CD19+ B细胞中Aurka缺失通过IL-6/STAT3信号介导的血小板生成素产生促进巨核细胞生成

Aurka loss in CD19+ B cells promotes megakaryocytopoiesis via IL-6/STAT3 signaling-mediated thrombopoietin production.

作者信息Xin Chen, Chennan Wang, Na Sun, Shuai Pan, Rongqing Li, Xueqin Li, Jie Zhao, Huan Tong, Yangyang Tang, Jing Han, Jianlin Qiao, Hongbin Qiu, Hui Wang, Jing Yang, Takayuki Ikezoe
PMID33754019
发布时间2021-03-04
DOI10.7150/thno.49007

实验完整度

高

包含条件性基因敲除小鼠模型、细胞培养、流式、免疫荧光、ChIP、ELISA、体内TPO反应等,多层次验证了机制。

主要模型

CD19+ B细胞条件性Aurka敲除小鼠(Aurkaf/f;Cd19Cre/+) 小鼠骨髓Lin-c-Kit+造血祖细胞 原代小鼠肝细胞

重点核对

Aurka敲除的特异性:CD19+ B细胞中Aurka mRNA和蛋白水平降低 血小板计数增加与外周血、脾脏和肝脏中TPO水平升高相关 STAT3抑制剂C188-9降低Tpo mRNA水平 ChIP分析证实STAT3结合TPO启动子 IL-6处理上调肝细胞Tpo mRNA水平

摘要

理由:极光激酶A(Aurora-A)是细胞有丝分裂所必需的,是多种肿瘤的治疗靶点。靶向Aurora-A在体内和体外均导致巨核细胞分化和多倍体化增加。然而,控制巨核细胞分化的机制尚未完全阐明。方法:生成了条件性Aurka敲除小鼠。随后检查了B细胞发育、血小板发育和功能。进行了前血小板形成、体内对mTPO的反应、输血后实验、集落实验、免疫荧光染色和定量以及ChIP实验,以深入了解Aurka缺失在巨核细胞生成中的作用机制。结果:CD19+ B细胞中Aurka缺失损害了B细胞发育,并与外周血(PB)中血小板数量的增加相关。令人惊讶的是,在Aurkaf/f;Cd19Cre/+小鼠的骨髓(BM)中,血小板的生成素(TPO)和IL-6的血浆水平升高,同时分化巨核细胞数量增加。有趣的是,与Aurkaf/f小鼠相比,在Aurkaf/f;Cd19Cre/+小鼠的骨髓中观察到靠近巨核细胞的CD19+ B细胞数量更高。此外,CD19+ B细胞中Aurka缺失诱导了信号转导和转录激活因子3(STAT3)的激活。抑制STAT3降低了Tpo mRNA水平。ChIP实验显示STAT3与TPO启动子结合。此外,STAT3介导的TPO转录是由IL-6引起的自分泌效应,至少部分如此。结论:CD19+ B细胞中Aurka的缺失导致IL-6产生增加,促进STAT3激活,进而促进TPO转录和巨核细胞生成。

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
CD19+ B细胞中Aurka缺失如何影响巨核细胞生成和血小板产生?其机制是什么?
核心机制
Aurka缺失导致IL-6产生增加,激活STAT3,STAT3直接结合TPO启动子促进TPO转录,进而促进巨核细胞分化和血小板生成;IL-6可能通过自分泌作用增强STAT3介导的TPO转录。
主要证据
Aurkaf/f;Cd19Cre/+小鼠中血小板数量增加、骨髓巨核细胞增多、血浆TPO和IL-6水平升高;STAT3抑制剂降低Tpo mRNA;ChIP显示STAT3结合TPO启动子;IL-6处理上调肝细胞Tpo mRNA。
研究意义
该研究揭示了Aurka在B细胞中调控巨核细胞生成的新机制,可能为Aurora-A靶向治疗相关的血小板增多提供理论依据。

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

验证Aurka敲除的特异性

确认Aurka基因在CD19+ B细胞中被有效且特异性地敲除。

通过qRT-PCR和Western blot检测分选的B细胞亚群中Aurka mRNA和蛋白水平;比较不同细胞类型中的表达。

2

分析B细胞发育

检查Aurka缺失对B细胞发育的影响。

通过流式细胞术分析骨髓和脾脏中各B细胞亚群的比例和绝对数量。

3

评估血小板和巨核细胞生成

检测血小板生成和巨核细胞分化是否受Aurka缺失影响。

血液分析仪计数血小板;流式检测网织血小板;骨髓和脾脏中CD41+Mpl+巨核细胞数量;多倍体分析;TEM观察超微结构;前血小板形成实验。

4

检测TPO和IL-6水平

确定Aurka缺失是否影响TPO和IL-6的产生。

ELISA检测血浆、肝脏、脾脏中的TPO和IL-6浓度;流式检测分泌IL-6的B细胞;免疫荧光共定位分析。

5

验证STAT3的激活及其对TPO转录的作用

探究STAT3是否被激活并直接调控TPO转录。

Western blot检测p-STAT3水平;STAT3抑制剂C188-9处理B细胞后检测Tpo mRNA;ChIP实验检测STAT3与Tpo启动子结合。

6

评估体内TPO反应和血小板清除

验证TPO敏感性增加和血小板清除是否受影响。

mTPO皮下注射后监测血小板计数;输注钙黄绿素标记的血小板后检测循环残留。

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----
小鼠干细胞因子Peprotech--
小鼠血小板生成素Peprotech--
小鼠白细胞介素-17Peprotech--
白细胞介素-6----
Methocult GF M3434 甲基纤维素培养基StemCell Technologies--
Methocult-c 半固体培养基StemCell Technologies04974
裂解缓冲液TaKaRa3735A
抗Aurora-A抗体Abcamab13824
抗磷酸化STAT1抗体Cell Signaling Technology7649
抗STAT1抗体Cell Signaling Technology14994
抗磷酸化STAT3抗体Cell Signaling Technology9145
抗STAT3抗体Cell Signaling Technology12640
抗β-肌动蛋白抗体Proteintech66009-1-Ig
抗CD41抗体Proteintech24552-1-AP
抗Mpl抗体Biossbs-10362R
抗IL-6抗体Biossbs-0782R
抗TPO抗体Invitrogen--
抗CD138抗体Proteintech10593-1-AP
抗CD19抗体Cell Signaling Technology90176
PANO 4重免疫组化试剂盒Yuanxi--
4',6-二脒基-2-苯基吲哚Sigma--
噻唑橙Becton Dickinson--
Hoechst 33342MCE--
FACSAria流式细胞分选仪----
Sysmex XP-100血液分析仪Sysmex Corporation--
透射电子显微镜PhilipsTecnai-10
蔡司Axio Imager 2显微镜Zeiss--
TissueFAXs和StrataQuest组织分析软件TissueGnostics--
ELISA试剂盒R&D--
TPO ELISA试剂盒mmBio--
ChIP试剂盒Beyotime Biotechnology--
固定/破膜试剂盒BD Biosciences--
抗CD16/CD32抗体BD Biosciences2.4G2
C188-9----
Alisertib----

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
小鼠模型构建
条件性敲除小鼠构建:Cd19Cre/+ 小鼠与 Aurkaf/f 小鼠杂交;验证敲除效率(qPCR/WB);所用小鼠周龄、性别匹配
阅读提示:见Materials and Methods部分,‘Generation of the mice with conditional Aurka knockout’,以及Figure 1
B细胞发育分析
骨髓和脾脏细胞制备方法;抗体克隆和稀释比(1/100);流式细胞仪设置;每种细胞亚群定义的marker组合
阅读提示:见Materials and Methods部分,‘Surface staining, flow cytometry and cell sorting’,以及Figures 2-3
巨核细胞培养和前血小板形成
骨髓Lin-c-Kit+细胞分选纯度;培养基成分(10% FBS RPMI-1640,2 mM L-glutamine,青霉素/链霉素);细胞因子浓度(SCF 20 ng/mL,mTPO 200 ng/mL);培养时间(2天加SCF,随后加TPO)
阅读提示:见Materials and Methods部分,‘Mouse megakaryocytes culture’和‘Proplatelet formation’,以及Figure 5G
TPO和IL-6检测
血浆样本收集和处理;ELISA试剂盒品牌(R&D, mmBio);组织匀浆步骤(20-30 mg组织,50 mL PBS,超声20 s,离心13200 rpm 10 min);重复次数
阅读提示:见Materials and Methods部分,‘Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)’和Results部分,以及Figures 6-7
STAT3机制验证
C188-9浓度(10 mM)和处理时间(24小时);IL-6浓度(100 ng/mL);ChIP实验步骤:甲醛交联(1%甲醛,37°C 20 min),抗STAT3抗体(#9145);PCR引物序列;阴性对照引物
阅读提示:见Materials and Methods部分,‘Real-time RT-PCR’和‘ChIP assay’,以及Figures 7G-7K