CD146+ 周细胞样肺癌脑转移干细胞通过双重调控 VEGF/VEGFR 轴促进肿瘤血管生成

CD146+ pericyte-like lung cancer brain metastatic stem cells promote tumor angiogenesis through dual regulatory effects on the VEGF/VEGFR axis.

作者信息Wenwen Liu, Wenzhe Duan, Shengkai Xia, Ye Liu, Huiying Chu, Kun Liang, Shaobo Fang, Manqing Lin, Song Wei, Xin You, Qiuping Hu, Jingwei Qi, Qi Wang
PMID41356185
发布时间2026-01-01
DOI10.7150/thno.122241

实验完整度

包含细胞实验、微流控芯片、动物模型、患者样本及分子模拟等多层级验证,并明确功能验证和机制验证

主要模型

PC9-BrM3-CSCs PC9-BrMchip-CSCs H2030-BrM-CSCs HCMEC/D3细胞 BALB-c-nu小鼠

重点核对

CD146在BrM-CSCs中的高表达 CD146对VEGFA表达和分泌的调控 sCD146与VEGFR2的相互作用和稳定性 反应性星形胶质细胞GAS6-AXL信号对CD146的诱导 imaprelimab和bemcentinib在体内对血管生成的抑制作用

摘要

理由:抗血管生成治疗对于非小细胞肺癌(NSCLC)来源的脑转移(BrM)的治疗不可或缺。靶向血管内皮生长因子(VEGF)及其受体(VEGFR)是抗血管生成最有效的策略。然而,贝伐珠单抗(Bev)对 NSCLC BrM 的治疗效果有限。已发现癌症干细胞(CSCs)的可塑性通过“模拟”行为驱动治疗耐药。方法:通过免疫染色在临床组织和类器官中验证 CD146+ BrM-CSCs。使用离体多器官微流控仿生芯片和动物模型检测 CD146+ BrM-CSCs 诱导血管生成的能力。通过 RNA 测序、分子动力学模拟以及进一步的细胞和临床验证研究 CD146 对 VEGF 和 VEGFR的影响。通过蛋白质组学、荧光素酶报告基因实验和免疫共沉淀探索脑微环境中 CD146 上调的机制。在动物研究中评估靶向 CD146 药物对 BrM 的抗血管疗效。结果:BrM-CSCs 通过获得高表达 CD146 模拟周细胞,促进肿瘤血管生成。CD146 通过上调肿瘤 VEGFA 转录,以及作为共受体稳定和敏化内皮细胞上的 VEGFR2,对 VEGF/VEGFR2 轴发挥双重促进作用。反应性星形胶质细胞分泌生长停滞特异性蛋白 6(GAS6)通过激活 AXL 导致 CD146 上调。靶向 CD146(imaprelimab)或 AXL(bemcentinib)在体内对 BrM 的抗血管生成效果优于 Bev。这些发现为 BrM 提供了新型抗血管策略。结论:CD146+ BrM-CSCs 通过双重增强 VEGF/VEGFR 促进肺癌脑转移的高血管化,提示靶向 CD146 是 BrM 的新型抗血管策略。

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
CD44+肺癌脑转移干细胞能否通过模拟周细胞促进肿瘤血管生成,其机制是什么?
核心机制
CD146通过上调肿瘤细胞中VEGFA的转录、以及作为共受体稳定和敏化内皮细胞上的VEGFR2,双重增强VEGF/VEGFR2轴;星形胶质细胞分泌的GAS6通过激活AXL上调CD146。
主要证据
RNA-seq显示CD146调控VEGFA;免疫共沉淀揭示sCD146与VEGFR2的结合;分子动力学模拟和细胞实验证明sCD146增强VEGF-VEGFR2相互作用;体内实验显示靶向CD146或AXL抑制肿瘤血管生成和生长。
研究意义
靶向CD146可作为NSCLC BrM的新型抗血管策略,可能比Bev更有效。

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

分离和鉴定BrM-CSCs

获得具有脑转移能力的干细胞亚群并验证其周细胞样特性

从PC9-BrM3和PC9-BrMchip中分离CD44+ BrM-CSCs,通过细胞培养、球体形成和动物接种验证干性,通过共培养和微流控芯片评估周细胞样功能。

2

验证CD146在BrM-CSCs中的高表达

确定BrM-CSCs中周细胞标记物的表达情况

通过蛋白质组学、Western blot、qPCR、免疫组化和免疫荧光检测CD146及NG2、PDGFRβ等标记物。

3

评估CD146对血管生成的影响

验证CD146是否促进肿瘤血管生成

通过体外血管形成实验、微流控芯片和体内Matrigel plug及颅内肿瘤模型,比较CD146敲低或过表达对血管生成的影响。

4

研究CD146对VEGF/VEGFR轴的调控机制

阐明CD146促进血管生成的分子机制

通过RNA-seq、Western blot、ELISA、免疫共沉淀、分子动力学模拟和细胞实验,研究CD146对VEGFA表达和VEGFR2稳定性和敏感性的影响。

5

探索星形胶质细胞对CD146的诱导机制

阐明脑微环境中CD146上调的驱动因素

通过共培养、蛋白质组学、ELISA、Western blot和荧光素酶报告基因实验,验证星形胶质细胞分泌GAS6并通过AXL-AP1通路诱导CD146表达。

6

体内药物疗效评估

比较靶向CD146或AXL药物与Bev的抗血管生成疗效

在皮下和颅内肿瘤模型中,给予imaprelimab、bemcentinib、Bev及联合治疗,通过MRI、生物发光成像和CD31染色评估肿瘤生长和血管生成。

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
RPMI-1640培养基----
DMEM培养基----
MEM培养基----
基质胶Corning354263
分散酶Stemcell7923
CellTracker™ CM-DilThermo ScientificC7000
DAPI溶液SolarbioC0060
BemcentinibMedChemExpressHY-15150
BemcentinibTargetMolT6269
ImaprelimabTargetMolT77751
贝伐珠单抗MedChemExpressHY-P9906
Ki8751SelleckS1363
StatticMedChemExpressHY-13818
人sCD146重组蛋白MedChemExpressHY-P756124
人VEGFAMedChemExpressHY-P78813
核提取试剂盒BeyotimeP0027
抗CD146抗体Abcamab75769
抗CD146抗体Proteintech17564-1-AP
抗VEGFA抗体Abcamab214424
PC9细胞CellCookCC0204
H2030细胞CellCookCC0242
H1650细胞CellCookCC0211
293T细胞PricellaCL-0005
HCMEC/D3细胞PricellaCL-0843
HMC3细胞PricellaCL-0620
HA1800细胞Sciencell#1800
周细胞PricellaCP-H169
D-荧光素Promega--
三溴乙醇Sigma--
人sCD146 ELISA试剂盒OmnimabsOM525744
人VEGFA ELISA试剂盒OmnimabsOM556320
人GAS6 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H6014
protein A/G免疫沉淀磁珠SelleckB23202
B27添加剂Thermo Scientific--
GlutaMAX添加剂Thermo Scientific--
EGF----
bFGF----
Y-27632----
青霉素-链霉素Thermo Scientific--
基质胶Corning356234

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、培养条件、代次和STR鉴定情况
阅读提示:Materials and Methods 中 Cell culture 部分
BrM-CSCs分离和验证
流式细胞术分离CD44+细胞的具体方案、CD146表达量、干细胞特性验证
阅读提示:Materials and Methods 中的Cell culture及Results 中 'CD44+ lung cancer brain metastatic stem cells...' 部分
微流控芯片实验
细胞接种密度、基质胶浓度、培养时间、观察时间点
阅读提示:Materials and Methods 中 'Tumor angiogenesis on a microfluidic chip' 部分
动物模型
动物品系、性别、年龄、饲养条件、细胞注射数量和途径、肿瘤测量频率、治疗时间窗口
阅读提示:Materials and Methods 中 'Animal studies' 部分
药物处理
药物名称、来源、剂量、给药途径、频率、溶剂对照
阅读提示:Materials and Methods 中 'Animal studies' 及 'Reagents' 部分
分子机制研究
细胞处理浓度和时间、转染或敲低效率、免疫共沉淀抗体、分子动力学模拟参数
阅读提示:Materials and Methods 及 Supplemental Data
临床样本分析
样本类型、数量、纳入/排除标准、伦理批准、检测方法和判读标准
阅读提示:Materials and Methods 中 'Clinical samples' 部分