CXCL3/TGF-β介导的CAFs与肿瘤细胞间的交互作用增强肾细胞癌进展及舒尼替尼耐药

CXCL3/TGF-β-mediated crosstalk between CAFs and tumor cells augments RCC progression and sunitinib resistance.

作者信息Yunxia Wang, Weihong Ding, Wenjing Hao, Luyao Gong, Yeheng Peng, Jun Zhang, Zhiyu Qian, Ke Xu, Weimin Cai, Yuan Gao
PMID39040058
期刊iScience
发布时间2024-06-08
DOI10.1016/j.isci.2024.110224

实验完整度

包含体外细胞实验、小鼠皮下及尾静脉转移模型、患者组织样本分析、蛋白质组学及TCGA数据库分析,并进行了功能验证(siRNA、过表达、抑制剂)和机制验证(ERK1/2、Smad2/3通路)。

主要模型

人肾癌细胞系786-O和ACHN 小鼠肾癌细胞系Renca 小鼠胚胎成纤维细胞NIH-3T3和MEF BALB/c小鼠皮下移植瘤和尾静脉肺转移模型

重点核对

患者来源CAFs和NFs的分离及条件培养基制备;CAFs-CM和NFs-CM均以1:1比例与新鲜培养基混合。 舒尼替尼处理浓度及时间;体外细胞实验处理24小时,体内给药剂量为40 mg/kg每日口服。 CXCL3重组蛋白处理浓度:10 ng/mL为最佳浓度,用于功能实验。 siRNA敲低CXCL3(siCXCL3-283)和TGF-β的序列及转染试剂(Lipofectamine 3000)。 CXCR2抑制剂SB225002的浓度及给药方式;体外实验和体内腹腔注射10 mg/kg每日。

摘要

微环境;分子生物学;癌症。关键词:主题领域:微环境,分子生物学,癌症。

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
CAFs与肿瘤细胞之间的交互作用如何影响肾细胞癌的进展和对舒尼替尼的耐药性?
核心机制
CAFs分泌的CXCL3通过激活其受体CXCR2,触发下游ERK1/2信号通路,促进上皮-间质转化和肿瘤干细胞特性;同时,肿瘤细胞通过TGF-β-Smad2/3信号通路诱导正常成纤维细胞向CAFs转化并促进CXCL3表达,形成正反馈循环。
主要证据
体外实验显示CAFs-CM和CXCL3促进Renca细胞增殖、迁移、侵袭及耐药,siRNA敲低CXCL3或CXCR2抑制剂SB225002可逆转这些效应;体内模型证实CAFs共移植增强肿瘤生长和肺转移,且降低舒尼替尼疗效;患者组织及TCGA数据支持CXCL3与不良预后相关。
研究意义
研究揭示了CAFs与肿瘤细胞间CXCL3/TGF-β旁分泌信号轴在RCC进展和耐药中的关键作用,为RCC治疗提供了潜在的治疗策略和预后生物标志物。

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

患者及小鼠来源CAFs的分离和鉴定

获取并验证从RCC肿瘤组织和肿瘤旁组织分离的CAFs和NFs的细胞特性。

从患者肿瘤组织和肿瘤旁组织以及Renca细胞荷瘤BALB/c小鼠的肿瘤组织中分离原代CAFs和NFs,并通过免疫荧光染色、实时PCR和Western blot鉴定CAF标志物表达。

2

体外评估CAFs对肾癌细胞功能的影响

验证CAFs是否通过旁分泌因子促进肾癌细胞增殖、迁移、侵袭和舒尼替尼耐药。

将786-O、ACHN和Renca细胞用CAFs-CM(条件培养基与新鲜培养基1:1混合)处理,检测细胞活力、迁移、侵袭、伤口愈合及舒尼替尼敏感性。

3

体内验证CAFs对肿瘤生长和转移及耐药的影响

在动物模型中验证CAFs对Renca细胞肿瘤生长、肺转移和舒尼替尼疗效的影响。

将Renca细胞单独或与CAFs(1:1)皮下共注射建立皮下瘤模型,或尾静脉注射建立肺转移模型;使用舒尼替尼或SB225002处理,测量肿瘤体积、重量和肺转移结节。

4

鉴定CAFs分泌的关键介质CXCL3

筛选并确认CAFs分泌的促进肿瘤进展的可溶性蛋白。

采用无标记蛋白质组学比较CAFs和NFs(NIH-3T3)无血清条件培养基的分泌蛋白,差异蛋白中CXCL3显著升高;ELISA和qPCR验证CXCL3水平。

5

验证CXCL3对肾癌细胞功能的影响

确认外源性CXCL3是否直接促进肾癌细胞增殖、迁移和耐药。

用不同浓度CXCL3(0.5-50 ng/mL)刺激Renca细胞,选择10 ng/mL进行后续实验;检测细胞活力、迁移、侵袭和对舒尼替尼的敏感性。

6

验证CXCL3介导CAFs功能的必要性(敲低和过表达)

通过敲低CAFs中CXCL3或过表达NIH-3T3中CXCL3,验证其作为CAFs效应分子的必要性。

用siRNA敲低CAFs中的Cxcl3(siCXCL3-283最有效),或用过表达质粒转染NIH-3T3,收集条件培养基处理Renca细胞,评估增殖、迁移和耐药变化。

7

验证CXCR2受体和下游ERK1/2通路

验证CXCL3通过CXCR2激活ERK1/2通路并促进EMT和干细胞特性。

检测CAFs-CM或CXCL3处理后Renca细胞中CXCR2表达及ERK1/2磷酸化水平;使用CXCR2抑制剂SB225002阻断;检测EMT标志物(N-cadherin、E-cadherin)和干细胞标志物(CD133等)的表达。

8

验证肿瘤细胞通过TGF-β-Smad2/3促进成纤维细胞转化

确定肿瘤细胞是否通过TGF-β促进NFs向CAFs转化并上调CXCL3表达。

用Renca条件培养基(Renca-CM)或TGF-β处理NIH-3T3和MEF,检测CAF标志基因和Cxcl3表达;用siRNA敲低Renca中的TGF-β,检测对成纤维细胞Cxcl3表达的影响;检测Smad2/3磷酸化。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
胎牛血清Gibco16000-044
DMEM培养基GibcoC11995500BT
RPMI 1640培养基GibcoC11875500BT
Renca细胞培养基ProcellCM-0568
青霉素-链霉素溶液Gibco15140122
CTS™ Opti-MEM™ I培养基GibcoA4124802
胰蛋白酶Gibco12604021
细胞冻存液Gibco12648-010
胶原酶ARoche10103578001
增强型CCK-8试剂盒BeyotimeC0043
CXCL3酶联免疫吸附测定试剂盒ElabscienceE-EL-M0147c
舒尼替尼苹果酸盐Cayman13159
SB225002TopscienceT1955
重组人GRO-γ(CXCL3)Cloud-CloneRPB604Hu01
重组人TGF-β1Peprotech100-21
Lipofectamine™ 3000转染试剂InvitrogenL3000015
PageRuler预染蛋白分子量标准Thermo Fisher26616
总RNA提取试剂VazymeR401-01
兔抗α-SMA多克隆抗体Proteintech55355-1-AP
兔抗FSP1多克隆抗体Proteintech16105-1-AP
兔抗FAP多克隆抗体Solarbio life scienceK004451P
兔抗波形蛋白多克隆抗体Proteintech10366-1-AP
兔抗CXCL3多克隆抗体(GRO gamma抗体)AffinityDF8554
兔抗CXCR2多克隆抗体Proteintech20634-1-AP
兔抗磷酸化ERK1/2 (Thr202/Tyr204)多克隆抗体Proteintech28733-1-AP
兔抗ERK1/2多克隆抗体Proteintech16443-1-AP
兔抗CD133多克隆抗体Proteintech18470-1-AP
兔抗N-钙粘蛋白多克隆抗体BosterBM3921
兔抗泛钙粘蛋白单克隆抗体BosterBM4166
兔抗磷酸化SMAD2 (S250)抗体BosterBM4693
磷酸化Smad3(Ser423/425)(C25A9)兔单克隆抗体Cell Signaling Technology9520T
小鼠抗SMAD2单克隆抗体Proteintech67343-1-lg
小鼠抗SMAD3单克隆抗体Proteintech66516-1-lg
小鼠抗GAPDH单克隆抗体Proteintech60004-1-lg
HRP标记亲和纯化山羊抗兔IgG(H+L)ProteintechSA00001-2
HRP标记亲和纯化山羊抗小鼠IgG(H+L)ProteintechSA00001-1
FITC标记抗小鼠CD182(CXCR2)抗体Biolegend149310
786-O细胞系ProcellCL-0010
ACHN细胞系ProcellCL-0021
Renca细胞系ProcellCL-0568
NIH-3T3细胞系Zhongqiaoxinzhou BiotechZQ0096
野生型BALB/c小鼠Lingchang--

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
细胞培养基和添加物(如FBS、青霉素-链霉素、NEAA等);细胞系(786-O、ACHN、Renca、NIH-3T3)的来源和培养条件;CAFs和NFs的分离和培养条件(胶原酶A消化时间、培养天数、传代次数)。
阅读提示:STAR★Methods:Experimental model and study participant details;Cell culture;Isolation of Cancer-associated fibroblasts
体外功能实验
CAFs-CM和NFs-CM的制备(1:1混合);处理时间(24小时、36小时);舒尼替尼浓度梯度;CXCL3刺激浓度(10 ng/mL);SB225002浓度;细胞接种密度(如迁移实验7.5×10^4细胞)。
阅读提示:STAR★Methods:Method details(Cell proliferation and cytotoxicity assay;Invasion and migration assays;Wound healing;Colony formation)
体内实验
小鼠品系(BALB/c)、年龄、性别、饲养条件;皮下肿瘤模型细胞数量(1×10^6);共注射比例(1:1);给药方案(舒尼替尼40 mg/kg口服,SB225002 10 mg/kg腹腔注射,PBS对照组);肿瘤体积测量频率(每3天)。
阅读提示:STAR★Methods:Animal experiments
分子机制验证
siRNA序列和转染试剂(Lipofectamine 3000);CXCL3过表达质粒;Western blot抗体信息(1:1000稀释);qPCR引物和试剂;smad2/3磷酸化检测条件。
阅读提示:STAR★Methods:Method details(Plasmid or small interfering RNA transfection;Real-time PCR analysis;Western blot analysis)
蛋白质组学分析
无血清条件培养基收集时间(24小时);样本处理和分析方法;差异蛋白筛选标准。
阅读提示:STAR★Methods:Label-free proteomics sequencing