环肽moroidin通过调控β-catenin活化和EMT通路抑制胶质母细胞瘤细胞形成的血管生成拟态

Cyclopeptide moroidin inhibits vasculogenic mimicry formed by glioblastoma cells via regulating β-catenin activation and EMT pathways.

作者信息Pengxiang Min, Yingying Li, Cuirong Wang, Junting Fan, Shangming Liu, Xiang Chen, Yamin Tang, Feng Han, Aixia Zhang, Lili Feng
PMID38807414
发布时间2024-05-29
DOI10.7555/JBR.38.20240015

实验完整度

包含体外细胞实验(CCK8、划痕、Transwell、管形成、Western blot、qRT-PCR、免疫荧光)及转录组分析(RNA-seq、GO/GSEA),并利用β-catenin激动剂SKL2001进行功能回复验证,但缺乏体内动物模型验证。

主要模型

人胶质母细胞瘤细胞系U87 人胶质母细胞瘤细胞系U251 人脐静脉内皮细胞系HUVEC

重点核对

moroidin处理浓度(0、0.5、1、2 μmol/L) 处理时间(24 h或48 h) 检测指标(细胞活力、迁移、管形成、EMT标志物、β-catenin激活) SKL2001(β-catenin激动剂)处理浓度20 μmol/L及时间12 h 统计分析(one-way或two-way ANOVA,Dunnett事后检验,P<0.05)

摘要

胶质母细胞瘤(GBM)是一种高度血管化的恶性脑肿瘤,临床预后差。由侵袭性GBM细胞形成的血管生成拟态(VM)是肿瘤血液供应的替代途径,并导致抗血管生成治疗失败。迄今为止,仍缺乏靶向GBM中VM形成的有效药物。在本研究中,我们评估了植物环肽moroidin对GBM细胞形成的VM的影响,并探讨了其潜在的分子机制。Moroidin在亚致死浓度下显著抑制人GBM细胞系的细胞迁移、管形成以及α-平滑肌肌动蛋白和基质金属蛋白酶-9的表达水平。RNA测序数据提示上皮-间质转化(EMT)通路参与moroidin的作用机制。暴露于moroidin导致GBM细胞中EMT标志物N-钙黏蛋白和波形蛋白的表达水平呈浓度依赖性降低。此外,moroidin显著降低磷酸化细胞外信号调节激酶(p-ERK)的水平,并抑制β-catenin的活化。最后,我们证明植物环肽moroidin通过抑制ERK/β-catenin介导的EMT来抑制GBM细胞形成的VM。因此,我们的研究表明moroidin作为抗VM药物在GBM治疗中具有潜在应用前景。

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
植物环肽moroidin能否抑制胶质母细胞瘤细胞形成的血管生成拟态,以及其分子机制是什么?
核心机制
Moroidin通过抑制ERK磷酸化,进而抑制β-catenin的激活和核转位,下调EMT相关蛋白(N-cadherin、vimentin)和MMP-9表达,从而抑制VM形成。
主要证据
体外实验显示moroidin在亚致死浓度下抑制U87和U251细胞迁移、管形成,降低α-SMA和MMP-9表达;Western blot显示p-ERK、active β-catenin、N-cadherin、vimentin水平下降,免疫荧光显示β-catenin核转位减少;β-catenin激动剂SKL2001逆转moroidin对管形成和蛋白表达的作用。
研究意义
作者提出moroidin作为抗VM药物在GBM治疗中具有潜在应用,并可作为抗血管生成治疗的补充治疗策略。

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

评估moroidin对GBM细胞的细胞毒性

确定非细胞毒性浓度范围,为后续实验提供安全剂量

使用CCK-8法检测不同浓度moroidin(0、2.5、5、10、20、40、80 μmol/L)处理U87和U251细胞24 h和48 h后的细胞活力,并观察细胞形态变化。

2

检测moroidin对GBM细胞迁移的影响

验证moroidin能否在亚致死浓度下抑制细胞迁移

采用细胞划痕实验和Transwell实验检测不同浓度moroidin(0、0.5、1、2 μmol/L)处理24 h后U87和U251细胞的迁移能力。

3

评估moroidin对VM形成的影响

直接测定moroidin对GBM细胞在Matrigel上形成管状结构(VM)的抑制作用

在Matrigel上进行管形成实验,评估不同浓度moroidin(0、0.5、1、2 μmol/L)处理24 h后U87和U251细胞的成管能力,并检测VM标志物α-SMA和MMP-9表达以及MMP2、MMP9、MMP14的mRNA水平。

4

转录组分析揭示EMT通路参与

通过转录组分析探究moroidin作用的潜在分子通路

对moroidin(2 μmol/L)处理24 h的U87细胞进行RNA测序,并进行GO、GSEA和STRING蛋白相互作用分析,发现EMT相关基因下调。

5

验证moroidin对EMT标志物的影响

验证moroidin是否通过抑制EMT过程发挥作用

Western blot检测不同浓度moroidin(0、0.5、1、2 μmol/L)处理24 h后U87和U251细胞中EMT相关蛋白(N-cadherin、vimentin、SNAIL、TWIST、E-cadherin)的表达变化。

6

验证moroidin对ERK/β-catenin信号通路的影响

明确moroidin抑制EMT的上游机制

Western blot检测moroidin处理后U87和U251细胞中ERK、p-ERK、active β-catenin和β-catenin的表达,免疫荧光检测β-catenin的亚细胞定位。

7

β-catenin激动剂回复实验

验证β-catenin通路在moroidin抑制VM中的关键作用

使用β-catenin激动剂SKL2001(20 μmol/L预处理12 h)联合moroidin(2 μmol/L,24 h)处理U87细胞,检测管形成能力和相关蛋白(active β-catenin、N-cadherin、vimentin、MMP-9)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
Moroidin----
二甲基亚砜----
DMEM高糖培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
青霉素----
链霉素----
细胞计数试剂盒-8Biosharp--
Transwell小室(8 μm孔径)Corning--
结晶紫----
Matrigel基质胶(生长因子减少型)Corning--
Lowry蛋白定量试剂盒Bio-Rad--
PVDF膜Millipore--
ECL化学发光试剂盒Biological Industries--
TRIzol试剂Takara--
qPCR cDNA合成SuperMix试剂盒Vazyme--
SYBR Green预混液Vazyme--
ABI 7500 Fast实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
RNAiso PlusTakara--
Agilent 2100生物分析仪Agilent Technologies--
AMPure XP系统Beckman Coulter--
NovaSeq 6000平台Illumina--
GAPDH抗体Cell Signaling Technology2118
N-cadherin(N-钙黏蛋白)抗体Cell Signaling Technology13116
β-catenin(β-连环蛋白)抗体Cell Signaling Technology8480
Vimentin(波形蛋白)抗体Cell Signaling Technology5741
SNAIL抗体Cell Signaling Technology3879
ERK(细胞外信号调节激酶)抗体Cell Signaling Technology4695
p-ERK(磷酸化细胞外信号调节激酶)抗体Cell Signaling Technology4370
α-SMA(α-平滑肌肌动蛋白)抗体Santa Cruz Biotechnologysc-53142
E-cadherin(E-钙黏蛋白)抗体Santa Cruz Biotechnologysc-21791
TWIST抗体Santa Cruz Biotechnologysc81417
抗活化β-catenin抗体Millipore05-665
抗MMP-9抗体Proteintech27306-1-AP
U87细胞系ATCC--
U251细胞系Procell Life Science Technology Co., Ltd.--
HUVEC细胞系ATCC--
Triton X-100(聚乙二醇辛基苯基醚)----
DAPI(4',6-二脒基-2-苯基吲哚)----
共聚焦显微镜Carl Zeiss Meditec--
显微镜Leica Microsystems--
脱脂牛奶----
GraphPad Prism----

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
药物处理和细胞活力检测
moroidin浓度梯度(0、2.5、5、10、20、40、80 μmol/L),处理时间24 h和48 h,细胞接种密度(3000/孔),CCK-8孵育时间(37℃ 1 h)和检测波长(450 nm)
阅读提示:Materials and methods - Chemicals and reagents; Cell Counting Kit-8 (CCK8) assay; Figure 1 legend
迁移实验
moroidin浓度(0、0.5、1、2 μmol/L),处理时间24 h,划痕后观察时间点(0和24 h),Transwell上室接种细胞数量,下室培养时间24 h,基质胶包被浓度(150 μL/well)
阅读提示:Materials and methods - Cell scratch assay; Transwell assay; Figure 2 legend
VM形成实验
Matrigel包被体积(150 μL/孔),moroidin浓度(0、0.5、1、2 μmol/L),处理时间24 h,细胞在Matrigel上培养时间8 h,管形成定量指标(meshes、master segments)
阅读提示:Materials and methods - Tube formation assay; Figure 3 legend
Western blot
moroidin浓度(0、0.5、1、2 μmol/L),处理时间24 h,抗体稀释比(如1:1000),蛋白上样量,内参GAPDH
阅读提示:Materials and methods - Western blotting; Figure 3C, 3E, 4D-4G, 5A-5D, 6C legends
RT-qPCR
RNA提取方法,cDNA合成试剂盒,PCR循环条件,引物序列(Table 1),内参GAPDH,2^-ΔΔCt法
阅读提示:Materials and methods - Real-time reverse transcription PCR; Table 1
转录组分析
moroidin浓度(2 μmol/L)、处理时间24 h,测序平台(NovaSeq 6000),差异基因筛选阈值(|log2FC|>1,P<0.05),GSEA参数(MSigDB gene sets),GO分析软件
阅读提示:Materials and methods - RNA-sequence and data analysis; Figure 4A-4B
β-catenin激活回复实验
SKL2001浓度(20 μmol/L)、处理时间(12 h),moroidin浓度(2 μmol/L)、处理时间(24 h),处理顺序(先SKL2001预处理再moroidin),管形成检测时间点
阅读提示:Materials and methods - Tube formation assay; Figure 6 legend