靶向神经母细胞瘤骨髓转移中的N-钙黏蛋白和微管蛋白α 1A:来自单细胞分析和药物筛选的见解

Targeting N-Cadherin and Tubulin α 1A in Neuroblastoma Bone Marrow Metastasis: Insights from Single-Cell Analysis and Drug Screening

作者信息Jiasi Zhang, Dedong Zhang, Yichen Lei, Siying Liu, Yongbing Zhu, Qun Hu, Xiaoyan Zhao, Aiguo Liu
PMID41485549
发布时间2026-03
DOI10.1016/j.ajpath.2025.12.004

实验完整度

包含单细胞转录组分析、MR分析、体外细胞实验(增殖、迁移、周期)、动物模型及分子对接等多个证据层级,且具备功能验证。

主要模型

SK-N-BE(2)细胞系 SH-SY5Y细胞系 IMR-32细胞系 非肥胖糖尿病/重症联合免疫缺陷小鼠模型

重点核对

细胞系来源明确:SK-N-BE(2)、SH-SY5Y、IMR-32来自ATCC,H293T来自Procell shRNA敲低序列及转染条件:MOI=10,嘌呤霉素筛选浓度0.5 μg/mL(SK-N-BE(2))和1.0 μg/mL(SH-SY5Y) DMNQ处理浓度及时间:5 μmol/L,24小时 动物实验:SH-SY5Y细胞注射入免疫缺陷小鼠左心室,3-4周后收集骨髓 统计方法:双尾t检验,P<0.05为显著,数据以均值±SD表示,三次独立实验

摘要

伴有骨髓(BM)转移的神经母细胞瘤(NB)通常导致生存率低下。BM转移的机制在很大程度上仍不清楚。本研究分析了伴有和不伴有BM转移的NB的单细胞转录组,并鉴定了146个NB细胞标记基因。通过双样本孟德尔随机化,N-钙黏蛋白(CDH2)和微管蛋白α 1A(TUBA1A)被确定为可能影响BM转移的关键基因。功能研究表明,CDH2调控细胞周期和DNA复制,而TUBA1A影响细胞粘附分子和cAMP信号通路。CDH2或TUBA1A的异常表达也通过免疫细胞和趋化因子改变免疫微环境。随后的实验验证了CDH2和TUBA1A在NB细胞系和高危患者样本中均上调,与低危病例相比。敲低CDH2或TUBA1A导致细胞周期阻滞,并显著抑制NB细胞增殖和迁移。此外,一种氧化还原循环剂2,3-二甲氧基-1,4-萘醌被确定为候选化合物,通过降低CDH2或TUBA1A表达水平对NB细胞具有抑制活性。总之,这些结果强调CDH2和TUBA1A作为伴有BM转移的NB的新型治疗靶点。2,3-二甲氧基-1,4-萘醌抑制NB细胞生长和CDH2/TUBA1A表达的功效表明其具有临床应用的潜力。

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
神经母细胞瘤骨髓转移的分子机制是什么?哪些关键基因可作为治疗靶点?
核心机制
CDH2调控细胞周期和DNA复制,TUBA1A影响细胞粘附分子和cAMP信号通路;两者异常表达改变免疫微环境,促进肿瘤增殖和迁移。
主要证据
单细胞转录组和MR分析鉴定CDH2和TUBA1A,RT-qPCR和Western blot验证其在NB细胞系和高危样本中高表达,敲低实验显示抑制增殖、迁移和细胞周期阻滞,动物实验证实促进骨髓转移。
研究意义
CDH2和TUBA1A是NB骨髓转移的新治疗靶点,DMNQ作为候选化合物具有临床应用潜力。

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

单细胞转录组分析鉴定差异基因

识别与骨髓转移相关的NB细胞标志基因

对GSE216155数据集(5例BM转移和5例非转移NB样本)进行单细胞转录组分析,通过Seurat流程降维聚类,鉴定细胞类型和NB细胞亚群,使用FindAllMarkers筛选差异表达基因。

2

孟德尔随机化筛选关键基因

从标志基因中筛选可能影响BM转移的关键基因

利用eQTLGen数据库的eQTL数据作为暴露,IEU OpenGWAS数据库的NB数据(ieu-a-816)作为结局,进行双样本MR分析,识别因果关联的关键基因。

3

临床及数据库验证基因表达

验证CDH2和TUBA1A在NB中的表达和预后价值

利用TARGET、CCLE和GEO数据集分析CDH2和TUBA1A表达与生存的关系;RT-qPCR和Western blot检测NB细胞系表达;IHC检测患者样本表达。

4

体外功能实验验证基因功能

验证CDH2和TUBA1A对NB细胞增殖、迁移和细胞周期的影响

构建shRNA敲低CDH2或TUBA1A的NB细胞,进行CCK-8检测细胞活力,划痕实验检测迁移,流式细胞术分析细胞周期,Western blot检测细胞周期蛋白。

5

动物模型验证体内转移能力

验证CDH2和TUBA1A对NB骨髓转移的影响

将敲低CDH2或TUBA1A的SH-SY5Y细胞注射入免疫缺陷小鼠左心室,3-4周后收集骨髓,通过磁珠分选和流式细胞术检测CD45- GD2+细胞比例。

6

药物筛选和验证

筛选能抑制CDH2和TUBA1A的候选化合物并验证其抗肿瘤活性

使用Drug Signatures Database预测潜在药物,分子对接评估结合亲和力,CCK-8检测药物对NB细胞的毒性,Western blot检测药物处理后CDH2和TUBA1A表达变化。

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Gibco--
MEM/F12培养基Gibco--
DMEM/F12培养基Gibco--
MEM培养基Gibco--
胎牛血清ExCell Bio--
TRIzol试剂TaKaRa--
ChamQ SYBR qPCR预混液Vazyme--
引物Tsingke Biotechnology--
RIPA裂解液Thermo Fisher Scientific--
蛋白酶抑制剂混合物Beyotime--
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
增强化学发光检测液AntGene--
抗CDH2抗体Cell Signaling Technology13116
抗TUBA1A抗体Cell Signaling Technology2125
抗细胞周期蛋白D1抗体Proteintech60186-1-lg
抗细胞周期蛋白D2抗体Proteintech10934-1-AP
抗β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology4967
山羊抗兔二抗AntGeneANT020
HRP标记的山羊抗兔IgGAbbkineA21030
嘌呤霉素Biosharp--
细胞计数试剂盒-8Dojindo--
2,3-二甲氧基-1,4-萘醌MedChemExpressHY-121026
碘化丙啶----
CytoFLEX流式细胞仪Beckman Coulter--
多功能自动酶标仪BioTek--
CD45和GD2磁珠Miltenyi Biotech130-091-113

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
单细胞分析
数据来源:GSE216155,包含5个BM转移和5个非转移样本;细胞过滤标准;细胞类型注释方法。
阅读提示:Materials and Methods中的Data Acquisition and Study Design和Single-Cell Analysis部分
孟德尔随机化分析
eQTL数据来源:eQTLGen;结局数据:ieu-a-816;IV选择阈值:P<0.00001,R2<0.001,F>10。
阅读提示:Materials and Methods中的MR Analysis部分
细胞培养
细胞系来源:SK-N-BE(2)、SH-SY5Y、IMR-32来自ATCC,H293T来自Procell;培养基和血清类型。
阅读提示:Materials and Methods中的Cell Lines and Cell Culture部分
基因敲低实验
shRNA序列;转染条件:MOI=10;嘌呤霉素筛选浓度和时间。
阅读提示:Materials and Methods中的Cell Transfection部分
细胞增殖和活力检测
CCK-8实验的细胞密度、检测时间点;DMNQ处理的浓度梯度。
阅读提示:Materials and Methods中的Proliferation and Viability Assays部分
细胞周期分析
细胞固定和染色方法;流式细胞仪型号和激发波长。
阅读提示:Materials and Methods中的Cell Cycle Analysis部分
细胞迁移实验
划痕实验的细胞密度、划线时间和拍照时间。
阅读提示:Materials and Methods中的Cell Scratch Assay部分
动物实验
小鼠品系、周龄、注射细胞数和途径;骨髓采集时间;检测标记物。
阅读提示:Materials and Methods中的Animal Models部分