iSH2结构域中的体细胞PIK3R1突变对PI3Kα抑制敏感。

Somatic PIK3R1 mutations in the iSH2 domain are accessible to PI3Kα inhibition.

作者信息Gabriel Morin, Alexandre P Garneau, Nabiha Bouzakher, Louise Ségot, Antoine Fraissenon, Amélie Blondel, Florence Petit, Caroline Chopinet, Franck Mayeux, Pierre Fayoux, Anne Dompmartin, Christine Bodemer, Estelle Balducci, Sophie Kaltenbach, Patrick Villarese, Vahid Asnafi, Christophe Legendre, Christine Broissand, Sylvie Fraitag, Chloé Quelin, Nicolas Goudin, Laurent Guibaud, Guillaume Canaud
PMID40389643
发布时间2025-07
DOI10.1038/s44321-025-00249-9

实验完整度

包含患者样本、体外细胞实验、分子建模和患者临床治疗等多个独立证据层级,且含功能和机制验证。

主要模型

HeLa细胞系 患者皮肤活检样本 3名PIK3R1突变患者

重点核对

PIK3R1突变类型及VAF(患者1:c.1735_1740del VAF 18%;患者2:c.1372_1373dupAAA VAF 15%;患者3:c.1699A>G和c.1703C>T VAF 8%) alpelisib浓度(体外0.1µM或1µM;患者给药剂量:儿童50mg/天,成人250mg/天) IGF-1刺激条件(10 ng/mL,30分钟) 血管畸形体积评估时间点(治疗前、6个月、12个月) 药物处理时间(1小时)

摘要

最近在过度生长综合征和复杂性血管畸形患者中发现了PIK3R1突变。PIK3R1编码p85α,其作为脂质激酶PI3Kα的调节亚基。PIK3R1突变导致AKT/mTOR通路过度激活。目前,尚未有专门针对PIK3R1突变患者的获批治疗方法,医疗护理主要集中于症状管理。在本研究中,我们确定了三名患者,包括两名儿童,他们患有影响iSH2结构域的嵌合体细胞PIK3R1突变,并伴有严重的相关症状,且雷帕霉素治疗无效。我们进行了体外实验以研究这些突变的影响,包括在一名患者中观察到的顺式双PIK3R1突变。我们的研究结果显示,iSH2结构域中的p85α突变体对alpelisib(一种PI3Kα药理学抑制剂)敏感。基于这些发现,我们获得授权对全部三名患者使用alpelisib。用药后,患者迅速出现临床改善,疼痛、疲劳和炎症发作得到减轻。磁共振成像显示,在alpelisib治疗十二个月后,血管畸形体积平均减少22.67%。研究期间未报告与药物相关的不良事件。总之,本研究支持使用PI3Kα抑制作为PIK3R1相关异常患者有前景的治疗方法。

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
PIK3R1 iSH2结构域突变是否激活PI3Kα通路,以及PI3Kα抑制剂alpelisib能否有效治疗相关疾病。
核心机制
PIK3R1 iSH2结构域突变可能破坏iSH2与p110α的ABD结构域之间的相互作用,解除对p110α的抑制,导致PI3Kα通路过度激活,且不激活mTORC1通路。
主要证据
体外实验显示HeLa细胞转染PIK3R1突变体后AKT磷酸化增加,alpelisib可抑制;AlphaFold3预测突变体与p110α二聚化构象变化小;患者皮肤活检显示AKT激活;三名患者经alpelisib治疗后临床和影像学改善。
研究意义
本研究为PIK3R1相关异常患者提供了一种有前景的治疗方法,支持PI3Kα抑制的潜在临床应用。

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

患者遗传突变鉴定

识别患者携带的PIK3R1突变及变异等位基因频率。

从三名患者血管畸形皮肤活检组织中提取DNA,采用目标区域二代测序检测23个血管畸形和过度生长相关基因的突变。

2

患者样本中AKT/mTORC1通路激活检测

评估患者血管畸形组织中AKT和mTORC1是否被激活。

对患者皮肤活检组织进行免疫荧光染色,检测P-AKT T308和P-S6RP,并与健康对照比较。

3

体外PIK3R1突变功能验证

验证PIK3R1突变是否激活PI3Kα/AKT通路,并测试alpelisib的抑制作用。

使用脂质体转染将野生型或突变型PIK3R1质粒转入HeLa细胞,经alpelisib或DMSO处理,并IGF-1刺激,通过Western blot检测P-AKT和P-S6RP水平。

4

p110α与p85α结合验证

探究p85α突变体是否仍能与p110α结合形成PI3Kα异二聚体。

通过AlphaFold3对野生型和突变型PI3Kα进行三维结构预测,计算RMSD值;并在HeLa细胞中通过共聚焦显微镜进行p110α和p85α的共定位分析。

5

下游信号通路分析

确定PIK3R1突变激活的AKT下游效应分子,并评估alpelisib的影响。

通过Western blot检测转染突变体的HeLa细胞中AKT底物PRAS40以及mTORC1靶蛋白p70S6K和4eBP1的磷酸化水平。

6

患者alpelisib治疗

评估alpelisib对PIK3R1突变相关疾病患者的疗效和安全性。

对三名患者给予alpelisib治疗,收集临床、生物学和影像学数据,评估症状改善、D-二聚体水平和血管畸形体积变化。

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。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
评估体内效果

产品清单

实验环节名称品牌货号
HeLa细胞系Merck93021013
DMEM培养基Gibco11965092
胎牛血清SigmaF7524
青霉素-链霉素Gibco15140122
Lipofectamine 3000试剂InvitrogenL3000008
阿培利司MedChemExpressHY-15244
重组人IGF-1Novus BiologicalsP05019
RIPA裂解液Merck Millipore20-188
cOmplete™蛋白酶抑制剂混合物Roche Diagnostics11697498001
磷酸酶抑制剂混合物1Sigma-AldrichP2850
4X Laemmli缓冲液Biorad1610747
β-巯基乙醇Thermo Fisher Scientific35602BID
Transblot Turbo硝酸纤维素膜Biorad1704271
牛血清白蛋白Euromedex1035-70-C
Tris缓冲盐水-Tween 0.1%EuromedexET220-B
Clarity Max Western ECL底物Biorad1705062
柠檬酸盐缓冲液ScytekCBB999
Tris-EDTA缓冲液Diagnostic BioSystemsK043
Fluoromount封片剂SigmaF4680
亲和素/生物素封闭试剂盒Golden Bridge InternationalE08-100
DAPIInvitrogenD3571
显微镜载玻片Erie Scientific2951
Maxwell RSC DNA FFPE试剂盒Promega FranceAS1450
SureSelectXT HS定制panelAgilent Technologies--
PI3激酶p85抗体Cell SignalingCS4292
PI3激酶p110α (C73F8)兔单抗Cell SignalingCS4249
磷酸化Akt (Ser473) (D9E) XP®兔单抗Cell SignalingCS4060
Akt (总) (40D4)小鼠单抗Cell SignalingCS2920
磷酸化S6核糖体蛋白 (Ser240/244) (D68F8) XP®兔单抗Cell SignalingCS5364
S6核糖体蛋白 (54D2)小鼠单抗Cell SignalingCS2317
磷酸化PRAS40 (Thr246)抗体Cell SignalingCS2640
磷酸化p70 S6激酶 (Thr389) (108D2)兔单抗Cell SignalingCS9234
磷酸化4E-BP1 (Thr37/46) (236B4)兔单抗Cell SignalingCS2855
抗α-平滑肌肌动蛋白(ACTA2)抗体Sigma-Aldricha5228
抗TUBA4A (TUBA1)抗体Sigma-Aldricht5168
抗小鼠StarBright Blue 700山羊抗体Bio-Rad12004158
抗兔StarBright Blue 520山羊抗体Bio-Rad12005869
抗兔IgG,HRP偶联抗体Cell SignalingCS7074
磷酸化Akt (Thr308) (C31E5E)兔单抗Cell SignalingCS2965
Alexa Fluor 555偶联二抗Thermo Fisher Scientifica21206
PI 3-激酶p85α抗体 (B-9)Santa Cruz Biotechnologysc-1637
PI3KCA多克隆抗体Bioss AntibodiesBS2067R
马抗小鼠IgG生物素化抗体Vector LaboratoriesBA-2001
驴抗兔IgG高度交叉吸附二抗Alexa Fluor 647InvitrogenA31573
链霉亲和素Alexa Fluor 555偶联物InvitrogenS32355
ChemiDoc MP成像仪Bio-Rad12003154
Eclipse Ni-E显微镜NikonNi-E
SP8-STED共聚焦显微镜LeicaTCS SP8 STED
MiSeq平台Illumina--
AlphaFold服务器Google DeepMindversion 3
PyMOL软件Schrödinger2.5.7
Image Lab软件Bio-Rad6.0.1
ImageJImageJ1.54f
Ilastik软件Ilastik1.4.0.post1
Fiji软件Fiji1.54f
3D Slicer软件3D Slicer5.6.2
Prism软件GraphPad10.2.3

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
患者遗传突变鉴定
PIK3R1突变类型、VAF、ACMG分类
阅读提示:Methods: Genetic sequencing 和 Results
患者样本中AKT/mTORC1通路激活检测
抗体类型、稀释比例、抗原修复缓冲液
阅读提示:Methods: Immunofluorescence 和 Figure 1A legend
体外PIK3R1突变功能验证
HeLa细胞代数、转染DNA量、alpelisib浓度、IGF-1刺激浓度和时间
阅读提示:Methods: Cell culture 和 Figure 1B,C legends
p110α与p85α结合验证
转染质粒DNA量、抗体稀释比例、共定位分析方法
阅读提示:Methods: Colocalization analysis 和 Figure 2C legend
患者alpelisib治疗
患者年龄、给药剂量、给药频率、评估时间点、影像学方法
阅读提示:Methods: Patients 和 Imaging,以及 Figure 4 legend