腺苷与腺苷受体A2a相互作用通过增强PI3K-AKT-mTOR信号促进胃癌转移

Adenosine interaction with adenosine receptor A2a promotes gastric cancer metastasis by enhancing PI3K-AKT-mTOR signaling.

作者信息Linsen Shi, Zhaoying Wu, Ji Miao, Shangce Du, Shichao Ai, En Xu, Min Feng, Jun Song, Wenxian Guan
PMID31339445
发布时间2019-09
DOI10.1091/mbc.E19-03-0136

实验完整度

通过临床组织样本、细胞系、免疫印迹、免疫组化、Transwell、伤口愈合、集落形成、流式细胞术、体内转移模型等至少两个独立证据层级(体外和体内)进行了功能与机制验证。

主要模型

人胃癌组织及配对癌旁组织(97例) 人胃癌细胞系MKN45 人胃癌细胞系MGC803和AGS 人正常胃上皮细胞系GES-1 雄性无胸腺BALB/c裸鼠实验性肺转移模型

重点核对

MKN45细胞经NECA(1µM)或NECA + SCH 58261(1µM)处理24小时或48小时 体内转移实验:将5×10^5个Sh对照或A2aR KD MKN45细胞静脉注射到裸鼠中,A2aR抑制剂SCH 58261(10 mg/kg)每周腹腔给药两次 使用mTOR拮抗剂OSI-027(2µM)处理MKN45细胞以验证通路依赖性 临床样本分析:97例胃癌患者的肿瘤和配对癌旁组织,基于2016年AJCC TNM分期系统

摘要

肿瘤微环境中腺苷的积累与许多癌症的肿瘤进展相关。然而,腺苷是否参与胃癌(GC)转移和进展,及其潜在的分子机制,在很大程度上尚不清楚。在本研究中,我们发现GC组织和细胞系比非肿瘤胃组织和细胞系具有更高的A2aR水平。A2aR表达与TNM分期正相关,并与不良预后相关。腺苷通过与A2aR结合增强了干性和上皮-间质转化相关基因的表达。GC细胞上的A2aR表达在体内促进转移。PI3K-AKT-mTOR信号通路参与了腺苷刺激的GC细胞迁移和侵袭。我们的结果表明,腺苷通过与A2aR相互作用增强PI3K-AKT-mTOR通路信号传导,从而促进GC细胞侵袭和转移。

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
腺苷是否参与胃癌(GC)的转移和进展,以及其潜在的分子机制是什么?
核心机制
腺苷通过与腺苷受体A2a(A2aR)结合,增强PI3K-AKT-mTOR信号通路,从而促进GC细胞的迁移和侵袭,并增强其干性和上皮-间质转化(EMT)能力,最终促进GC转移。
主要证据
通过体外细胞实验(Transwell、伤口愈合、集落形成、免疫印迹、免疫荧光、流式细胞术)和体内实验(小鼠肺转移模型)证明,腺苷通过A2aR促进GC细胞转移,且PI3K-AKT-mTOR通路激活是必要环节;A2aR拮抗剂或敲低可抑制此效应。
研究意义
研究表明A2aR可能是GC进展的关键靶点,为晚期GC的治疗策略提供新途径;同时A2aR表达与分期和生存时间相关,可能作为GC患者的诊断和预后指标。

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

临床样本相关性分析

确认A2aR在胃癌组织中的表达水平及其与临床病理特征和预后的关系。

对97例胃癌患者的肿瘤组织及癌旁组织进行免疫组化(IHC)和免疫印迹(Western blotting)检测A2aR表达,并分析其与TNM分期、肿瘤大小等临床病理特征的相关性;采用Kaplan-Meier方法分析A2aR表达与总生存期的关系。

2

体外细胞实验验证腺苷-A2aR的功能

验证腺苷是否通过A2aR促进胃癌细胞的迁移、侵袭、干性和EMT。

使用MKN45人胃癌细胞系,以腺苷类似物NECA(非选择性腺苷受体激动剂)单独或联合A2aR拮抗剂SCH 58261处理,通过扫描电镜、Transwell迁移和侵袭实验、伤口愈合实验评估迁移和侵袭能力;通过免疫印迹、免疫荧光检测EMT相关标志物(E-cadherin、N-cadherin、vimentin等)和干性标志物(SOX2、OCT4、Nanog、CD44、CD133);通过流式细胞术和集落形成实验评估干性。

3

机制验证:PI3K-AKT-mTOR通路

验证PI3K-AKT-mTOR信号通路是否参与腺苷诱导的GC细胞迁移和侵袭。

通过免疫印迹检测经NECA或NECA+SCH58261处理后MKN45细胞中p-PI3K、p-AKT和p-mTOR的表达水平;随后使用mTOR拮抗剂OSI-027处理,评估其对NECA诱导的EMT、干性和迁移能力的影响。

4

体内转移模型验证A2aR功能

在体内验证A2aR表达对胃癌转移的作用。

使用雄性无胸腺BALB/c裸鼠,通过尾静脉注射Sh对照或A2aR敲低(KD)的MKN45细胞,并在部分组中腹腔注射A2aR抑制剂SCH 58261。通过IVIS Lumina体内成像系统监测荧光光子通量,并在小鼠处死后,对肺部转移灶进行计数和苏木精-伊红(HE)染色分析。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
NECA(5'-N-乙基甲酰胺腺苷)Sigma--
SCH 58261(A2aR拮抗剂)Sigma--
OSI-027(mTOR拮抗剂)MedChem Express--
抗A2aR抗体Abcam--
抗MMP-2抗体Abcam--
抗MMP-7抗体Abcam--
抗MMP-9抗体Abcam--
抗MMP-13抗体Abcam--
抗磷酸化mTOR抗体Abcam--
抗磷酸化PI3K抗体Abcam--
抗磷酸化AKT抗体Abcam--
FITC-IgG荧光二抗Abcam--
EMT抗体采样试剂盒Cell Signaling Technology--
抗A2bR抗体Bioss Antibodies--
RPMI 1640培养基Life Technologies--
胎牛血清(FBS)Life Technologies--
GlutaMAX添加剂Life Technologies--
青霉素/链霉素Life Technologies--
RIPA裂解缓冲液Sigma--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
PVDF膜Millipore--
山羊抗兔IgG-HRP二抗Proteintech--
化学发光底物试剂盒Thermo Scientific--
ChemiDoc MP成像系统Bio-Rad--
扫描电子显微镜Zeiss--
Millicell悬挂式Biocoat Matrigel和对照小室BD Biosciences--
抗CD44-FITC抗体eBiosciences--
抗CD133-PE抗体eBiosciences--
BD流式细胞仪BD--
A2aR shRNA慢病毒颗粒GeneChem Life Sciences--
对照荧光素酶shRNA慢病毒GenePharma--
IVIS Lumina活体成像系统Xenogen--
GraphPad Prism软件----

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
细胞培养与体外药物处理
MKN45细胞培养条件(RPMI 1640 + 10% FBS + 1% GlutaMAX + 1% 青霉素/链霉素,37°C,5% CO2);药物处理:NECA(1 µM),SCH 58261(1 µM),处理时间(24小时或48小时)。文中未明确说明是否使用其他细胞系进行所有实验。
阅读提示:Materials and Methods: In vitro treatment of cell lines; Figure 2, 3, 4 图注
体外功能实验(迁移、侵袭、干性)
MKN45细胞数量(Transwell:5×10^4个/孔;伤口愈合:5×10^5个/孔;集落形成:200个/孔);实验时间点(Transwell和伤口愈合在24小时评估;干性检测在48小时处理)。
阅读提示:Materials and Methods: Transwell and invasion assays; Wound-healing migration assays; Colony formation assay; Figure 2, 3 图注
蛋白表达检测(Western blot, IF, 流式)
抗体信息(抗A2aR, MMP-2,7,9,13, p-PI3K, p-AKT, p-mTOR, EMT抗体试剂盒;用于IF的抗体如E-cadherin, vimentin, N-cadherin);蛋白上样量,一抗稀释比例(IHC: 1:150; IF: 1:100; 流式抗体未明确稀释比);二抗工作浓度(goat anti-rabbit IgG-HRP: 1:4000; FITC-IgG: 1:200)。
阅读提示:Materials and Methods: Reagents and chemicals; Immunoblotting assays; Immunofluorescence staining; FACS分析;Figure 1, 3, 4 图注
体内转移模型
小鼠品系(雄性无胸腺BALB/c裸鼠,5周龄);细胞注射(MKN45细胞,5×10^5个/只,尾静脉注射);A2aR抑制剂(SCH58261,10mg/kg,腹腔注射,每周两次);观察周期(4周);每组小鼠数量(8只)。
阅读提示:Materials and Methods: In vivo metastasis assay; Figure 5 图注