吡咯替尼靶向EGFR-STAT3/CD24环路调控TSC细胞活力

Pyrotinib Targeted EGFR-STAT3/CD24 Loop-Mediated Cell Viability in TSC.

作者信息Xiao Han, Yupeng Zhang, Yin Li, Zhoujun Lin, Xiaolin Pei, Ya Feng, Juan Yang, Fei Li, Tianjiao Li, Zhenkun Fu, Changjun Wang, Chenggang Li
PMID36231025
期刊Cells
发布时间2022-09-29
DOI10.3390/cells11193064

实验完整度

体外细胞活力、凋亡、迁移实验,体内异种移植模型,免疫印迹、qPCR、ChIP、Co-IP、流式、免疫组化等多层级验证。

主要模型

TSC2缺陷小鼠胚胎成纤维细胞(TSC2−/− MEF) LAM患者来源细胞(621-101和621-103) Eker大鼠子宫平滑肌瘤来源细胞(ELT3) Balb/c裸鼠异种移植瘤模型

重点核对

TSC2−/− MEF细胞与TSC2+/+细胞对照 吡咯替尼处理浓度1 μM和5 μM,处理时间48小时 siCD24敲低序列CCACGCAGATTTACTGCAA 动物实验吡咯替尼灌胃剂量40 mg/kg,每周两次 体内实验每组5只小鼠,皮下注射细胞数2×10^6

摘要

吡咯替尼是一种不可逆的泛ErbB受体酪氨酸激酶抑制剂,设计用于HER2阳性乳腺癌的治疗。抑制表皮生长因子受体(EGFR,HER家族)能高效且选择性地抑制人TSC2缺陷型平滑肌细胞的增殖,并逆转LAM/TSC中的肺部改变。我们的初步研究表明,与对TSC2表达细胞的有限影响相比,吡咯替尼显著抑制了TSC2缺陷细胞的活力。吡咯替尼通过阻断TSC2缺陷细胞中异常激活的CD24,诱导G1期阻滞并触发凋亡。CD24不仅是一个重要的免疫检查点,还参与信号通路的调控。吡咯替尼抑制pEGFR的核输入,并抑制pEGFR/pSTAT3信号,该信号通过结合其启动子区域直接促进CD24的转录表达。相反,CD24通过直接结合增强pEGFR的功能。吡咯替尼特异性靶向TSC2缺陷细胞,在体内外通过EGFR-STAT3/CD24环路抑制肿瘤细胞活力并诱导凋亡。因此,吡咯替尼可能成为治疗TSC的一种有前景的新型治疗药物。

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
吡咯替尼是否靶向TSC2缺陷细胞并通过何种机制抑制其活力?
核心机制
吡咯替尼抑制pEGFR及pSTAT3信号,pSTAT3直接结合CD24启动子区域转录上调CD24,而CD24直接结合pEGFR增强其功能,形成EGFR-STAT3/CD24正反馈环路;吡咯替尼破坏该环路,抑制细胞活力并诱导凋亡。
主要证据
体外CCK-8、流式凋亡、细胞周期、伤口愈合实验,免疫印迹,ChIP-PCR,Co-IP,免疫荧光;体内Balb/c裸鼠异种移植瘤模型,BLI成像、肿瘤体积/重量、TUNEL和免疫组化。
研究意义
吡咯替尼可能成为TSC治疗的一种有前景的新型非mTORC1依赖性药物。

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

细胞模型建立与特征验证

验证TSC2缺陷细胞中EGFR/HER2及pS6高表达,作为疾病模型。

使用TSC2−/−和TSC2+/+ MEF细胞,LAM患者来源细胞和ELT3细胞,免疫印迹检测相关蛋白。

2

吡咯替尼体外药效评估

评估吡咯替尼对TSC2缺陷细胞活力、周期、迁移和凋亡的影响。

CCK-8法测细胞活力,流式检测细胞周期和凋亡,伤口愈合实验检测迁移,免疫印迹检测相关蛋白。

3

CD24在TSC2缺陷细胞中的作用验证

验证CD24高表达促进细胞活力,并介导巨噬细胞Siglec-10免疫逃逸。

RNA-seq筛选差异基因,IHC验证肿瘤组织中CD24表达,siRNA敲低CD24检测周期和凋亡蛋白,与RAW264.7共培养检测Siglec-10。

4

机制探究:pSTAT3对CD24的转录调控

验证pSTAT3直接结合CD24启动子区域并促进其转录。

使用STAT1抑制剂氟达拉滨和STAT3抑制剂隐丹参酮处理细胞,qPCR检测CD24 mRNA,ChIP-PCR验证pSTAT3结合CD24启动子。

5

pEGFR与CD24相互作用验证

验证pEGFR与CD24直接结合,并影响pEGFR核转位及下游信号。

免疫荧光和核质分离观察pEGFR核转位,Co-IP验证pEGFR-CD24结合,siCD24敲低后检测pSTAT1/pSTAT3变化。

6

体内药效及机制验证

验证吡咯替尼在体内抑制TSC2缺陷肿瘤生长及机制。

皮下注射TSC2−/− MEF细胞构建异种移植瘤,给予吡咯替尼灌胃,BLI监测肿瘤,测量体积重量,TUNEL检测凋亡,IHC和免疫印迹检测标志物。

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。

细胞活力检测
细胞迁移检测
蛋白表达检测
基因表达检测
细胞周期分析
细胞表面蛋白检测
细胞凋亡检测
转录调控分析
蛋白相互作用分析
蛋白定位分析
组织中蛋白表达检测
动物体内成像

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素SolarbioP7630
1640培养基----
Lipo2000转染试剂Invitrogen11668027
siCD24小干扰RNAGuangzhou RiboBioCo., LTD--
氟达拉滨MedChemExpressHY-B0069
隐丹参酮MedChemExpressHY-N0174
吉非替尼MedChemExpressHY-50895
CCK-8细胞活力检测试剂盒MeilunBioMA0218
碘化丙啶SolarbioC0080
硝酸纤维素膜MilliporeHATF00010
抗Tuberin/TSC2抗体CST#4308
抗EGFR抗体Santa Cruz Biotechnologysc-03
抗pS6抗体CST#4858
抗α-tubulin抗体Neomarkerms581-P0
抗pEGFR抗体Santa Cruz Biotechnologysc-57545
抗HER2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-33684
抗CDK4抗体Santa Cruz Biotechnologysc-23896
抗CDK2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-6248
抗CD24抗体Santa Cruz Biotechnologysc-19585
抗STAT1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-464
抗STAT3抗体Santa Cruz Biotechnologysc-8019
抗pSTAT1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-51700
抗pSTAT3抗体Santa Cruz Biotechnologysc-8059
抗β-actin抗体Santa Cruz Biotechnologysc-47778
抗cl-PARP抗体CST#9544S
抗bcl2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-7382
抗Siglec-10抗体Biossbs-2706R
抗Lamin B1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-377000
辣根过氧化物酶标记二抗ProteintechB900620 & B900610
增强化学发光试剂MilliporeWBKlS0100
TRIzol试剂CWBIOCW0580S
EasyScript第一链cDNA合成预混液TransGenAE301-02
UltraSYBR混合液CWBIOCW0957C
DAPISolarbioS2110
共聚焦荧光显微镜LeicaTCS SP8
TUNEL检测试剂盒Yeasen40306ES20
染色质免疫沉淀试剂盒absinabs50034
蛋白A/G琼脂糖Santa Cruz Biotechnologysc-2003
核质分离试剂盒SolarbioSN0020
DAB工作液SolarbioDA1010
抗ki67抗体CST#9449
BD FACS Aria II流式细胞仪BD BiosciencesLSR Fortessa
凋亡检测试剂盒MULTI SCIENCESAP105
细胞周期检测试剂盒MULTI SCIENCESCCS012
D-荧光素PerkinElmer#122799
生物发光成像系统PerkinElmerIVIS Spectrum

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、培养基类型(DMEM或1640)、FBS浓度(10%)、抗生素浓度(1% pen-strep)、传代次数(前20代)、培养条件(37°C、5% CO2)
阅读提示:Methods 2.1 Cell Culture and Treatment
药物处理
吡咯替尼浓度(1或5 μM)、处理时间(48小时)、溶剂(DMSO)、血清条件(1% FBS)、STAT抑制剂浓度(0.5或1 μM)、吉非替尼浓度(50 μM)
阅读提示:Methods 2.1 Cell Culture and Treatment
细胞活力检测
细胞接种密度(4000细胞/孔)、检测时间点(处理后48小时)、CCK-8试剂盒及货号(MeilunBio, MA0218)
阅读提示:Methods 2.2 Cell Viability Assay
细胞周期分析
细胞处理条件(1 μM吡咯替尼)、染色试剂盒(MULTI SCIENCES CCS012)、流式细胞仪型号
阅读提示:Methods 2.10 Flow Cytometry Analysis
凋亡检测
细胞处理条件(1 μM吡咯替尼,48小时)、凋亡检测试剂盒(MULTI SCIENCES AP105)、流式细胞仪
阅读提示:Methods 2.10 Flow Cytometry Analysis
体外迁移实验
细胞密度(1×10^5/孔)、划痕工具(200 μL移液枪头)、处理浓度(1 μM)、观察时间点(0、8、24小时)
阅读提示:Methods 2.3 Wound-Healing Assays
qPCR
RNA提取试剂、cDNA合成试剂、SYBR Green混合物、cDNA用量(50 ng)、内参基因(β-actin)、引物序列
阅读提示:Methods 2.5 Real-Time qPCR and Primers
免疫印迹
蛋白上样量(15 μg)、凝胶浓度(12% SDS-PAGE)、一抗稀释比(1:1000)、二抗稀释比(1:5000)、内参蛋白(β-actin、α-tubulin、Lamin B1)
阅读提示:Methods 2.4 Immunoblotting Analysis
ChIP
ChIP试剂盒(absin, abs50034)、抗体(anti-pSTAT3)、引物序列(扩增CD24启动子区域-1944至-1553)、PCR预期产物大小(392 bp)
阅读提示:Methods 2.7 Chromatin Immunoprecipitation (ChIP) and Co-IP Assay
Co-IP
抗体(抗EGFR和抗pEGFR,1 μg)、蛋白A/G琼脂糖(Santa Cruz sc-2003)、洗脱和煮沸条件
阅读提示:Methods 2.7 Chromatin Immunoprecipitation (ChIP) and Co-IP Assay
核质分离
核质分离试剂盒(Solarbio, SN0020)及操作步骤
阅读提示:Methods 2.8 Cytosolic and Nuclear Extractions
免疫荧光
细胞接种密度(5000细胞/玻片)、固定(75%乙醇30分钟)、一抗稀释比(1:100)、二抗(FITC标记)、DAPI浓度(10 μg/mL)、显微镜(Leica TCS SP8)
阅读提示:Methods 2.6 Confocal Microscopy
体内实验
动物品系(Balb/c裸鼠)、细胞接种量(2×10^6)、给药方式(灌胃)、剂量(40 mg/kg)、频率(每周两次)、治疗时间(4周)、肿瘤测量(卡尺)、成像(D-荧光素150 mg/kg i.p.)
阅读提示:Methods 2.11 Animal Experiments
免疫组化
固定(4%甲醛)、脱水梯度(70%-100%酒精和二甲苯)、石蜡包埋、DAB工作液、苏木素、一抗稀释比(1:100)
阅读提示:Methods 2.9 Immunohistochemistry Staining