黄芩素联合阿美替尼通过活性氧介导的PI3K/Akt通路对阿美替尼耐药的非小细胞肺癌细胞产生协同抗肿瘤活性

Synergistic antitumor activity of baicalein combined with almonertinib in almonertinib-resistant non-small cell lung cancer cells through the reactive oxygen species-mediated PI3K/Akt pathway.

作者信息Teng Chen, Pei Zhang, Xiao-Fan Cong, Yuan-Yuan Wang, Shuo Li, Hao Wang, Su-Rong Zhao, Xiao-Jin Sun
PMID39144617
发布时间2024-07-31
DOI10.3389/fphar.2024.1405521

实验完整度

包含体外耐药细胞模型、体内裸鼠移植瘤模型、网络药理学预测及机制验证(ROS、PI3K/Akt通路)等至少两个独立证据层级,且包含功能验证和机制验证。

主要模型

HCC827/AR细胞 H1975/AR细胞 HCC827/AR细胞异种移植裸鼠模型

重点核对

HCC827/AR细胞和H1975/AR细胞由亲本细胞经阿美替尼浓度递增诱导约6个月建立 体外实验浓度:HCC827/AR细胞使用黄芩素80 μM和/或阿美替尼8 μM,H1975/AR细胞使用黄芩素60 μM和/或阿美替尼8 μM,处理24小时 体内实验:HCC827/AR细胞(5×10^6)皮下接种BALB/c裸鼠,分组给药:黄芩素20 mg/kg、阿美替尼15 mg/kg,联合组剂量相同,给药24天 活性氧检测使用DCFH-DA探针,ROS清除剂NAC浓度为2 mM,预处理1小时

摘要

引言:阿美替尼是重要的第三代表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(EGFR-TKI),对EGFR敏感突变和T790M耐药突变具有高选择性。阿美替尼耐药是临床使用中的主要障碍。黄芩素具有抗肿瘤特性,但其对阿美替尼耐药的非小细胞肺癌(NSCLC)的抗肿瘤作用机制仍未阐明。方法:采用CCK-8法检测H1975/AR和HCC827/AR细胞经不同浓度的黄芩素、阿美替尼或其组合处理24小时后的存活率。使用集落形成实验和流式细胞术分析处理细胞的集落形成能力、凋亡和细胞内活性氧(ROS)水平的变化。通过Western blotting检测细胞中蛋白质表达的变化。在黄芩素和/或阿美替尼处理的细胞中观察NAC预处理对增殖、凋亡和PI3K/Akt信号通路的影响。建立皮下接种HCC827/AR细胞的裸鼠异种移植模型,给予黄芩素(20 mg/kg)或阿美替尼(15 mg/kg)处理,测量肿瘤体积和体重的变化。结果:黄芩素和阿美替尼均以浓度依赖性方式抑制HCC827/AR和H1975/AR细胞的活力。与单独使用黄芩素或阿美替尼相比,两药联合应用显著减弱细胞增殖;触发凋亡;引起Caspase-3、PARP和Caspase-9的裂解;下调p-PI3K和p-Akt的蛋白质表达;并显著抑制裸鼠肿瘤生长。此外,黄芩素联合阿美替尼导致活性氧(ROS)大量积累,预孵育N-乙酰-L-半胱氨酸(ROS清除剂)可阻止增殖以及抑制凋亡诱导,部分恢复p-PI3K和p-Akt的下降。讨论:黄芩素与阿美替尼联合可通过ROS介导的PI3K/Akt通路提高阿美替尼耐药NSCLC的抗肿瘤活性。图形摘要:黄芩素与阿美替尼联合通过ROS介导的PI3K/Akt通路改善了阿美替尼耐药NSCLC的抗肿瘤活性。关键词:黄芩素、阿美替尼、耐药、非小细胞肺癌、凋亡、活性氧、PI3K/Akt信号通路

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
黄芩素联合阿美替尼能否协同抑制阿美替尼耐药非小细胞肺癌细胞的增殖并诱导凋亡,其机制是否通过ROS介导的PI3K/Akt通路?
核心机制
黄芩素联合阿美替尼通过积累活性氧(ROS),进而抑制PI3K/Akt通路的磷酸化激活,从而抑制细胞增殖并诱导凋亡。
主要证据
体外CCK-8、EdU、集落形成实验显示联合用药显著抑制细胞增殖;流式细胞术显示联合用药显著增加凋亡率;Western blot显示cleaved Caspase-3、cleaved PARP、cleaved Caspase-9表达升高,p-PI3K和p-Akt表达降低;体内裸鼠移植瘤模型显示联合用药显著抑制肿瘤生长;使用ROS清除剂NAC预处理可部分逆转细胞增殖抑制和凋亡诱导,并部分恢复p-PI3K和p-Akt水平。
研究意义
为开发针对阿美替尼耐药NSCLC的新治疗策略提供理论和实验参考。

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

耐药细胞系建立与验证

建立对阿美替尼耐药的非小细胞肺癌细胞系,并验证其耐药性。

将H1975和HCC827细胞暴露于逐渐增加浓度的阿美替尼中,诱导约6个月,获得耐药细胞H1975/AR和HCC827/AR。通过CCK-8测定IC50值计算耐药指数。

2

体外药效评估

评估黄芩素和阿美替尼单药及联合用药对耐药细胞增殖和凋亡的影响。

使用CCK-8检测细胞活力,通过SynergyFinder计算ZIP协同分数;通过EdU实验和集落形成实验检测细胞增殖;通过annexin V-FITC/PI染色流式细胞术检测凋亡;通过Western blot检测凋亡相关蛋白。

3

ROS水平检测与功能验证

检测联合用药对细胞内ROS水平的影响,并验证ROS在抑制增殖和诱导凋亡中的关键作用。

使用DCFH-DA探针通过流式细胞术检测细胞内ROS水平;使用ROS清除剂NAC预处理细胞后,检测细胞活力、凋亡率和相关蛋白表达。

4

PI3K/Akt通路机制验证

验证联合用药是否通过抑制PI3K/Akt通路发挥作用,并探究ROS与PI3K/Akt通路的关系。

通过Western blot检测p-PI3K、p-Akt蛋白水平;通过免疫组化检测肿瘤组织中p-PI3K和p-Akt的表达;使用NAC预处理后再次检测p-PI3K和p-Akt水平。

5

体内疗效评估

在体内动物模型中评估联合用药的抗肿瘤效果和安全性。

建立HCC827/AR细胞皮下异种移植裸鼠模型,随机分组给药,测量肿瘤体积、体重,并通过TUNEL、HE、IHC评估凋亡、组织形态及Ki67、cleaved Caspase-3、p-PI3K、p-Akt的表达;检测肝功能指标ALT、AST和肾功能指标BUN、Cr。

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
黄芩素MedChemExpress491-67-8
阿美替尼Jiangsu Hausen Pharmaceutical Co., Ltd.--
细胞计数试剂盒-8APExBIO--
Annexin V-FITC/PI染色试剂盒Bestbio--
EdU试剂盒Beyotime--
BCA试剂盒Beyotime--
活性氧检测试剂盒Beyotime--
抗PARP抗体AbmartT40050
抗GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
抗β-微管蛋白抗体Proteintech10094-1-AP
抗PI3K抗体BiowardBS6052
抗p-PI3K抗体Cell Signaling Technology4249
抗Akt抗体Cell Signaling Technology4691
抗p-Akt抗体Cell Signaling Technology4060
抗Caspase-3抗体Cell Signaling Technology14220
抗Caspase-9抗体Cell Signaling Technology9502
抗裂解的Caspase-3抗体Cell Signaling Technology9661
抗裂解的Caspase-9抗体Cell Signaling Technology7237
N-乙酰-L-半胱氨酸----
Alexa Fluor 488-12-dUTP----
DAPI溶液----

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
耐药细胞系建立
细胞系来源(H1975和HCC827),阿美替尼起始浓度、递增方案、培养时间(约6个月),培养基成分
阅读提示:见Materials and Methods 2.2
体外药效实验(CCK-8、EdU、集落形成、凋亡)
细胞接种密度,药物浓度(HCC827/AR: 黄芩素80 μM和/或阿美替尼8 μM;H1975/AR: 黄芩素60 μM和/或阿美替尼8 μM),处理时间24小时
阅读提示:见Materials and Methods 2.3-2.7,Figure legends 2、3
ROS检测与NAC预处理
DCFH-DA浓度(10 μM)及孵育时间(20分钟),NAC浓度(2 mM)及预处理时间(1小时)
阅读提示:见Materials and Methods 2.9
体内异种移植实验
裸鼠品系(BALB/c nude)、周龄(5周)、体重(18-20g)、细胞接种量(5×10^6)、给药剂量(黄芩素20 mg/kg,阿美替尼15 mg/kg)、给药时间(24天)、肿瘤测量频率(每3天)
阅读提示:见Materials and Methods 2.10,Figure legend 4