Mcl-1下调通过促进巨噬细胞极化增强BCG治疗膀胱癌的疗效

Mcl-1 downregulation enhances BCG treatment efficacy in bladder cancer by promoting macrophage polarization.

作者信息Caixia Tan, Chen Li, Ruihan Ge, Wei Zhang, Ziyi Wu, Shengpeng Wang, Haotian Cui, Xinmin Wang, Le Zhang
PMID39955585
发布时间2025-02-15
DOI10.1186/s12935-025-03676-3

实验完整度

包含GSE190529数据集分析、体外共培养模型、MNU诱导大鼠膀胱癌模型,并进行了Western blot、ELISA、免疫荧光、流式细胞术、TUNEL等多项功能及机制验证,且使用抑制剂SP600125进行反向验证,证据层级独立且充分。

主要模型

Raw264.7巨噬细胞与MB49小鼠膀胱癌细胞共培养模型 MNU诱导的大鼠膀胱癌模型

重点核对

Raw264.7细胞与MB49细胞共培养,BCG感染比例为10:1,Mcl-1shRNA转染4小时 SP600125(30 μmol/L)处理 MNU经尿道灌注(10 mg/mL,2.0 mg/只,每两周一次,共4次)诱导大鼠膀胱癌 Mcl-1shRNA(85 μg/只,肌肉注射,每日一次,连续7天) SP600125(10 mg/mL,腹腔注射,每日一次,连续7天)

摘要

背景:卡介苗(BCG)是膀胱癌术后灌注治疗的主要方法。髓系细胞白血病基因-1(Mcl-1)与恶性肿瘤的发展密切相关。我们课题组前期研究表明,使用shRNA下调Mcl-1可增强BCG治疗膀胱癌的疗效。本研究旨在探讨Mcl-1下调联合BCG治疗对膀胱癌、巨噬细胞极化的影响及其作用机制,以期减少膀胱癌的复发和转移。方法:分析GSE190529数据集,筛选差异基因进行富集分析。然后采用WGCNA算法识别与Mcl-1基因密切相关的基因模块。将这些模块与差异基因的交集基因进行GO和KEGG通路富集分析,以揭示关键信号通路。体外实验将Raw264.7巨噬细胞与MB49细胞共培养以建立肿瘤微环境模型,体内实验采用MNU诱导的大鼠膀胱癌模型。采用酶联免疫吸附试验(ELISA)、Western blot、免疫荧光、HE染色等多种方法评估巨噬细胞极化及与ASK1/MKK7/JNK/cJUN信号通路相关蛋白的表达。结果:生物信息学分析表明,Mcl-1在BCG治疗膀胱癌中的作用机制可能与丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路有关。体内外实验均表明,BCG治疗联合Mcl-1shRNA干预可导致M1标志物(TNF-α、CD86、INOS)表达升高,M2标志物(IL-10、CD206、Arg-1)表达降低。此外,P-ASK1、P-MKK7、P-JNK、P-cJUN和CX43的蛋白水平显著增加,膀胱癌细胞凋亡率显著升高,增殖、迁移和侵袭能力减弱。使用JNK信号通路抑制剂SP600125可逆转这些标志物的表达。结论:下调Mcl-1通过激活ASK1/MKK7/JNK信号通路促进巨噬细胞向M1型极化,增强细胞间通讯,提高BCG治疗膀胱癌的疗效。

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
下调Mcl-1能否通过影响巨噬细胞极化增强BCG对膀胱癌的治疗效果,其机制是否与JNK信号通路及CX43相关?
核心机制
下调Mcl-1通过激活ASK1/MKK7/JNK信号通路,促进巨噬细胞向M1型极化,并上调缝隙连接蛋白CX43的表达,增强细胞间通讯,从而增强BCG的抗肿瘤效果。
主要证据
体外共培养模型中,Mcl-1shRNA联合BCG处理使M1标志物(TNF-α、CD86、iNOS)升高、M2标志物(IL-10、CD206、Arg-1)降低,同时P-ASK1、P-MKK7、P-JNK、P-cJUN及CX43表达升高,MB49细胞凋亡增加、增殖/迁移/侵袭能力降低;使用SP600125抑制JNK通路后这些效应被逆转。体内实验中,BCG联合Mcl-1shRNA处理的大鼠膀胱癌模型中同样观察到M1极化增加、肿瘤增殖标志物减少和凋亡增加。
研究意义
该研究为增强BCG治疗膀胱癌的疗效提供了新见解和分子基础,可能有助于开发更有效的治疗策略,并为肿瘤免疫治疗提供探索方向。

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

生物信息学分析

鉴定与Mcl-1相关的信号通路

分析GSE190529数据集,进行PCA、UMAP降维,筛选差异基因(Fold Change>1.2, P<0.05),进行GO、KEGG富集分析,并使用WGCNA识别与Mcl-1相关的基因模块,进一步对交集基因进行富集分析。

2

体外共培养实验

模拟肿瘤微环境,评估Mcl-1shRNA联合BCG对巨噬细胞极化和膀胱癌细胞功能的影响

将Raw264.7巨噬细胞与MB49细胞在Transwell小室中共培养,设(BCG+M0)-MB49组、(BCG+Mcl-1shRNA+M0)-MB49组、(BCG+Mcl-1shRNA+M0+SP600125)-MB49组,检测巨噬细胞极化标志物、MB49细胞增殖、迁移、侵袭、凋亡及信号通路蛋白表达。

3

体内动物实验

评估Mcl-1shRNA联合BCG在体内的抗肿瘤效果及机制

用MNU诱导大鼠膀胱癌模型,分为Sham、BLCA、BCG、BCG+Mcl-1shRNA、BCG+Mcl-1shRNA+SP600125组,进行BCG膀胱灌注、Mcl-1shRNA注射及SP600125注射,通过超声、HE染色、免疫荧光、Western blot、TUNEL染色、免疫组化检测相关指标。

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
SP600125Selleck--
MB49细胞系iCell Bioscience Inc.--
Raw264.7细胞系中国科学院典型培养物保藏委员会细胞库--
Anti-Arg-1Abcamab60176
Anti-iNOSAbcamab15323
Anti-CD86Abcamab239075
Anti-CD206Abcamab64693
Anti-JNKProteintech66210-1-Ig
Anti-ASK1Proteintech67072-1-Ig
Anti-CX43Proteintech26980-1-AP
Anti-BaxBiossbs-4605R
Anti-Bcl-2Biossbsm-52304R
Anti-P-ASK1Biossbs-3029R
Anti-MKK7Biossbs-1979R
Anti-P-MKK7Biossbs-3277R
Anti-P-JNKBiossbs-1640R
Anti-cJUNBiossbs-0670R
Anti-P-cJUNBiossbsm-52141R
Anti-CyclinD1Biossbsm-52046R
Anti-PCNABiossbsm-52347R
DMEM培养基GIBCO--
胎牛血清GIBCO--
TNF-α ELISA试剂盒MultiSciences Biotech Co., Ltd.--
Lipofectamine 2000----
OPTI-MEM培养基----
AnnexinV-FITC----
碘化丙啶----

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
生物信息学分析
GSE190529数据集来源、差异基因筛选阈值(Fold Change>1.2,P<0.05)、WGCNA关键参数(软阈值、模块)
阅读提示:Methods: GSE190529 dataset differential gene enrichment analysis; Results: Bioinformatics results
体外共培养模型
Raw264.7与MB49共培养比例、BCG感染比例(10:1)、Mcl-1shRNA转染方法(Lipofectamine 2000,质粒DNA 4 μg)、SP600125浓度(30 μmol/L)
阅读提示:Methods: Co-culture experiments and groups; Establishment of an infection model
动物模型建立
大鼠品系、性别、体重(Sprague-Dawley雌性,180±20g)、MNU剂量(2.0 mg/只,每两周一次,共4次)、BCG剂量(0.1mL/100g,每两周一次,共3次)、Mcl-1shRNA剂量(85 μg/只/天,连续7天)、SP600125剂量(10 mg/mL,腹腔注射,连续7天)
阅读提示:Methods: The preparation of animals and models; Results: Animal experiment results
功能检测
CCK-8检测细胞数(4×10^3细胞/孔)、Transwell迁移/侵袭时间(24小时)、划痕实验时间点(0和24小时)
阅读提示:Methods: Co-culture experiments; Results: Mcl-1shRNA+BCG: suppression effects on MB49 cells
机制验证
Western blot中使用的抗体及稀释比例、SP600125抑制JNK通路后蛋白表达变化
阅读提示:Methods: Western blotting; Results: Inhibition of bladder cancer cells: role of Mcl-1shRNA+BCG in ASK1/MKK7/JNK signaling and CX43 expression