Reelin耗竭通过促进成骨和抑制溶骨缓解多发性骨髓瘤骨病

Reelin depletion alleviates multiple myeloma bone disease by promoting osteogenesis and inhibiting osteolysis.

作者信息Aixia Dou, Ying Zhang, Yongjing Wang, Xiaoli Liu, Yanan Guo
PMID34433809
发布时间2021-08-25
DOI10.1038/s41420-021-00608-8

实验完整度

高

研究包含体外细胞实验(敲低Reelin检测凋亡、周期、侵袭)、体内动物模型(BALB/c小鼠移植瘤)及原代细胞分离培养(成骨/破骨细胞),并进行了功能验证(染色、ELISA、qPCR、WB)和机制探索(RANKL/OPG、Wnt/β-catenin等通路)。

主要模型

SP2/0小鼠骨髓瘤细胞系 BALB/c小鼠皮下移植瘤模型 原代成骨细胞和破骨细胞

重点核对

SP2/0细胞中Reelin敲低效率(选择LV3-Reln-3490) BALB/c小鼠皮下接种细胞数量(2×10^6细胞/100μL)及时间点(14、28、42天) 破骨细胞培养条件:α-MEM+15%FBS+1%青霉素-链霉素,与骨片共培养60分钟 成骨细胞培养条件:F-12培养基+10%FBS+1%青霉素-链霉素 统计分析:至少三次重复,动物每组至少6只,使用单因素方差分析(ANOVA)和Dunnett检验

摘要

细胞外基质糖蛋白Reelin与多种恶性肿瘤的肿瘤转移和预后相关。然而,其对多发性骨髓瘤(MM)的作用尚未完全阐明。在此,我们研究了Reelin对MM的调控作用及其潜在发病机制。将含有靶向Reelin短发夹RNA的慢病毒质粒(LV3-Reln)转染SP2/0细胞以敲低Reelin表达。流式细胞术分析细胞周期和凋亡,Transwell实验评估侵袭能力。BALB/c小鼠接种LV3-Reln转染的SP2/0细胞建立MM模型。分别从肿瘤组织和肢体长骨中分离原代骨髓瘤细胞和成骨细胞/破骨细胞。ELISA检测血清生物标志物,免疫组化检测免疫球蛋白轻链表达。通过组织学染色观察形态学变化和破骨细胞/成骨细胞分化。通过qPCR和WB检测mRNA和蛋白质表达。体外研究表明,Reelin耗竭调节SP2/0细胞的溶骨和成骨平衡、细胞周期、侵袭性和凋亡。在LV3-Reln小鼠中,肿瘤生长和侵袭性受到抑制,同时观察到破骨细胞活化减少和成骨细胞活性增强。Reelin敲低通过下调CDK5、IL-10和Cyto-C的表达减轻了髓外病变并抑制脾脏免疫细胞凋亡。此外,Reelin表达降低抑制了破骨细胞分化,同时促进了LV3-Reln小鼠骨中的成骨作用。这进一步得到溶骨特异性mRNA和蛋白质(Trap、Mmp9、Ctsk、Clcn7)的下调和成骨特异性mRNA和蛋白质(COL-1、Runx2、β-Catenin)的上调的支持。Reelin通过重新平衡溶骨和成骨对骨髓瘤发展产生重要影响,因此可能成为MM的潜在治疗靶点。

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
Reelin在多发性骨髓瘤骨病(MMBD)中是否通过调节破骨细胞和成骨细胞活性来影响溶骨与成骨平衡,从而影响骨髓瘤进展?
核心机制
Reelin敲低通过下调RANKL表达并上调OPG,抑制RANK/RANKL/OPG通路,从而抑制破骨细胞分化;同时通过下调DKK1激活Wnt/β-catenin信号通路,促进成骨细胞分化,从而重新平衡溶骨与成骨。
主要证据
体外SP2/0细胞实验显示Reelin敲低改变细胞周期、增加凋亡、降低侵袭性;体内BALB/c小鼠模型显示肿瘤生长受抑、血清IgA降低、脾脏病变减轻;原代破骨细胞Trap染色显示细胞变小,溶骨相关基因(Trap、Mmp9、Ctsk、Clcn7)表达下调;成骨细胞染色显示分化增强,成骨相关基因(COL-1、Runx2、β-Catenin)上调。
研究意义
Reelin可能是多发性骨髓瘤的潜在治疗靶点,通过干预Reelin介导的溶骨/成骨失衡有望缓解骨髓瘤骨病。

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

体外细胞模型建立及Reelin敲低

在SP2/0细胞中敲低Reelin,用于研究其对细胞功能的影响。

使用慢病毒质粒感染SP2/0细胞,筛选稳定敲低Reelin的细胞系,并验证敲低效率。

2

体外功能实验

检测Reelin敲低对SP2/0细胞凋亡、周期、侵袭以及骨代谢相关因子表达的影响。

通过流式细胞术检测凋亡和周期,Transwell检测侵袭,qRT-PCR和Western blot检测相关基因表达。

3

体内动物模型建立及肿瘤生长评估

在BALB/c小鼠中建立MM模型,评估Reelin敲低对肿瘤生长和血清IgA的影响。

皮下注射LV3-Reln-或LV3-NC转染的SP2/0细胞,定期测量肿瘤体积和血清IgA,并通过组织学检查和免疫组化观察。

4

体内骨病评估及原代细胞分离培养

评估Reelin敲低对骨微环境的影响,并从骨中分离原代成骨/破骨细胞进行研究。

检测血清ALP、DKK1、RANKL、OPG、TRACP-5b,分离培养原代破骨细胞和成骨细胞,进行染色和基因表达分析。

5

脾脏病变及免疫细胞凋亡检测

研究Reelin敲低对脾脏中MM浸润和免疫细胞凋亡的影响及其机制。

检测脾脏重量、组织学、免疫组化,以及免疫细胞凋亡率,并检测凋亡相关基因表达。

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----
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
慢病毒GenePharma--
α-MEM培养基----
F-12培养基----
TRIzol试剂Takara Bio--
Bestar® SYBR Green PCR预混液DBI--
牛血清白蛋白AmrescoFA016-50G
PVDF膜MilliporeIPVH00010
辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔IgGWuhan Boster Biological TechnologyBA1054
辣根过氧化物酶标记的山羊抗小鼠IgGWuhan Boster Biological TechnologyBA1051
Reelin抗体--ab78540
β-catenin抗体--ab16051
RANK抗体--ab45039
Runx2抗体--ab23981
VCAM-1抗体--ab134047
CDK5抗体--ab172730
IL-10抗体--ab189392
细胞色素C抗体--ab133504
Trap抗体--ab133238
MMP9抗体--ab228402
Ctsk抗体--ab187647
Clcn7抗体--ab136016
COL-1抗体--ab255601
GAPDH抗体--ab8245
白细胞酸性磷酸酶试剂盒Sigma--
茜素红Solarbio--
碱性磷酸酶染色试剂盒Jiancheng--
λ轻链抗体Biossbs-3801R
κ轻链抗体Biossab190484/bs-0330R
8μm孔径膜滤器套件Corning3422
流式细胞仪BD Biosciences--
AnnexinV-FITC染色试剂盒MultiSciences70-AP101-100
Graphpad Prism软件GraphPad Software8.0.2.263

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
细胞培养与基因敲低
SP2/0细胞来源(ATCC CRL8006)、培养基组成(RPMI-1640+10%FBS+1%青霉素-链霉素)、慢病毒序列(LV3-Reln-542/2565/3490、LV3-NC)、筛选稳定敲低细胞系的条件
阅读提示:Methods: Myeloma cell line culture and knockdown of Reelin in SP2/0 cells
体内动物模型
小鼠品系(BALB/c雌性,6周龄)、接种细胞数量(2×10^6细胞/100μL)、注射部位(胸部皮下)、分组(对照组、SP2/0、LV3-NC、LV3-Reln)、每组动物数(至少6只)
阅读提示:Methods: MM mice model establishment
原代细胞分离与培养
破骨细胞培养条件(α-MEM+15%FBS+1%青霉素-链霉素,与骨片共培养60分钟)、成骨细胞培养条件(F-12+10%FBS+1%青霉素-链霉素)、细胞来源(肢体长骨)
阅读提示:Methods: Mice primary cells isolation and cell culture
分子表达检测
qRT-PCR引物序列(β-actin、Reelin、RANKL、RUNX2等)、Western blot一抗浓度和货号、内参(GAPDH)
阅读提示:Methods: RNA extraction and qRT-PCR; Methods: Western blotting; Table 1, Table 2
组织学与免疫组化
切片厚度(4μm)、抗原抗体(λ/κ轻链抗体)、染色方法(H&E、Trap、Alizarin Red、ALP)
阅读提示:Methods: Trap/Alizarin red/ALP staining; Methods: HE staining and immunohistochemistry