靶向分选连接蛋白3通过双重调节Wnt/β-catenin信号传导治疗肺纤维化

Targeting sorting nexin 3 to treat pulmonary fibrosis by dual modulating Wnt/β-catenin signaling.

作者信息Dinghu Ma, Wenjing Yu, Hang Zhou, Rongyuan Lin, Ximeng Sun, Mingxia Peng, Chenjia Lin, Haoyu Du, Yueqi Li, Huimin Liang, Duanping Sun, Peiqing Liu, Jing Lu
PMID41540011
发布时间2026-01-15
DOI10.1038/s41419-025-08248-x

实验完整度

高

包含AT2细胞特异性敲除和过表达小鼠模型、体外细胞实验、IP-MS/蛋白质组学机制验证,以及体内药物干预和药代动力学评估,证据层级完整。

主要模型

AT2细胞特异性Snx3-cKO小鼠 AT2细胞特异性Snx3-cTg小鼠 博来霉素诱导的肺纤维化小鼠模型 原代AT2细胞和成纤维细胞

重点核对

SNX3在AT2细胞中的表达水平与β-catenin激活及纤维化进展相关 SNX3敲除对博来霉素诱导的纤维化保护作用及Wnt/β-catenin信号下调 SNX3过表达诱导自发性肺纤维化及β-catenin上调 LC4和TDN-LC4对SNX3的靶向抑制作用及抗纤维化效果 TDN-LC4的肺靶向性及药代动力学参数

摘要

肺纤维化(PF)是一种慢性进行性肺部疾病,以Wnt/β-catenin信号的过度激活和有限的治疗效果为特征。本研究鉴定分选连接蛋白3(SNX3),一种retromer相关蛋白,作为通过协调分子机制双重调节PF发病的关键因子。SNX3在PF患者肺和博来霉素诱导的鼠纤维化模型中显著上调,主要在肺泡2型(AT2)上皮细胞中定位,并与β-catenin过度激活及纤维化进展相关。AT2细胞中SNX3的基因敲除减弱了Wnt/β-catenin信号、胶原沉积和肺功能障碍,而SNX3过表达加剧了这些表型。机制研究进一步阐明了两种不同的SNX3驱动的调控通路。SNX3从溶酶体降解中挽救Wls以维持Wnt配体分泌和经典通路激活。除Wls外,酪蛋白激酶1α(CK-1α)被鉴定为SNX3的新货物蛋白,通过Rab5a依赖性内体循环介导其质膜招募,绕过β-catenin破坏复合物,最终抑制β-catenin的蛋白酶体降解。这种双重调节机制将SNX3定位为PF中Wnt依赖性和非依赖性β-catenin信号的协调者。此外,我们筛选了靶向SNX3的抑制剂,并鉴定了一种新型小分子LC4,其有效改善了肺功能障碍并逆转了肺纤维化。四面体框架核酸(TDNs),以其优异的生物相容性和药物递送能力而闻名,被用于开发多功能纳米药物递送系统(TDN-LC4)以增强PF的治疗。通过优化这种负载方法,我们提高了LC4的递送效率,增强了其治疗潜力,并最大限度地减少了脱靶效应。我们的发现揭示了SNX3作为Wnt依赖性和非依赖性β-catenin激活的双重协调者,并提出TDN-LC4作为破坏PF发病中致病信号冗余的潜在治疗策略。

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
SNX3是否通过调控Wnt/β-catenin信号通路参与肺纤维化的发病,以及靶向SNX3的治疗潜力如何?
核心机制
SNX3通过双重机制激活β-catenin:一是通过回收Wls促进Wnt分泌,激活经典Wnt通路;二是通过Rab5a依赖的内体循环将CK-1α转运至质膜,绕过β-catenin降解复合物,抑制β-catenin的蛋白酶体降解。
主要证据
AT2细胞特异性Snx3敲除和过表达小鼠模型、原代AT2细胞和成纤维细胞实验、IP-MS和蛋白质组学鉴定,以及LC4和TDN-LC4体内外干预实验。
研究意义
SNX3是肺纤维化中Wnt/β-catenin信号的双重协调者,LC4和TDN-LC4作为靶向SNX3的潜在治疗策略,为肺纤维化提供了多靶点治疗方向。

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

SNX3表达分析

检测SNX3在肺纤维化患者和博来霉素诱导小鼠模型中的表达水平及其与纤维化程度的相关性。

利用GEO数据集GSE76808进行生信分析,建立博来霉素诱导的PF小鼠模型,通过蛋白质组学、Western blotting、IF和IHC检测SNX3表达。

2

SNX3功能缺失和过表达研究

验证SNX3在肺纤维化中的功能作用,确定其缺失是否缓解纤维化,过表达是否促进纤维化。

构建AT2细胞特异性Snx3敲除(cKO)和过表达(cTg)小鼠,给予他莫昔芬诱导Cre重组,然后建立BLM模型或观察自发纤维化,评估肺功能、组织学变化和β-catenin水平。

3

机制研究:SNX3与Wls的相互作用

验证SNX3是否通过与Wls相互作用调节其细胞内回收和降解,从而激活Wnt/β-catenin通路。

通过IP-MS、co-IP和PLA确认相互作用,检测Wls蛋白水平和与Rab5a、LAMP1的共定位,在cKO和cTg小鼠及细胞中验证。

4

机制研究:CK-1α的鉴定

鉴定SNX3的新货物蛋白,并验证其是否介导β-catenin的降解调控。

通过IP-MS和蛋白质组学筛选SNX3相互作用蛋白,鉴定CK-1α,并通过co-IP、IF和功能实验验证SNX3对CK-1α回收和降解的调控。

5

体内验证SNX3/CK-1α轴

验证SNX3通过CK-1α调控β-catenin信号在肺纤维化中的功能。

在Snx3-cKO小鼠中通过AAV6-CK-1α过表达,评估对BLM诱导的纤维化和β-catenin信号的影响。

6

小分子抑制剂LC4的筛选和验证

筛选靶向SNX3的小分子抑制剂并验证其抗纤维化效果。

通过分子对接筛选化合物库,鉴定LC4,通过co-IP和IF验证其与SNX3的结合,并在体外评价其对纤维化标志物的影响。

7

TDN-LC4纳米药物的构建和表征

开发并表征TDN-LC4纳米药物递送系统,以提高LC4的疗效和靶向性。

通过化学结合和π-π堆积将LC4负载到DNA四面体上,通过凝胶电泳、TEM、DLS等表征,并评估细胞摄取和稳定性。

8

体内药效和安全性评估

评估LC4和TDN-LC4在体内对肺纤维化的治疗效果和安全性。

在Snx3-cTg和N-Tg小鼠中建立BLM模型,给予LC4、TDN-LC4或pirfenidone治疗,评估肺功能、组织学变化和器官毒性。

9

生物分布和药代动力学

评估TDN-LC4在肺部的靶向性和药代动力学特征。

通过Cy5标记的TDN-LC4进行荧光成像,检测其在主要器官的分布,并使用LC-MS/MS分析药代动力学参数。

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
他莫昔芬Sigma-AldrichT5648
博来霉素MacklinB802467
胰蛋白酶SigmaT4799-5G
I型胶原酶SigmaC0130
DMEM/F12培养基ProcellPM150312
胎牛血清ABW0050S
抗SNX3抗体ServicebioK009182P
抗α-SMA抗体Proteintech23081-1-AP
抗SP-C抗体Proteintech10774-1-AP
抗CD31抗体ServicebioGB15063
抗CD68抗体ServicebioGB11309
抗胶原蛋白1抗体Proteintech66761-1-Ig
抗Wls抗体Proteintech23081-1-AP
抗CK-1α抗体Santa CruzSC-74582
抗β-catenin抗体Proteintech51667-2-AP
CY3-酪胺ServicebioG1223
FITC-酪胺ServicebioG1222
DAPIServicebioG1012
EVOS M7000显微镜Thermo Fisher--
羟脯氨酸检测试剂盒Nanjing JianchengA030-2-1
抗SNX3抗体Proteintech10772-1-AP
抗SNX3抗体Santa Cruzsc-376667
抗ACTA2抗体Proteintech14395-1-AP
抗CK-1α抗体AbcamEPR19824
抗PSMC3抗体Cloud-ClonePAG278Hu01
抗Rab5A抗体CST12666
抗LAMP1抗体CST9091
Alexa Fluor 488/594标记二抗CST8890S
DAPICST4083
FV3000荧光显微镜Olympus--
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
磷酸酶和蛋白酶抑制剂BimakeB15001
PVDF膜Millipore--
电化学发光系统Tanon--
免疫沉淀裂解液BeyotimeP0013
Pierce蛋白A/G琼脂糖----
抗FN抗体Proteintech66761-1-Ig
抗GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
抗Flag抗体MerckF1804
抗Lamin B1抗体Proteintech12987-1-AP
抗VPS35抗体Proteintech10236-1-AP
抗VPS26抗体Proteintech12804-1-AP
抗GFP抗体Proteintech66002-1-AP
BeyoClick EdU细胞增殖检测试剂盒(DAB)BeyotimeC0085S
单链DNASangon--
Tris-硫酸镁退火缓冲液Beyotime--
HATU----
DIPEA----
透射电子显微镜Tecnai--
动态光散射----
TRIzol试剂----
逆转录试剂盒----
SYBR Green预混液----
QuantStudio 5系统----
液相色谱-串联质谱----
Phoenix WinNonlin软件----
日立7100全自动生化分析仪HITACHI--
Duolink原位红色检测试剂盒(小鼠/兔)SigmaDUO92101
GraphPad Prism软件(8.0.2版)----
ImageJ软件----
AAV6-Wls载体Vigene--
AAV6-CK-1α载体Vigene--
转化生长因子-β1----
LC4----
吡非尼酮----
Cy5标记的TDN-LC4----

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
SNX3表达分析
GSE76808数据集的样本组成和差异分析阈值;BLM小鼠模型剂量和给药方式
阅读提示:Methods: Acquisition of microarray data; Animal studies; Bleomycin-induced fibrosis model
小鼠模型构建
他莫昔芬诱导剂量、频率和周期;Snx3-cKO和cTg小鼠品系来源和构建方法
阅读提示:Methods: Animal studies and ethics statement; Results: SNX3 deficiency alleviated pulmonary fibrosis; Overexpression of SNX3 caused pulmonary fibrosis
细胞实验
原代AT2细胞和成纤维细胞的分离方法、培养条件和纯度验证;TGF-β1刺激浓度和时间
阅读提示:Methods: Primary alveolar type 2 epithelial cells (AT2s) and primary fibroblasts cells (FBs); Immunofluorescence staining and microscopy
机制研究
SNX3与Wls/CK-1α相互作用的验证方法(co-IP、PLA);Rab5a和LAMP1共定位的细胞处理条件
阅读提示:Methods: Western blotting and coimmunoprecipitation (co-IP) assays; Immunofluorescence staining and microscopy
药物干预实验
LC4和TDN-LC4的给药剂量、频率和周期;BLM联合给药的时序
阅读提示:Results: TDN-LC4 targeting SNX3 ameliorated pulmonary dysfunction and fibrosis; Methods: TDN-LC4 treatment
生物分布和药代动力学
Cy5-TDN-LC4的剂量、给药途径;采样时间点;药代动力学参数计算方法和统计比较
阅读提示:Methods: Bioluminescence imaging; Pharmacokinetic profiling