Notch3介导的TGF-β1激活增强非小细胞肺癌的上皮-间质转化和癌症干细胞特性

Notch3 mediated TGF‑β1 activation enhances epithelial‑mesenchymal transition and cancer stemness in non‑small lung cancer.

作者信息Fang Wang, Siqi Hu, Jiangrong Bian, Qing Gao, Liuzhao Cao, Linli Sang, Junjun Yang, Xingxiang Xu
PMID40849808
发布时间2025-10
DOI10.3892/ijo.2025.5791

实验完整度

包含体外细胞系(A549、H1975等)功能实验、体内异种移植和转移模型、转录组测序及免疫组化等多层级验证。

主要模型

A549细胞 H1975细胞 异种移植裸鼠模型 肺转移裸鼠模型

重点核对

Notch3在NSCLC细胞系中表达水平高于正常支气管上皮细胞BEAS-2B shRNA沉默Notch3效率及N3ICD过表达效率 TGF-β1(10 ng/ml)处理48小时诱导EMT 体内实验中TGF-β1腹腔注射剂量及频率

摘要

Notch3是多种癌症中的关键调节因子,在维持干性及促进上皮-间质转化(EMT)中发挥关键作用。然而,其在非小细胞肺癌(NSCLC)和癌症干细胞中的差异表达及调控机制仍知之甚少。为了研究这一问题,本研究通过Oncomine、癌症基因组图谱(TCGA)和基因表达综合(GEO)数据库检查了NSCLC中Notch3的表达,并分别使用免疫组织化学、逆转录定量PCR和蛋白质印迹法验证了结果。在NSCLC细胞中通过TGF-β1诱导EMT,并进行了功能实验(Transwell、伤口愈合和成球实验)以评估细胞变化。使用异种移植小鼠模型进行了体内实验,以评估肿瘤生长和转移。结果显示,Notch3高表达与NSCLC患者的不良预后相关。下调Notch3抑制了TGF-β1诱导的EMT和癌症干细胞(CSC)特征,导致肿瘤形成能力降低,而过表达Notch3胞内结构域则增强了这些效应。沉默Notch3抑制了EMT,并在体内显著抑制了肿瘤生长和转移。这些发现表明,Notch3调节了NSCLC中的EMT和CSC特性,促进了肿瘤复发和转移。因此,Notch3是NSCLC一个有前景的治疗靶点和预后标志物。

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
Notch3在非小细胞肺癌中如何调控上皮-间质转化和癌症干细胞特性?
核心机制
Notch3通过促进TGF-β1的产生来增强TGF-β1诱导的EMT,并维持癌症干细胞特性。
主要证据
体外实验显示Notch3敲低降低TGF-β1分泌及EMT标记物变化;体内异种移植和转移模型证实Notch3敲低抑制肿瘤生长和转移。
研究意义
本研究证实Notch3是NSCLC潜在的治疗靶点和预后标志物,为克服治疗耐药提供策略。

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

Notch3表达分析

评估Notch3在NSCLC组织和细胞系中的表达水平及其与预后的关系。

通过数据库(GEPIA、TCGA、GEO)分析Notch3表达,并用免疫组化、RT-qPCR和Western blot验证;利用Kaplan-Meier plotter分析预后关联。

2

构建Notch3敲低和过表达细胞模型

建立Notch3功能研究的细胞模型。

使用慢病毒介导的shRNA敲低Notch3,并使用N3ICD过表达质粒转染A549和H1975细胞。

3

Notch3对TGF-β1诱导的EMT的影响

验证Notch3是否通过影响TGF-β1产生来调节EMT。

在Notch3敲低或过表达的细胞中检测TGF-β1分泌和EMT标记物(E-Cadherin、Vimentin)的表达,并观察TGF-β1处理后的变化。

4

Notch3对细胞增殖、迁移和侵袭的影响

评估Notch3对肺癌细胞恶性行为的作用。

使用CCK-8、Transwell和伤口愈合实验检测细胞增殖、迁移和侵袭能力。

5

癌症干细胞富集与鉴定

从A549细胞中富集CSCs并验证其特性。

通过无血清悬浮培养获得肿瘤球,并用免疫荧光、RT-qPCR、Western blot检测干细胞标志物。

6

Notch3对癌症干细胞特性的影响

验证Notch3是否通过TGF-β1调控癌症干细胞特性。

在Notch3敲低或过表达的A549球体细胞中评估成球能力和干细胞标志物表达。

7

体内成瘤和转移实验

验证Notch3敲低在体内对肿瘤生长和转移的影响。

将sh-Control或sh-Notch3 A549细胞接种裸鼠皮下或尾静脉,并腹腔注射TGF-β1,观察肿瘤体积、重量和肺转移结节。

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Wuhan Pricella Life Science and Technology Co., Ltd.--
青霉素-链霉素Gibco; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
重组人TGF-β1PeproTech, Inc.--
RIPA裂解液Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.--
BCA蛋白检测试剂盒Beyotime Institute of Biotechnology--
ECL检测试剂盒Abbkine Scientific Co., Ltd.BMU102-CN
ECL HRP底物Thermo Fisher Scientific, Inc.34580
聚偏二氟乙烯膜MilliporeSigma--
BIO-RAD ChemiDoc MP成像系统Bio-Rad Laboratories, Inc.--
FreeZol试剂Vazyme Biotech Co., Ltd.R711-01
NanoDrop ONE分光光度计Thermo Fisher Scientific, Inc.--
PrimerScript反转录试剂盒Vazyme Biotech Co., Ltd.R222-01
SYBR Green预混液Vazyme Biotech Co., Ltd.Q412-02
RNAi-Mate转染试剂Shanghai GenePharma Co., Ltd.GO4001
聚凝胺文中未明确说明--
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
Opti-MEM培养基Invitrogen; Thermo Fisher Scientific, Inc.31985-062
TGF-β1 ELISA试剂盒Boster Biological Technology, Ltd.EK0513
CCK-8检测试剂盒文中未明确说明--
Transwell小室Corning, Inc.--
DAPIBeijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.S2110
Triton X-100文中未明确说明--
牛血清白蛋白Beyotime Institute of Biotechnology--
DMEM-F12培养基Gibco; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
表皮生长因子PeproTech, Inc.--
碱性成纤维细胞生长因子PeproTech, Inc.--
B27添加剂BD Biosciences--
GenSeq rRNA去除试剂盒GenSeq, Inc.--
GenSeq低起始量RNA文库制备试剂盒GenSeq, Inc.--
BioAnalyzer 2100分析仪Agilent Technologies, Inc.--
Illumina NovaSeq测序仪Illumina, Inc.--
基质胶文中未明确说明--
伊红文中未明确说明--
DAB底物文中未明确说明--

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
细胞系来源、培养条件、TGF-β1处理浓度和时间
阅读提示:Materials and methods: Cell culture
Notch3敲低/过表达
shRNA序列、转染方法、过表达载体、筛选浓度
阅读提示:Materials and methods: Lentiviral and plasmid transfection
EMT功能实验
TGF-β1处理浓度、时间、细胞活力、迁移和侵袭检测方法
阅读提示:Results: Notch3 mediates TGF-β1-induced proliferation, migration and invasion; Figure 4 legend
癌症干细胞富集
球形培养条件(生长因子、密度、培养时间)
阅读提示:Materials and methods: Tumor sphere formation assay
体内实验
动物品系、性别、年龄、细胞接种量、TGF-β1给药方案、观察时间
阅读提示:Materials and methods: Xenograft model and lung metastasis model