肾上腺髓质素-CALCRL轴控制急性髓系白血病中引发复发的耐药耐受白血病细胞

Adrenomedullin-CALCRL axis controls relapse-initiating drug tolerant acute myeloid leukemia cells.

作者信息Clément Larrue, Nathan Guiraud, Pierre-Luc Mouchel, Marine Dubois, Thomas Farge, Mathilde Gotanègre, Claudie Bosc, Estelle Saland, Marie-Laure Nicolau-Travers, Marie Sabatier, Nizar Serhan, Ambrine Sahal, Emeline Boet, Sarah Mouche, Quentin Heydt, Nesrine Aroua, Lucille Stuani, Tony Kaoma, Linus Angenendt, Jan-Henrik Mikesch, Christoph Schliemann, François Vergez, Jérôme Tamburini, Christian Récher, Jean-Emmanuel Sarry
PMID33462236
发布时间2021-01-18
DOI10.1038/s41467-020-20717-9

实验完整度

包含细胞系体外实验、PDX模型体内实验、患者样本分析、转录组测序及功能验证(如LDA、代谢分析)等多层级证据。

主要模型

MOLM-14细胞系 OCI-AML2细胞系 OCI-AML3细胞系 NSG小鼠异种移植模型

重点核对

CALCRL敲低对细胞增殖和凋亡的影响(体外细胞系) CALCRL缺失对小鼠体内白血病负担和生存期的影响 CALCRL缺失对LSC频率的影响(有限稀释分析) CALCRL缺失对化疗药物敏感性的影响(IC50变化) CALCRL表达与患者预后的相关性(IHC和生存分析)

摘要

耐化疗的白血病干细胞(LSC)亚群可能解释急性髓系白血病(AML)的频繁复发,提示这些化疗后持续存在的复发起始细胞(RIC)是预防耐药和复发的真正靶点。我们发现降钙素受体样受体(CALCRL)在RIC中表达,且CALCRL和/或其配体肾上腺髓质素(ADM)而非CGRP的过表达与AML的不良预后相关。在患者来源的异种移植模型中,CALCRL敲低损害白血病生长,降低LSC频率,并使细胞对阿糖胞苷敏感。机制上,ADM-CALCRL轴驱动依赖E2F1和BCL2的AML原始细胞的细胞周期、DNA修复和线粒体氧化磷酸化功能。最后,CALCRL缺失在体内降低化疗后RIC的LSC频率。总之,我们的数据强调了ADM-CALCRL在化疗后这些细胞持续存在中的关键作用,并揭示了预防AML复发的有前景的治疗靶点。

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
本研究旨在识别化疗后持续存在的复发起始细胞(RIC)的关键调控因子,并探讨其作为治疗靶点的潜力,以预防AML复发。
核心机制
ADM-CALCRL轴通过调控E2F1和BCL2,驱动细胞周期、DNA修复和线粒体氧化磷酸化,从而维持LSC功能并介导化疗耐药。
主要证据
在细胞系和PDX模型中,CALCRL敲低导致增殖抑制、凋亡增加、LSC频率降低并增敏化疗;患者样本中CALCRL高表达与不良预后和化疗后富集相关。
研究意义
CALCRL是化疗后AML复发起始细胞的关键调节因子,可作为预防AML复发的新治疗靶点。

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

基因表达分析

鉴定与复发和不良预后相关的候选基因

分析三个转录组数据集(GSE30377、TCGA AML队列、GSE66525)的差异表达基因,识别出CALCRL为共同基因,并在多个独立队列中验证其预后价值。

2

体外功能实验

评估CALCRL敲低对AML细胞增殖、凋亡和细胞周期的影响

在MOLM-14、OCI-AML2、OCI-AML3细胞系中敲低CALCRL或ADM,检测细胞增殖、凋亡和细胞周期分布。

3

体内移植模型

验证CALCRL在体内的促白血病作用

将MOLM-14或OCI-AML3细胞注射入NSG小鼠,诱导CALCRL敲低,分析白血病负担和生存期。

4

LSC频率测定

评估CALCRL对LSC维持的影响

对原代AML样本进行siRNA敲低CALCRL后进行有限稀释分析(LDA),测定LSC频率。

5

转录组分析

探究CALCRL下游信号通路

对shCALCRL和shCTR的MOLM-14细胞进行RNA微阵列分析,并进行GSEA和Western blot验证关键蛋白。

6

化疗敏感性实验

验证CALCRL敲低对化疗药物敏感性的影响

在体内和体外实验中,将CALCRL敲低的AML细胞与阿糖胞苷(AraC)或伊达比星处理,评估细胞活力、凋亡和DNA损伤。

7

线粒体功能分析

评估CALCRL对线粒体氧化磷酸化的影响

用Seahorse分析CALCRL敲低细胞的耗氧率(OCR)和细胞外酸化率(ECAR),及BCL2过表达对线粒体功能的挽救。

8

PDX模型化疗反应评估

研究CALCRL在化疗后MRD中的表达和功能

在原代AML细胞移植的NSG小鼠中,用AraC处理,分析化疗后CALCRL表达、LSC频率和克隆形成能力。

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Gibco--
胎牛血清Invitrogen--
青霉素-链霉素GIBCO--
阿糖胞苷TUH药房--
伊达比星----
多西环素Sigma-AldrichD9891
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
Annexin-V-FITCBD556454
7-AADSigma-Aldrich--
抗小鼠CD45.1抗体BD560580
抗人CD45抗体BD555485
抗人CD34抗体BD561440
抗人CD38抗体BD335825
抗人CD33抗体BD555450
抗人CD44抗体BD562890
抗CALCRL抗体实验室自制--
抗CASPASE-3抗体CST9662
抗ACTIN抗体MilliporeMAB1501
抗CALCRL抗体ElabscienceESAP13421
抗RAD51抗体Abcamab133534
抗BCL2抗体CST2872
抗E2F1抗体Santa Cruzsc-193
抗CHK1抗体Santa Cruzsc-8408
抗RAMP1抗体Santa Cruzsc-293438
抗RAMP2抗体Santa Cruzsc-365240
抗RAMP3抗体Santa Cruzsc-365313
抗ADM抗体Thermo Fisher ScientificPA5-24927
抗CGRP抗体Abcamab47027
抗PARP抗体Thermo Fisher Scientific44-698G
抗α/β-微管蛋白抗体CST2148
MTS试剂Promega--
LSRFortessa流式细胞仪BD Biosciences--
CytoFLEX流式细胞仪Beckman Coulter--
Trizol试剂Invitrogen--
RNeasy试剂盒Qiagen--
Affymetrix GeneChip Human Gene 2.0 ST 芯片Affymetrix--
Seahorse XFe24分析仪Seahorse Bioscience--
OxiSelect彗星实验试剂盒Cell Biolabs Inc.--
抗ADM抗体Abcamab69117
H4230甲基纤维素培养基STEMCELL Technologies--
siRNADharmacon--
Nucleofector试剂盒VAmaxa--
白消安----
拜有利(抗生素)----

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
细胞系培养
细胞系名称、培养基、血清浓度和抗生素
阅读提示:Methods: Cell lines, primary cultures, and culture conditions
基因敲低
shRNA序列、转导方法、筛选浓度和处理时间
阅读提示:Methods: Plasmid cloning, shRNA, lentiviral production, and leukemic cell transduction
体内移植
小鼠品系(NSG)、预处理(busulfan剂量)、细胞注射数量和途径、观察时间点
阅读提示:Methods: Mouse xenograft model
化疗处理
AraC剂量、给药途径、频率和持续时间
阅读提示:Methods: Mouse xenograft model
流式分析
抗体克隆和浓度、荧光染料、仪器设置
阅读提示:Methods: Assessment of leukemic engraftment
有限稀释分析
移植细胞数量范围、阳性判定阈值、统计方法和软件
阅读提示:Methods: Assessment of leukemic engraftment, figure legends