敲低trem2通过JAK2/STAT3和NF-κB通路促进促炎性小胶质细胞并抑制胶质瘤进展

Knockdown of trem2 promotes proinflammatory microglia and inhibits glioma progression via the JAK2/STAT3 and NF-κB pathways.

作者信息Yunji Yan, Shengwei Bai, Hongxi Han, Junqiang Dai, Liang Niu, Hongyu Wang, Qiang Dong, Hang Yin, Guoqiang Yuan, Yawen Pan
PMID38750472
发布时间2024-05-15
DOI10.1186/s12964-024-01642-6

实验完整度

包含体外细胞共培养、体内小鼠原位移植瘤模型、患者样本检测,以及功能验证(增殖、凋亡、DNA损伤、血管生成)和机制验证(Western blot、通路抑制剂)。

主要模型

HMC3人小胶质细胞 BV2小鼠小胶质细胞 U87MG和U251MG人胶质瘤细胞系 Gl261小鼠胶质瘤细胞原位移植瘤模型

重点核对

trem2敲低效率和稳定性(Western blot、qRT-PCR验证) Transwell共培养体系中细胞比例及时间 NO浓度测定及carboxy-PTIO处理浓度(100 µM) 体内模型中Gl261细胞注射量(2×10^5)及动物品系(C57BL/6) 信号通路蛋白磷酸化水平(p-Jak2、p-Stat1、p-Stat3、NF-κB p50)

摘要

背景:在肿瘤免疫微环境(TIME)中,髓样细胞表达的触发受体2(trem2)被广泛认为是肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)上的关键分子。多项研究表明,trem2可能在多种恶性肿瘤中作为免疫检查点,介导肿瘤免疫逃逸。然而,其具体分子机制,尤其是在胶质瘤中,仍不清楚。方法:通过慢病毒转染建立稳定敲低trem2的细胞。使用Transwell系统进行胶质瘤细胞和小胶质细胞的隔离共培养。使用Western blotting、实时定量聚合酶链反应(qRT-PCR)和免疫荧光(IF)检测靶蛋白的表达水平。通过集落形成、细胞计数试剂盒-8(CCK8)、5-乙炔基-2'-脱氧尿苷(EdU)和transwell实验检测细胞的增殖、侵袭和迁移。使用流式细胞术评估细胞的细胞周期、凋亡率和活性氧(ROS)水平。使用彗星实验和管形成实验分别检测胶质瘤细胞的DNA损伤和血管生成活性。使用Gl261细胞系和C57BL/6小鼠构建胶质瘤原位移植瘤模型。结果:Trem2在胶质瘤TAMs中高表达。在小胶质细胞中敲低trem2在体内和体外均抑制了胶质瘤细胞的生长和血管生成活性。机制上,在小胶质细胞中敲低trem2通过激活jak2/stat1和抑制NF-κB p50信号通路,促进促炎性小胶质细胞并抑制抗炎性小胶质细胞。促炎性小胶质细胞产生高浓度的一氧化氮(NO)和高水平的促炎细胞因子TNF-α、IL-6和IL-1β,并进一步引起DNA损伤,促进肿瘤细胞的凋亡率。结论:我们的研究结果表明,小胶质细胞中的trem2在胶质瘤的TIME中发挥重要作用。在小胶质细胞中敲低trem2可能有助于提高抑制胶质瘤生长和延缓肿瘤进展的效率,并为胶质瘤的进一步治疗提供新思路。

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
trem2在胶质瘤免疫微环境中对肿瘤相关小胶质细胞极化及胶质瘤进展的作用和分子机制是什么?
核心机制
敲低小胶质细胞trem2通过激活JAK2/STAT1和抑制NF-κB p50信号通路,促进小胶质细胞向促炎表型转化,分泌高浓度NO和促炎细胞因子,导致胶质瘤细胞ROS升高、DNA损伤及凋亡。
主要证据
体外共培养实验显示敲低trem2的小胶质细胞抑制胶质瘤细胞增殖、迁移、侵袭,诱导G1期阻滞和凋亡;体内原位模型验证肿瘤生长抑制;Western blot和流式证实NO、ROS、DNA损伤及通路变化。
研究意义
小胶质细胞trem2是胶质瘤免疫治疗的潜在靶点,敲低trem2可能提高胶质瘤治疗效率。

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

临床样本及体内模型验证trem2表达

确认trem2在胶质瘤组织和正常组织中的表达差异

通过Western blot和IF检测人胶质瘤组织及正常脑组织中trem2水平;建立小鼠原位胶质瘤模型,检测trem2表达。

2

共培养模型验证trem2上调

探究肿瘤微环境中胶质瘤细胞与小胶质细胞共培养对trem2表达的影响

使用Transwell系统隔离共培养胶质瘤细胞与小胶质细胞,检测trem2表达。

3

谷氨酰胺剥夺实验

验证谷氨酰胺缺乏对胶质瘤细胞trem2表达的影响

对胶质瘤细胞进行谷氨酰胺剥夺处理,检测trem2表达,并观察与微胶质细胞共培养后对微胶质trem2的影响。

4

体外敲低trem2功能验证

验证敲低trem2的小胶质细胞对胶质瘤细胞恶性行为的影响

用慢病毒shRNA敲低小胶质细胞trem2,共培养后检测胶质瘤细胞增殖、迁移、侵袭、周期、凋亡及凋亡相关蛋白。

5

NO及DNA损伤检测

探究敲低trem2小胶质细胞抑制胶质瘤的机制是否由NO和DNA损伤介导

检测共培养后NO浓度、NOS2表达、ROS水平、γH2AX表达和彗星实验评估DNA损伤。

6

信号通路机制验证

探究trem2敲低影响小胶质细胞极化的信号通路

通过Western blot检测JAK2/STAT1和NF-κB p50通路蛋白的表达及磷酸化水平。

7

体内敲除验证

验证trem2敲除对胶质瘤生长的影响

在trem2敲除小鼠中建立原位胶质瘤模型,观察肿瘤大小、免疫组化标志物。

8

NO清除剂回补实验

验证NO在trem2敲低小胶质细胞抑制作用中的关键性

加入carboxy-PTIO清除NO,观察对胶质瘤细胞增殖、周期、凋亡、ROS、DNA损伤和血管生成的影响。

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
M5 Universal RNA Mini KitMei5bio--
riboSCRIPT mRNA/lncRNA qRT-PCR Starter KitRiboBio--
MEM培养基Solarbio41500
青霉素-链霉素Sangon BiotechE607011
胎牛血清Sangon BiotechE510008
DMEM培养基Solarbio11995
内皮细胞培养基ScienCell1001
嘌呤霉素----
EdU细胞增殖试剂盒Sangon BiotechE607204
Transwell 24孔板Corning3422
基质胶Corning356234
Annexin V-FITC/PI凋亡检测试剂盒Yeasen40302
细胞周期染色试剂盒MultiSciencesCCS012
活性氧检测试剂盒Jiancheng BioengineeringE004-1-1
一氧化氮检测试剂盒BeyotimeS0021S
羧基-PTIOBeyotimeS1546
RIPA裂解液BeyotimeP0013K
膜蛋白和胞浆蛋白提取试剂盒BeyotimeP0033
牛血清白蛋白BeyotimeST023-50g
抗trem2抗体Abcamab209814
抗bax抗体Proteintech50599-2-Ig
抗bcl-2抗体Proteintech12789-1-AP
抗caspase-3抗体Abcamab184787
抗cd11b抗体Abcamab133357
抗gapdh抗体Proteintech60004-1-Ig
抗γH2ax抗体Abcamab81299
抗IL-1β抗体Biossbs-0812R
抗IL-6抗体Biossbs-6309R
抗IL-10抗体Proteintech20850-1-AP
抗iNOS抗体AffinityAF0199
抗jak2抗体Proteintech17670-1-AP
抗NF-κB p105/p50抗体AbmartM005873
抗磷酸化jak2抗体AbmartT56570
抗裂解caspase-3抗体AbmartTA7022
抗磷酸化stat1抗体AbmartTP56498
抗磷酸化stat3抗体AffinityAF3293
抗stat1抗体AbmartT55227
抗stat3抗体Proteintech60199-1-Ig
抗TNF-α抗体Proteintech17590-1-AP
抗VEGFA抗体Proteintech66828-1-Ig
抗ATP1A1抗体Proteintech14418-1-AP
HRP标记山羊抗兔IgGAbclonalAS014
HRP标记山羊抗小鼠IgGAbclonalAS003
异氟烷RWD--
数字立体定位仪RWD--
全封闭组织脱水机LeicaASP300
Triton X-100Sigma--
1%醇溶性伊红BiosharpBL700A
抗IBA1抗体ServicebioGB12105
抗trem2抗体ThermofisherPA5-87933
抗γH2ax抗体Abcamab81299
抗CD105抗体Biossbs-0597R
抗Ki-67抗体AffinityAF0198
山羊抗兔IgG H&L (Alexa Fluor 488)Abcamab150077
山羊抗小鼠IgG H&L (Alexa Fluor 488)Abcamab150113
山羊抗兔IgG H&L (Alexa Fluor 594)Abcamab150080
山羊抗小鼠IgG H&L (Alexa Fluor 594)Abcamab150116
GraphPad Prism 8.0.1----

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(HMC3、BV2、U87MG、U251MG、Gl261、HUVEC)及培养基条件
阅读提示:Methods - Cell line culture
基因敲低
shRNA序列及转染方法、嘌呤霉素筛选浓度(2 µg/mL)
阅读提示:Methods - Transfection
共培养实验
Transwell共培养的细胞接种密度、共培养时间
阅读提示:Methods - Transwell assay, Figure 1f
体外功能实验
增殖(CCK8、EdU、集落形成)、迁移侵袭、凋亡、周期的具体实验条件
阅读提示:Methods - EdU, CCK-8 and colony formation assays; Transwell assay; Flow cytometry analysis
NO与ROS检测
NO浓度测定方法(Griess法)、ROS检测条件、NO清除剂carboxy-PTIO的浓度(100 µM)
阅读提示:Methods - Detection and removal of NO; Flow cytometry analysis
DNA损伤检测
碱性彗星实验的具体步骤(琼脂糖浓度、裂解时间、电泳条件)
阅读提示:Methods - Alkaline comet assay
血管生成检测
管形成实验中HUVEC与胶质瘤细胞共培养时间、Matrigel包被条件
阅读提示:Methods - Tube formation assay
体内动物模型
小鼠品系、周龄、性别、肿瘤细胞注射量(2×10^5)、注射部位坐标、深度、体积、处死时间
阅读提示:Methods - Mice and tumor model
Western blot
蛋白提取方法、抗体稀释比例、内参选择、膜蛋白提取
阅读提示:Methods - Western blotting
信号通路验证
JAK2/STAT1和NF-κB p50通路蛋白表达及磷酸化水平的检测条件
阅读提示:Methods - Western blotting; Results - Effect of trem2 on STAT1 phosphorylation and the NF-κB p50 signaling pathway