SREBP1-SCD1增强的单不饱和脂肪酸生物合成驱动营养剥夺的胰腺癌细胞铁死亡抵抗

SREBP1-SCD1 enhanced MUFAs Biosynthesis drives Nutrient Deprived Pancreatic cancer cell Ferroptosis Resistance.

作者信息Zhengyang Zhang, Xiaojie Cai, Yi Gong, Aihua Gong, Xiang Liao, Jie Gao, Dongqing Wang
PMID41049011
期刊J Cancer
发布时间2025-09-08
DOI10.7150/jca.114356

实验完整度

包含体外细胞实验、基因敲除/敲低、体内荷瘤模型、临床样本及多组学分析,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

PANC1细胞系 Patu8988T细胞系 Panc02皮下荷瘤小鼠模型

重点核对

营养剥夺条件:DMEM+2% FBS 铁死亡诱导剂及其浓度:erastin、RSL3、索拉非尼(浓度文中未明确说明) 基因敲除:CRISPR-Cas9敲除SREBP1,shRNA敲低SCD1 脂质过氧化检测:C11 BODIPY染色、MDA测定 体内实验:Panc02细胞皮下注射C57BL/6小鼠,索拉非尼10 mg/kg、雷帕霉素3 mg/kg,隔天腹腔注射,共两周

摘要

背景:作为胰腺癌最具破坏性的肿瘤微环境,营养剥夺决定了多种癌细胞生物学特性,尤其是细胞死亡抵抗。我们的目标是阐明营养剥夺在胰腺癌细胞铁死亡抵抗中的作用,并探索克服它的潜在治疗策略。方法:为了模拟营养剥夺的肿瘤微环境,将胰腺癌细胞系(PANC1和Patu8988T)培养在补充有2%胎牛血清(FBS)的Dulbecco改良Eagle培养基(DMEM)中。分别通过细胞计数试剂盒-8(CCK8)、丙二醛(MDA)测定和C11 BODIPY染色评估铁死亡。分别通过蛋白质印迹和定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)评估信号通路活性。结果:铁死亡诱导剂促进的胰腺癌细胞死亡在营养剥夺条件下可被显著逆转。营养剥夺上调SREBP1和SCD1的表达,导致细胞内单不饱和脂肪酸(MUFAs)水平升高。SREBP1或SCD1的基因敲除,以及雷帕霉素(一种mTOR抑制剂)处理,均逆转了营养剥夺诱导的成熟SREBP1和SCD1表达增加,并在体外和体内恢复了脂质过氧化。索拉非尼和雷帕霉素的联合应用在体内产生了显著有效的治疗结果。结论:我们的研究结果表明,营养剥夺的胰腺癌细胞通过SREBP1-SCD1轴适应性增强MUFA生物合成,赋予铁死亡抵抗。这种抵抗可以通过索拉非尼和雷帕霉素的联合治疗有效克服,为靶向胰腺肿瘤微环境塑造的铁死亡脆弱性提供了一种有前景的策略。

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
营养剥夺是否以及如何影响胰腺癌细胞的铁死亡敏感性?
核心机制
营养剥夺激活mTOR-SREBP1-SCD1轴,上调SCD1表达,促进细胞内MUFAs生物合成,提高MUFA/PUFA比例,从而抑制脂质过氧化,导致铁死亡抵抗。
主要证据
体外实验显示营养剥夺条件下铁死亡诱导剂(erastin、RSL3)诱导的细胞死亡和脂质过氧化被逆转;SREBP1敲除或SCD1敲低恢复脂质过氧化;外源性MUFA(油酸)抑制脂质过氧化,而PUFA(AA、DHA)恢复铁死亡敏感性。体内实验中,雷帕霉素与索拉非尼联合用药显著抑制肿瘤生长并增加MDA水平。
研究意义
研究首次揭示营养剥夺通过SREBP1-SCD1轴增强MUFA合成促进胰腺癌铁死亡抵抗,并提出雷帕霉素联合索拉非尼作为靶向该脆弱性的治疗策略。

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

建立营养剥夺模型并验证铁死亡抵抗表型

模拟胰腺癌营养剥夺微环境,确认营养剥夺对铁死亡敏感性的影响。

将PANC1和Patu8988T细胞培养于DMEM+2% FBS模拟营养剥夺,使用ferroptosis诱导剂处理,检测细胞活力、死亡及脂质过氧化指标。

2

转录组测序发现SCD1及脂肪酸合成通路改变

探究营养剥夺诱导铁死亡抵抗的分子机制,鉴定差异表达基因及通路。

对正常和营养剥夺条件下的PANC1细胞进行RNA-seq,分析差异表达基因和KEGG通路富集。

3

验证SREBP1-SCD1轴及MUFAs上调

验证营养剥夺是否激活SREBP1-SCD1轴并导致MUFAs增加,以明确机制。

检测SREBP1、SCD1的mRNA和蛋白水平,并测定细胞内MUFAs含量。

4

基因敲除/敲低验证功能因果性

证明SREBP1-SCD1轴对营养剥夺诱导的铁死亡抵抗的必要性。

利用CRISPR-Cas9敲除SREBP1,shRNA敲低SCD1,检测铁死亡诱导剂处理下的细胞活力和脂质ROS。并通过外源补充油酸或AA/DHA验证MUFA/PUFA比例的作用。

5

雷帕霉素抑制mTOR-SREBP1-SCD1轴并增敏铁死亡

探讨mTOR抑制剂雷帕霉素能否通过抑制SREBP1-SCD1轴逆转铁死亡抵抗。

在营养剥夺条件下用雷帕霉素处理,检测mTOR/SREBP1/SCD1表达、MUFAs水平,以及与铁死亡诱导剂联合的细胞死亡和脂质过氧化。

6

体内验证联合治疗疗效

评估索拉非尼与雷帕霉素联合治疗的体内抗肿瘤效果及对铁死亡的影响。

在C57BL/6小鼠皮下接种Panc02细胞,建立肿瘤模型后分组治疗,测量肿瘤体积、重量和MDA水平。

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
DMEM培养基----
胎牛血清----
ErastinMedChemExpressHY-15763
RSL3MedChemExpressHY-100218A
索拉非尼MedChemExpressHY-10201
雷帕霉素MedChemExpressHY-10219
Ferrostatin-1MedChemExpressHY-100579
Z-VAD-FMKMedChemExpressHY-16658
坏死磺酰胺MedChemExpressHY-100573
油酸TargetMolT2O2668
花生四烯酸TargetMolT4129
二十二碳六烯酸TargetMolT5369
细胞计数试剂盒-8APExBIOK1018
SYTOX绿色荧光染料Thermo FisherS7020
脂质过氧化(MDA)检测试剂盒南京建成A003-1-2
C11 BODIPY染料Abclonal--
细胞裂解液LeagenePS0009
BCA测定Thermo Fisher Scientific23225
mTOR抗体Proteintech66888-1-Ig
磷酸化mTOR (Ser2448)抗体Proteintech67778-1-Ig
SREBP1抗体Santa Cruzsc13551
SCD1抗体Abcamab19862
β-tubulin抗体Abcamab6046
二抗Boster Biotechnology Company--
RNAiso Plus试剂Takara--
RevertAid第一链cDNA合成试剂盒Thermo Fisher Scientific--
SYBR Green预混液Thermo Fisher Scientific--
QuantStudio 3实时荧光定量PCR仪Thermo Fisher Scientific--
SREBP1敲除慢病毒GENECHEM--
SCD1-shRNA慢病毒----
Trizol试剂----
C57BL/6小鼠GemPharmatech--

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
细胞培养与营养剥夺
细胞系、培养条件(DMEM、FBS浓度)、营养剥夺条件(2% FBS)
阅读提示:Materials and Methods - Cell culture and agents
铁死亡诱导
铁死亡诱导剂(erastin、RSL3、sorafenib)及其浓度(文中未明确说明)、处理时间(24小时)
阅读提示:Materials and Methods - Cell culture and agents
基因敲除/敲低
SREBP1敲除(CRISPR-Cas9)和SCD1敲低(shRNA)的序列、慢病毒来源、筛选标记(嘌呤霉素浓度)
阅读提示:Materials and Methods - CRISPR-Cas9 assay 和 RNAi and lentivirus infection
脂质过氧化检测
MDA检测试剂盒、C11 BODIPY染色步骤、流式细胞仪设置
阅读提示:Materials and Methods - Lipid peroxidation assay 和 Flow Cytometry
蛋白表达检测
抗体信息(mTOR、p-mTOR、SREBP1、SCD1、β-tubulin)及稀释比例,裂解液配方,上样量
阅读提示:Materials and Methods - Western blot
mRNA表达检测
引物序列、RT-qPCR程序、内参基因(ACTB)
阅读提示:Materials and Methods - Quantitative real-time PCR
体内肿瘤模型
小鼠品系(C57BL/6)、细胞系(Panc02)、接种数量(1×10^6)、分组(DMSO、Sor、Rapa、Sor+Rapa)、给药剂量(Sor 10 mg/kg、Rapa 3 mg/kg)、给药方式(腹腔注射)、给药频率(隔天一次)、给药时间(两周)
阅读提示:Materials and Methods - Xenograft tumor models