黄芪甲苷IV通过抑制干性增强乳腺癌干细胞对紫杉醇的敏感性

Astragaloside IV enhances the sensitivity of breast cancer stem cells to paclitaxel by inhibiting stemness.

作者信息Ping Huang, Huachao Li, Liping Ren, Haimei Xie, Liushan Chen, Yuqi Liang, Yuyu Hu, Heloisa Sobreiro Selistre-de-Araujo, Stergios Boussios, Sachin R Jhawar, Rutao Cui, Qian Zuo, Qianjun Chen
PMID38193000
发布时间2023-12-31
DOI10.21037/tcr-23-1885

实验完整度

研究包含体外细胞模型(MCF7-CSCs诱导、功能验证)和体内裸鼠移植瘤模型,并通过WB、IHC、流式、TUNEL等多方法验证功能与机制。

主要模型

MCF7乳腺癌细胞系 MCF7-CSCs乳腺癌干细胞模型 裸鼠乳腺癌原位移植瘤模型

重点核对

MCF7-CSCs诱导方法:采用无血清培养基(DMEM/F12+20 ng/mL bFGF+10 ng/mL EGF+1×B27)诱导 PTX体外处理浓度:1 μM,处理48小时 ASIV联合PTX体外处理浓度:60 nM ASIV + 0.1 μM PTX 动物实验:Balb/c-nu/nu雌性小鼠,PTX 5 mg/kg隔日腹腔注射,ASIV 40 mg/kg每日灌胃,共21天 检测指标:肿瘤体积、肿瘤重量、凋亡相关蛋白(Bax/Bcl2)、干性标志物(Sox2、Nanog)表达

摘要

背景:化疗是乳腺癌的常见治疗方法之一。癌症干细胞(CSCs)的诱导是化疗失败和乳腺癌复发的重要原因。黄芪甲苷IV(ASIV)是中药黄芪的有效成分之一,可提高多种肿瘤对化疗药物的敏感性。在此,我们从CSCs的角度探讨了ASIV对乳腺癌化疗药物紫杉醇(PTX)的增敏作用。方法:该研究包括体外和体内实验。成功诱导了具有干细胞特征的人乳腺癌细胞系MCF7来源的CSCs。使用细胞计数试剂盒-8(CCK-8)和集落形成实验检测细胞活力和增殖,流式细胞术和末端脱氧核苷酸转移酶dUTP缺口末端标记(TUNEL)方法检测细胞凋亡。通过蛋白质印迹(WB)和免疫组织化学(IHC)确定干性相关蛋白的表达。通过小鼠的体重、组织病理学和内脏器官损伤来监测药物毒性。结果:MCF7-CSCs中干性标志物(包括Sox2、Nanog和ALDHA1)的表达比MCF7更强。PTX处理通过促进细胞凋亡抑制肿瘤细胞增殖,而乳腺癌干细胞(BCSCs)的干性抵抗了PTX的作用。ASIV降低了BCSCs的干性,增加了BCSCs对PTX的敏感性,并协同促进了PTX诱导的乳腺癌细胞凋亡。我们的结果表明,与单独使用PTX处理的BCSCs相比,加入ASIV后,总细胞凋亡率增加了约25%。体内实验表明,ASIV增强了PTX抑制乳腺癌生长的能力。WB和IHC显示ASIV降低了CSCs的干性。结论:本研究将乳腺癌对PTX的耐药性归因于CSCs的存在;ASIV通过显著减弱乳腺癌干性标志,削弱了MCF7-CSCs对PTX的耐药性,并提高了PTX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
ASIV能否通过影响乳腺癌干细胞的干性,增强其对化疗药物紫杉醇的敏感性。
核心机制
ASIV通过显著减弱乳腺癌干性标志物(Sox2、Nanog)的表达,降低BCSCs的干性,从而削弱其对PTX的耐药性,增强PTX诱导的凋亡。
主要证据
体外实验显示ASIV联合PTX显著抑制MCF7-CSCs增殖并诱导凋亡(凋亡率从PTX单药的15.8%±0.6%升至20.7%±1.1%),WB显示干性标志物降低;体内实验显示ASIV联合PTX显著抑制肿瘤生长,且肿瘤组织中干性标志物表达降低。
研究意义
该研究为ASIV作为乳腺癌化疗辅助用药提供了实验依据,并为进一步探索ASIV影响肿瘤细胞干性的机制提供了方向。

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

MCF7-CSCs的诱导与鉴定

建立具有干细胞特征的乳腺癌干细胞模型,为后续研究提供实验基础。

使用无血清培养基(DMEM/F12添加bFGF、EGF、B27)诱导MCF7细胞形成MCF7-CSCs;通过流式检测CD44(high)/CD24(low)群体比例、免疫荧光检测ALDHA1表达、WB检测Sox2和Nanog表达,证实诱导成功。

2

PTX对MCF7和MCF7-CSCs的体外药效比较

验证MCF7-CSCs对PTX的耐药性,并确定后续实验的PTX浓度。

分别用不同浓度PTX处理MCF7和MCF7-CSCs,CCK-8检测细胞活力,集落形成实验检测增殖,流式检测凋亡,比较两者对PTX的敏感性。

3

ASIV联合PTX对MCF7-CSCs的体外增敏作用

评估ASIV单独及联合PTX对MCF7-CSCs增殖和凋亡的影响。

用不同浓度的ASIV、PTX及联合处理MCF7-CSCs,CCK-8检测细胞活力,集落形成实验检测增殖,流式检测凋亡,比较各组差异。

4

MCF7-CSCs对PTX的体内耐药性验证

在体内验证MCF7-CSCs对PTX的耐药性。

将MCF7和MCF7-CSCs分别接种于裸鼠乳腺脂肪垫,待肿瘤体积约100 mm3后,给予PTX(5 mg/kg)隔日腹腔注射,监测肿瘤生长,比较两组差异。

5

ASIV联合PTX的体内抗肿瘤作用

评估ASIV联合PTX对MCF7-CSCs移植瘤生长的抑制作用及毒性。

将MCF7-CSCs接种于裸鼠乳腺脂肪垫,待肿瘤体积约100 mm3后,分为对照组、ASIV组、PTX组和联合组,给予相应药物治疗,监测肿瘤体积、体重及脏器毒性。

6

干细胞干性检测

验证ASIV是否通过降低CSCs干性增强PTX敏感性。

通过3D肿瘤球形成实验评估干细胞成球能力;WB检测干性标志物Sox2和Nanog的表达;动物肿瘤组织通过WB、免疫荧光和IHC检测干性标志物。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
杜尔贝科改良伊格尔培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
DMEM/F12培养基----
碱性成纤维细胞生长因子Proteintech--
表皮生长因子Proteintech--
B27补充剂Gibco Life Technologies--
黄芪甲苷IVChengdu Ruifensi Biological Technology Co., Ltd.84687-43-4
紫杉醇Hainan All Star Pharmaceutical Co., Ltd.--
细胞计数试剂盒-8BeyotimeC0039
FITC标记的抗CD24抗体Biolegend311104
APC/Cy7标记的抗CD44抗体BD559942
BCA蛋白测定试剂盒Keygen--
Sox2抗体Proteintech11064-1-AP
Oct4抗体Abcamab200834
β-肌动蛋白抗体Proteintech66009-1-Ig
Bcl2抗体Abcammab182858
Bax抗体Proteintech50599-2-Ig
GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
Nanog抗体CST4903T
ChemiDoc TMXRS+成像系统Bio-Rad--
Annexin-V-FITC/碘化丙啶染色Keygen--
流式细胞仪FC500Beckman Coulter--
苏木素----

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
MCF7-CSCs诱导
诱导培养基成分(DMEM/F12 + 20 ng/mL bFGF + 10 ng/mL EGF + 1×B27),细胞密度(90%),离心条件(1000 rpm,5分钟)
阅读提示:Methods:'Induction of MCF7-CSCs'
体外药物处理
PTX处理浓度(1 μM),ASIV处理浓度(60 nM),处理时间(48小时)
阅读提示:Methods:'Cell viability analysis','Cell apoptosis analysis';Figure 2 legend
动物实验
动物品系(Balb/c-nu/nu雌性小鼠,5周龄),细胞接种量(5×10^6个细胞/200 μL PBS),PTX剂量(5 mg/kg,隔日腹腔注射),ASIV剂量(40 mg/kg,每日灌胃),治疗时间(21天)
阅读提示:Methods:'Experimental animals, drug dosages','Breast cancer xenografts in nude mice'
Western blot
蛋白上样量(20 μg),SDS-PAGE凝胶浓度(10%),一抗孵育条件(4℃过夜),二抗孵育时间(室温60分钟)
阅读提示:Methods:'Western blot (WB)'
凋亡检测
凋亡检测细胞初始浓度(2×10^6 cells/mL),处理时间(48小时),染色及流式分析方法
阅读提示:Methods:'Cell apoptosis analysis'