DBF4依赖性激酶抑制抑制肝细胞癌进展并增强抗程序性细胞死亡-1治疗

DBF4 Dependent Kinase Inhibition Suppresses Hepatocellular Carcinoma Progression and Potentiates Anti-Programmed Cell Death-1 Therapy.

作者信息Liang Zhang, Jiawei Hong, Wei Chen, Wei Zhang, Xi Liu, Jiahua Lu, Hong Tang, Zhentao Yang, Ke Zhou, Haiyang Xie, Changku Jia, Donghai Jiang, Shusen Zheng
PMID37497004
发布时间2023-07
DOI10.7150/ijbs.80351

实验完整度

包含临床样本、体外细胞实验、体内模型(皮下和原位)、机制研究(Co-IP、ChIP、突变体)及联合治疗验证,多个独立证据层级。

主要模型

HCC临床样本队列(107例) HCC细胞系(HCCLM3、MHCC97H、Huh7、SNU449、Hepa1-6) 裸鼠皮下异种移植瘤模型 C57BL/6小鼠原位移植瘤模型

重点核对

细胞系来源和培养条件(DMEM培养基,10%FBS,37°C,5%CO2) DBF4敲低或过表达的慢病毒载体及嘌呤霉素筛选浓度(5 μg/mL) IL-6和TNF-α处理浓度及时间 XL413给药方案(50 mg/kg口服,6天/周) 抗PD-1抗体给药方案(200 μg腹腔注射,每3天)

摘要

肝细胞癌(HCC)的进展仍然是一个巨大的临床挑战,阐明其潜在分子机制对于制定有效的治疗策略至关重要。哑铃形成因子4(DBF4)与细胞分裂周期7(CDC7)结合形成DBF4依赖性激酶(DDK),在肿瘤细胞存活中发挥重要作用,但其在HCC中的作用仍不清楚。本研究揭示DBF4在HCC中表达上调,并构成患者生存的独立预后因素。我们确定p65为上游诱导因子,通过直接结合其启动子增加DBF4表达。DBF4在体外和体内加速HCC细胞增殖和肿瘤发生。机制上,DBF4与CDC7结合,通过XPO1介导的核输出结合STAT3的卷曲螺旋结构域并激活STAT3信号。值得注意的是,p65通过转录上调XPO1增强DDK的核转运和DDK-STAT3相互作用。DBF4表达与HCC组织中活化的STAT3和XPO1正相关。此外,将DDK抑制剂XL413与抗PD-1免疫治疗联合使用可显著抑制HCC生长并延长荷瘤小鼠的生存。我们的发现揭示了DDK激活STAT3通路并促进HCC进展,并证明了靶向DDK提高HCC免疫治疗疗效的概念验证。

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
DBF4依赖性激酶(DDK)是否及如何促进肝细胞癌(HCC)进展,并是否可作为HCC免疫治疗的靶点?
核心机制
p65通过直接结合DBF4和XPO1启动子转录上调两者,促进DDK核输出至胞质,DDK与CDC7结合后通过CDC7的催化活性与STAT3的卷曲螺旋结构域(CCD)结合,激活STAT3信号通路,进而促进HCC进展。
主要证据
临床样本中DBF4高表达与不良预后相关(107例HCC患者);体外DBF4敲低抑制、过表达促进HCC细胞增殖;体内异种移植和原位模型验证DBF4促进肿瘤生长;Co-IP、Duolink、ChIP和荧光素酶报告基因实验证实p65调控DBF4和XPO1,DDK激活STAT3;XL413联合抗PD-1治疗在HCC小鼠模型中显著抑制肿瘤生长并延长生存。
研究意义
研究揭示DDK-STAT3轴在HCC进展中的关键作用,提出靶向DDK可能提高HCC免疫治疗疗效,为联合治疗策略提供概念验证。

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

DBF4表达及预后分析

明确DBF4在HCC中的表达水平及其与患者预后的关系。

利用TCGA数据库分析DBF4在HCC中的表达;通过RT-qPCR和Western blot检测66对和15对配对HCC及非肿瘤组织中的DBF4表达;对107例HCC患者组织进行IHC染色,并分析DBF4表达与临床病理特征及总生存期的关系。

2

DBF4对HCC细胞体外增殖和凋亡的影响

评估DBF4对HCC细胞增殖、克隆形成、凋亡和细胞周期的影响。

通过慢病毒转染建立DBF4敲低或过表达的HCC细胞系(HCCLM3、MHCC97H、Huh7、SNU449),采用CCK-8法、克隆形成实验、流式细胞术检测细胞增殖、凋亡和细胞周期。

3

DBF4对HCC体内肿瘤生长的影响

验证DBF4在体内对HCC肿瘤生长和生存的影响。

将DBF4敲低或对照的HCCLM3和MHCC97H细胞皮下注射至BALB/c裸鼠(每组n=5),同时将Hepa1-6细胞原位注射至C57BL/6小鼠(每组n=5),测量肿瘤体积和重量,记录生存期,并用IHC评估Ki-67表达。

4

DBF4通过CDC7激活STAT3通路的机制研究

确定DBF4是否通过CDC7激活STAT3信号通路及具体结合区域。

通过siRNA和过表达实验检测CDC7对STAT3磷酸化的影响;利用Duolink、Co-IP和截短突变体分析CDC7与STAT3的结合及其必要条件(STAT3的CCD结构域,CDC7催化活性)。

5

XPO1介导的DDK核输出及STAT3激活

探究XPO1在DDK核输出和STAT3激活中的作用。

通过siRNA沉默XPO1或使用XPO1抑制剂selinexor,检测STAT3磷酸化、DDK在细胞质和核中的分布及DDK-STAT3相互作用;通过过表达XPO1观察相反效果;使用CDC7的NES和NRS缺失突变体验证其亚细胞定位对STAT3激活的影响。

6

p65调控DBF4和XPO1的上游机制

鉴定调控DBF4和XPO1转录的上游转录因子。

通过ChIP、荧光素酶报告基因和过表达/敲低实验验证p65直接结合DBF4启动子(-1677~-1647 bp和-471~-453 bp)并上调DBF4;同时发现p65也结合XPO1启动子(-1780~-1770 bp)并上调XPO1;TNF-α刺激和CAPE处理验证p65的作用。

7

DDK抑制剂XL413在体外和体内的抗肿瘤效果

评估XL413对HCC细胞和体内肿瘤生长的作用及其对免疫治疗的影响。

体外检测XL413对HCC细胞增殖、克隆形成和凋亡的影响;体内在Hepa1-6原位模型中评估XL413(50mg/kg口服)单药及与抗PD-1抗体(200μg腹腔注射)联合的抗肿瘤效果,检测肿瘤体积、重量、生存期及肿瘤中CD8+T细胞浸润、granzyme B和PD-1表达。

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
杜氏改良Eagle培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
嘌呤霉素MCE--
jetPRIME Polyplus转染试剂盒Polyplus--
FastPure细胞/组织总RNA提取试剂盒V2Vazyme Biotech--
HiScript II Q RT SuperMix(qPCR)Vazyme Biotech--
ChamQ通用SYBR qPCR预混液Vazyme Biotech--
QuantStudio 5实时荧光定量PCR系统Thermo Fisher--
SimpleChIP酶学染色质免疫沉淀试剂盒CST9003s
RIPA裂解液----
蛋白酶抑制剂混合物Thermo Fisher--
BCA蛋白定量试剂盒Pierce--
聚偏二氟乙烯膜Millipore--
FDbio-Femto ECL化学发光试剂盒Hangzhou Fude Biotech--
Dynabeads免疫共沉淀试剂盒Thermo Fisher--
细胞核和细胞浆蛋白提取试剂盒Beyotime Biotechnology--
pmirGLO载体Repobio--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
双荧光素酶报告基因检测试剂盒Vazyme Biotech--
邻位连接技术(Duolink)Sigma-AldrichDUO92101
细胞计数试剂盒-8MedChemExpress--
Annexin V-APC/7-AAD凋亡检测试剂盒Multiscience--
DNA染色液Multiscience--
白细胞介素-6Peprotech--
肿瘤坏死因子-αPeprotech--
XL413(DDK抑制剂)Selleck--
咖啡酸苯乙酯----
塞利尼索MedChem Express--
抗PD-1抗体Bio X Cell--
免疫球蛋白GBio X Cell--
DBF4抗体Santa Cruzsc-293398
p-STAT3 (Tyr705)抗体CST9145
CD8抗体CST98941
CD44抗体ABclonalA1351
PD-1抗体Abcam214421
颗粒酶B抗体CST44153
XPO1抗体ABclonalA19625
Ki-67抗体Abcamab16667
抗鼠IgG抗体(Alexa Fluor 594)CST4408S
抗兔IgG抗体(Alexa Fluor 594)CST8889S
4',6-二脒基-2-苯基吲哚----
CDC7抗体Abcamab229187
STAT3抗体CST9139
TCS SP8 X共聚焦显微镜Leica--
3D Histech Quantcenter 2.1软件3D Histech--

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
临床样本分析
患者队列(107例)、组织来源(手术切除)、IHC染色评分方法(H-score)、随访周期
阅读提示:Methods: Clinical specimen collection; Figure 1
细胞培养
细胞系来源(上海生物科学研究所、ATCC等)、培养基(DMEM+10%FBS+1%青霉素-链霉素)、培养条件(37°C, 5% CO2)
阅读提示:Methods: Cell culture
慢病毒转染
shRNA和过表达载体(Genechem)、感染细胞数(2×10^5)、嘌呤霉素筛选浓度(5 μg/mL)和时间
阅读提示:Methods: Stable transfection using lentiviral infection
药物处理
XL413剂量(体外实验未具体说明,体内50 mg/kg口服6天/周)、IL-6浓度(10 ng/mL)、TNF-α浓度(2 ng/mL)、selinexor浓度(1 mM)、处理时间
阅读提示:Methods: Cell treatment; Results 图3c, 图6i, 图7
体内模型
小鼠品系(BALB/c裸鼠、C57BL/6)、细胞注射量(皮下4×10^6,原位0.5×10^6)、给药方案(XL413 50mg/kg口服,抗PD-1 200μg腹腔注射)、肿瘤测量方法
阅读提示:Methods: Xenograft tumor model; Figure 7