JP1,一种特异性靶向整合素αVβ3的多肽,改善小鼠脉络膜新生血管和糖尿病视网膜病变

JP1, a polypeptide specifically targeting integrin αVβ3, ameliorates choroidal neovascularization and diabetic retinopathy in mice.

作者信息Zhan Xie, Xin-Jing Wu, Rui-Wen Cheng, Jia-Hua Cui, Song-Tao Yuan, Jian-Wei Zhou, Qing-Huai Liu
PMID36280689
发布时间2023-04
DOI10.1038/s41401-022-01005-2

实验完整度

包含激光诱导CNV和STZ诱导糖尿病小鼠模型、BV2细胞和HUVECs体外实验、以及体内外功能验证和机制研究。

主要模型

激光诱导CNV小鼠模型 STZ诱导糖尿病小鼠模型 小鼠小胶质细胞系BV2 人脐静脉内皮细胞HUVECs

重点核对

JP1剂量:10、20、40µg(IVT)和1、5、10mg(i.p.) 雷珠单抗剂量:10µg(IVT)、5µg联合用药 IVT注射时间:激光诱导后立即 STZ模型IVT注射频率:每周一次,共4周 CNV分析时间点:激光后第7天

摘要

抗血管内皮生长因子(VEGF)药物革新了新生血管性眼病的治疗,但部分患者反应不完全。最近证据表明整合素参与新生血管性年龄相关性黄斑变性和糖尿病视网膜病变的发病机制。JP1,源自JWA蛋白的一个优化的七氨基酸片段,是一种特异性靶向整合素αVβ3的多肽。本研究评估了JP1对激光诱导的脉络膜新生血管(CNV)和视网膜血管渗漏的疗效。CNV小鼠接受单次玻璃体腔注射JP1(10, 20, 40µg)或雷珠单抗(RBZ, 10µg)。我们发现JP1注射剂量依赖性地抑制激光诱导的CNV;RBZ的效果与20µg JP1相当;JP1(20μg)和RBZ(5μg)联合玻璃体腔注射对CNV产生协同效应。在链脲佐菌素注射后第3个月,接受JP1(40µg)或RBZ(10µg)每周一次玻璃体腔注射、持续4周的糖尿病小鼠视网膜血管渗漏显著抑制。在体内和体外实验中,JP1通过抑制小胶质细胞中的ROS/NF-κB信号通路来对抗氧化应激和炎症,并通过调节血管内皮细胞中的MEK1/2-SP1-整合素αVβ3和TRIM25-SP1-MMP2轴来抑制血管生成。此外,腹腔注射JP1(1, 5或10 mg)每隔一天一次,共3次,也剂量依赖性地抑制CNV。在激光诱导的CNV小鼠中腹腔注射FITC标记的JP1(FITC-JP1)或FITC后,与FITC组相比,FITC-JP1组CNV病灶中的荧光强度显著增加,证实JP1可以穿透血视网膜屏障靶向CNV病灶。我们得出结论,JP1可用于设计新型CNV靶向治疗药物,可能取代当前侵入性的眼内注射。

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
JP1是否能有效抑制CNV和糖尿病视网膜血管渗漏,其作用机制是什么?
核心机制
JP1通过抑制小胶质细胞中的ROS/NF-κB信号通路减轻氧化应激和炎症,并通过调节血管内皮细胞中的MEK1/2-SP1-整合素αVβ3和TRIM25-SP1-MMP2轴抑制血管生成。
主要证据
体内激光诱导CNV模型和STZ诱导糖尿病模型显示JP1剂量依赖性抑制血管渗漏和新生血管;体外BV2和HUVECs实验证实JP1抑制炎症和血管生成相关信号通路及细胞功能。
研究意义
JP1可能用于设计新型CNV靶向治疗药物,为对抗VEGF治疗反应不佳或需要反复注射的患者提供新的治疗思路。

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

激光诱导CNV模型建立及JP1疗效评估

评估JP1对激光诱导CNV的抑制效果及其与RBZ的比较和联合作用

对C57BL/6小鼠进行激光光凝诱导CNV,随后立即玻璃体腔注射PBS、不同剂量JP1、RBZ或其联合,通过FFA、FITC-dextran灌注和HE染色评估CNV渗漏面积和厚度。

2

STZ诱导糖尿病模型及JP1对血管渗漏的影响

评估JP1对糖尿病视网膜血管渗漏的改善作用

通过腹腔注射STZ诱导糖尿病,在糖尿病发病2个月后,每周一次IVT注射PBS、JP1、RBZ或联合治疗,持续4周,通过Evans blue测定和FITC-dextran灌注评估视网膜血管渗漏。

3

JP1对小胶质细胞氧化应激和炎症的影响

探究JP1对小胶质细胞激活和炎症反应的调节作用

在CNV模型中检测ROS水平、抗氧化酶活性、Nrf2表达、NF-κB通路激活和炎症因子表达;在BV2细胞中用LPS诱导炎症,检测JP1对ROS、Nrf2、NF-κB和炎症因子的影响。

4

JP1对血管内皮细胞血管生成的影响

探究JP1对VEGF诱导的血管生成的抑制作用及其机制

在HUVECs中用VEGF诱导血管生成,评估JP1对管形成、迁移、增殖的影响,并通过Western blot检测MEK1/2、SP1、整合素αVβ3、TRIM25和MMP2的表达。

5

腹腔注射JP1对CNV的影响及组织分布

评估腹腔注射JP1的疗效及其在CNV病灶的靶向分布

在激光诱导CNV小鼠中腹腔注射不同剂量JP1,评估CNV渗漏和面积;腹腔注射FITC-JP1或FITC,观察荧光在CNV病灶的积累。

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
JP1GL Biochem (Shanghai, China) Ltd; Hybio Pharmaceutical Co., Ltd--
FITC标记的JP1Zhejiang Peptides Biotech Co., Ltd--
FITCZhejiang Peptides Biotech Co., Ltd--
5%托吡卡胺Santen--
0.5%盐酸丙美卡因滴眼液Alcon--
雷珠单抗Genentech Inc.; Novartis--
荧光素钠Novartis--
FITC-dextranSigma-Aldrich--
山羊抗兔/大鼠IgG抗体Dako Denmark A/S--
抗αV抗体Abcamab179475
抗β3抗体Cell Signaling Technology13166
抗TNF-α抗体Proteintech60291-1-Ig
抗IL-6抗体Biossbs-0782R
抗VEGF抗体Santa Cruzsc-53462
辣根过氧化物酶标记链霉亲和素Thermo Fisher Scientific--
抗IBA1抗体WAKO012-26723
抗Nrf2抗体Proteintech16396-1-AP
抗TNF-α抗体Abcamab183218
抗IL-6抗体Biossbs-6309R
抗CD31抗体Santa Cruzsc-376764
磷酸化NF-κBp65抗体Cell Signaling TechnologySer536
抗CD68抗体Abcamab283654
抗Occludin抗体Proteintech27260-1-AP
抗ZO-1抗体Proteintech21773-1-AP
Alexa Fluor二抗Life Technologies--
DAPI Fluoromount-G封片剂Southern Biotech0100-20
Griffonia Simplicifolia Lectin I (GSL I) isolectin B4, DyLight 594VectorDL-1207-.5
抗IBA1抗体Abcamab178846
抗CD31抗体Abcamab24590
抗整合素αVβ3抗体Santa Cruzsc-7312
含DAPI的抗淬灭封片剂BeyotimeP0131
TRNzol Universal试剂Tiangen--
Evo M-MLV逆转录预混液(qPCR)Accurate Biotechnology--
SYBR Green Premix Pro Taq HS qPCR试剂盒Accurate Biotechnology--
DCFH-DA荧光探针BiobrabHR7814
GPx, MDA, SOD检测试剂盒Beyotime Institute of Biotechnology--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime Institute of Biotechnology--
活性氧检测试剂盒Beyotime Institute of Biotechnology--
链脲佐菌素Sigma-AldrichS-0130
柠檬酸钠缓冲液SigmaS4641
伊文思蓝----
甲酰胺Sigma--
RPMI-1640培养基Thermo Scientific--
胎牛血清Gibco--
青霉素和链霉素Gibco--
DMEM/F12培养基Biosharp--
GlutaMAX添加剂Gibco--
血管内皮生长因子----
脂多糖----
Matrigel基质胶BD Biosciences--
Cell Light EdU DNA成像试剂盒RiboBio--
Transwell板Corning Inc.--
裂解缓冲液----
组织蛋白提取试剂Thermo Fisher Scientific--
抗CD31抗体Santa Cruzsc-376764
抗αV抗体Abcamab179475
抗β3抗体Cell Signaling Technology4702s
抗MMP2抗体Proteintech18309-1-AP
抗TRIM25抗体Proteintech12573-1-AP
抗MEK1/2抗体Cell Signaling Technology--
抗磷酸化MEK1/2抗体Cell SignalingSer217/221
抗SP1抗体Proteintech21962-1-AP
抗VEGF抗体Santa Cruzsc-53462
抗NF-κBp65抗体Proteintech66535-1-Ig
抗磷酸化NF-κBp65抗体ProteintechSer536
抗Occludin抗体Proteintech27260-1-AP
抗ZO-1抗体Proteintech21773-1-AP
抗TNF-α抗体Proteintech17590-1-AP
抗IL-6抗体Biossbs-0782R
抗Nrf2抗体Proteintech16396-1-AP
抗β-肌动蛋白抗体BeyotimeAF0003
抗GAPDH抗体BeyotimeAF5009
抗微管蛋白抗体BeyotimeAT819
GraphPad Prism v9.0软件GraphPad Software, Inc.--

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
CNV模型建立与JP1治疗
激光参数(532nm, 250mW, 100ms, 50µm光斑),JP1剂量(10, 20, 40µg IVT),RBZ剂量(10µg),联合剂量(JP1 20µg + RBZ 5µg),评估时间点(第7天)
阅读提示:Materials and methods: Mouse model of laser-induced CNV; Results: Fig. 1
STZ诱导糖尿病模型与JP1治疗
STZ剂量(50mg/kg,连续5天),糖尿病诊断标准(血糖≥300mg/dL),治疗时间(糖尿病发病后2个月),IVT注射剂量(JP1 40µg, RBZ 10µg, 联合),频率(每周一次,共4周),评估时间(STZ注射后3个月)
阅读提示:Materials and methods: Mouse model of STZ-induced retinal vascular leakage; Results: Fig. 6
BV2细胞炎症模型
LPS浓度(1μg/mL),JP1浓度(0, 50, 100, 200μM),处理时间(24小时),细胞代数(第7代)
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and treatment; Results: Fig. 4
HUVECs血管生成模型
VEGF浓度(50ng/mL),JP1浓度(0, 50, 100, 200μM),处理时间(24小时)
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and treatment; Results: Fig. 5
腹腔注射JP1疗效评估
JP1剂量(1, 5, 10mg),给药频率(每隔一天一次,共3次),评估时间点(激光后第7天)
阅读提示:Materials and methods: Mouse model of laser-induced CNV; Results: Fig. 7