尾酸-F(SAF)能抑制肝细胞癌(HCC)细胞(HepG2)的生长,但SAF对HCC的其他抗癌生物学功能及其潜在机制尚不清楚。在本研究中,我们发现从我们实验室鉴定为棘孢曲霉的真菌菌株中分离出的SAF,通过靶向MARCH1抑制肝细胞癌的进展,MARCH1调控PI3K/AKT/β-catenin和抗凋亡Mcl-1/Bcl-2信号级联。首先,我们证实SAF以剂量依赖性方式降低了HCC细胞系(HepG2和Hep3B)的增殖和集落形成,促进了细胞凋亡,并抑制了HepG2和Hep3B细胞的细胞周期。此外,经SAF处理的HepG2和Hep3B细胞的迁移和侵袭显著受抑制。Western blot分析显示,通过调控PI3K/AKT/β-catenin信号通路,SAF预处理下调了MARCH1的水平。此外,用靶向MARCH1的小干扰RNA(siRNA)敲低MARCH1也抑制了HepG2和Hep3B细胞的增殖、集落形成、迁移和侵袭,并增加了凋亡率。这些数据证实MARCH1的下调可抑制肝细胞癌的进展,其机制可能通过PI3K/AKT/β-catenin失活以及抗凋亡Mcl-1/Bcl-2的下调。在体内,通过SAF处理下调MARCH1显著抑制了肿瘤生长,表明在HCC裸鼠模型中,SAF部分阻断MARCH1并进一步调节PI3K/AKT/β-catenin和抗凋亡Mcl-1/Bcl-2信号级联。此外,在小鼠模型中,SAF治疗后肿瘤的表观扩散系数(ADC)值(来自磁共振成像(MRI))增加。综上所述,我们的发现表明MARCH1是HCC治疗的潜在分子靶点,而SAF是一种有前景的靶向MARCH1治疗肝癌患者的药物。

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
SAF是否能通过靶向MARCH1调控PI3K/AKT/β-catenin信号通路来抑制肝细胞癌的进展?
核心机制
SAF通过下调MARCH1,导致PI3K/AKT/β-catenin信号通路失活,并降低抗凋亡蛋白Mcl-1和Bcl-2的表达,同时激活cleaved caspase-3和cleaved caspase-7,从而抑制HCC增殖、迁移、侵袭并诱导凋亡。
主要证据
在HepG2和Hep3B细胞中,SAF处理或MARCH1 siRNA敲低均抑制增殖、集落形成、迁移和侵袭,增加凋亡率;Western blot显示MARCH1、PI3K、p-AKT和β-catenin表达下降,凋亡相关蛋白表达上升;体内异种移植瘤模型显示SAF抑制肿瘤生长,MRI显示ADC值升高。
研究意义
该研究为SAF作为靶向MARCH1治疗肝癌的潜在药物提供了实验依据,并表明MARCH1可能作为HCC治疗的新靶点。

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

体外药效评价

验证SAF对HCC细胞增殖、凋亡、迁移、侵袭和细胞周期的影响。

用不同浓度SAF处理HepG2和Hep3B细胞,检测细胞活力(CCK-8)、集落形成、流式凋亡和周期、 wound healing和Transwell迁移侵袭。

2

MARCH1敲低验证

验证MARCH1下调是否模拟SAF的抗癌作用。

用两种MARCH1 siRNA转染HepG2和Hep3B细胞,检测增殖、集落、凋亡、迁移、侵袭及相关蛋白表达。

3

机制探索

揭示SAF和MARCH1调控的分子信号通路。

Western blot检测SAF处理或MARCH1敲低后相关蛋白表达,并检测MARCH1 mRNA水平和蛋白稳定性(MG132实验)。

4

体内抗肿瘤验证

评估SAF在体内对HCC肿瘤生长的抑制作用及机制。

BALB/c裸鼠皮下接种HepG2细胞,分组给予不同剂量SAF灌胃治疗,监测肿瘤体积和体重,MRI检测ADC值,H-E染色和Western blot分析肿瘤组织。

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
杜氏改良 Eagle 培养基HyClone--
胎牛血清Gibco--
青霉素Solarbio--
链霉素Solarbio--
七尾酸-F文中未明确说明--
二甲基亚砜----
MARCH1抗体 (bs-9335)Biossbs-9335
磷酸化AKT Ser473抗体Sikh Association of Baltimore--
总AKT抗体 (21054)SAB21054
GAPDH抗体 (10494-1-AP)Proteintech10494-1-AP
PI3K抗体 (20584-1-AP)Proteintech20584-1-AP
β-catenin抗体 (51067-2-AP)Proteintech51067-2-AP
Mcl-1抗体 (16225-1-AP)Proteintech16225-1-AP
Bcl-2抗体 (12789-1-AP)Proteintech12789-1-AP
cleaved caspase-3抗体 (9661)Commonwealth Soap & Toiletries9661
cleaved caspase-7抗体 (8438)CST8438
MG132 (HY-13259)MedChem ExpressHY-13259
辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔IgG (ZB-2301)ZSGB-BIOZB-2301
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher--
RIPA裂解液Beyotime--
5× SDS-PAGE上样缓冲液Beyotime--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
SDS-PAGE凝胶Beyotime--
PVDF膜Solarbio--
超增强ECL试剂盒Novland--
细胞计数试剂盒-8 (CCK-8)Biosharp--
结晶紫溶液Solarbio--
FITC Annexin V和碘化丙啶凋亡检测试剂盒KeyGEN Biotech--
碘化丙啶Sikh Association of Baltimore--
核糖核酸酶ASikh Association of Baltimore--
流式细胞仪 (FACSCanto II)Becton Dickinson--
Transwell小室 (6.5 mm, 8.0 µm孔径)Corning--
基质胶Corning--
BALB/c裸鼠Vital River Laboratories--
异氟烷Ruiward Life Technology Co., Ltd.--
7.0特斯拉MRI系统 (BioSpec 70/20USR)Bruker--
RNAiso Plus试剂Takara--
PrimeScript逆转录试剂盒Takara--
LightCycler系统Roche--
伊红染色试剂盒Novland--
SPSS 17.0软件SPSS--
GraphPad Prism 5.0软件GraphPad--

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(HepG2、Hep3B)及培养基(DMEM高糖)、血清和抗生素浓度。
阅读提示:Materials and Methods, 4.1 Cell Culture
SAF处理
SAF的浓度(0-10 μM)、处理时间(24h、48h)及溶解溶剂(DMSO)。
阅读提示:Results 2.1和图1;Materials and Methods, 4.2 Reagents and Antibodies
siRNA转染
siRNA序列(MARCH1 siRNA-1/2)、转染浓度(60 nM)及转染试剂Lipofectamine 2000用量。
阅读提示:Materials and Methods, 4.3 siRNA Transfection;Results 2.1
细胞功能检测
CCK-8、集落形成、流式凋亡、周期、划痕、Transwell的具体条件(细胞数、时间、染色)。
阅读提示:Materials and Methods, 4.5-4.8;Figure legends 1-4
体内实验
小鼠品系、周龄、性别、细胞注射量、给药剂量(0、12.5、25 mg/kg)和方式、治疗周期。
阅读提示:Materials and Methods, 4.9 Xenograft Models and Treatment;Figure 6