紫杉醇的赋形剂诱导代谢失调和未折叠蛋白反应

Excipient of paclitaxel induces metabolic dysregulation and unfolded protein response.

作者信息Qian Dai, Xiaolin Liu, Tao He, Chao Yang, Jinfeng Jiang, Yin Fang, Zhoukai Fu, Yuan Yuan, Shujun Bai, Tong Qiu, Rutie Yin, Ping Ding, Jie Chen, Qintong Li
PMID34646996
期刊iScience
发布时间2021-09-25
DOI10.1016/j.isci.2021.103170

实验完整度

包含体外细胞实验、患者临床数据回顾、转录组学、机制验证及基因敲除实验,多层次证据验证了CrEL的代谢和炎症效应。

主要模型

人卵巢癌细胞Caov-3 人肺癌细胞A549 人结肠癌细胞HCT116 人单核细胞白血病细胞THP-1 人原代外周血单核细胞(PBMC)、单核细胞和淋巴细胞 乳腺癌患者队列

重点核对

CrEL浓度0.1‰-2‰对糖酵解的影响 mTOR信号通路抑制剂(INK-128、LY294002)对CrEL诱导糖酵解的阻断作用 地塞米松与CrEL协同诱导ANGPTL4表达 临床患者队列中Taxol治疗后甘油三酯和HDL-C的变化 gasdermin E和caspase-3敲除对CrEL诱导焦亡的阻断

摘要

生物科学;分子生物学;细胞生物学;癌症

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
Taxol制剂中的赋形剂CrEL是否具有生物活性,以及其诱导代谢失调和未折叠蛋白反应的分子机制是什么?
核心机制
CrEL通过激活mTORC1信号通路促进有氧糖酵解,进而上调ANGPTL4表达;同时CrEL诱导未折叠蛋白反应,激活NF-κB通路促进炎症基因表达,并通过caspase-3介导的gasdermin E剪切触发焦亡。
主要证据
体外细胞实验(Caov-3、A549、HCT116、THP-1等)显示CrEL增强糖酵解和ANGPTL4表达;机制上依赖mTORC1和PPARδ;临床数据显示Taxol治疗患者甘油三酯显著升高、HDL-C降低;CrEL诱导UPR、促炎基因表达和gasdermin E依赖性焦亡。
研究意义
该研究揭示了化疗药物赋形剂CrEL的生物学活性,提示其可能在癌症治疗中影响患者脂质代谢和炎症反应,并可能干扰联合化疗的疗效,强调需深入研究药物非活性成分的生物学效应。

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

CrEL对糖酵解的增强作用及其机制

验证Taxol的赋形剂CrEL是否能促进糖酵解,并探索其信号通路。

使用Seahorse代谢分析仪检测不同制剂处理下细胞的细胞外酸化率(ECAR);RNA-seq和GSEA分析发现mTORC1信号通路富集;蛋白印迹检测mTOR磷酸化;使用小分子抑制剂验证通路依赖。

2

CrEL对ANGPTL4表达的诱导及其协同效应

研究CrEL是否上调ANGPTL4表达,并探究其与地塞米松的协同作用及分子机制。

通过qPCR和ELISA检测ANGPTL4表达;使用PPAR抑制剂、糖酵解抑制剂、GR拮抗剂等验证通路;在PBMC和原代细胞中验证CrEL和地塞米松的协同作用。

3

临床验证Taxol对乳腺癌患者血脂的影响

验证CrEL诱导的ANGPTL4升高是否与Taxol治疗患者的血脂变化相关。

回顾性分析乳腺癌患者治疗前后的血脂数据,比较Taxol、Abraxane、Taxotere和非紫杉类化疗对甘油三酯和HDL-C的影响。

4

CrEL诱导未折叠蛋白反应和促炎基因表达

探究CrEL是否诱导UPR并通过NF-κB促进炎症反应。

RNA-seq和GSEA分析显示UPR和炎症通路富集;qPCR检测UPR靶基因和促炎基因表达;蛋白印迹检测IRE1、eIF2α磷酸化和IκBα降解;使用化学伴侣(TUDCA、4-PBA)验证UPR作用。

5

CrEL诱导gasdermin E依赖性焦亡

确定CrEL高浓度是否诱导细胞焦亡,并鉴定其分子途径。

观察细胞形态、LDH和IL-1β释放;蛋白印迹检测gasdermin D和E的剪切;使用CRISPR/Cas9敲除gasdermin D、E和caspase-3;使用caspase抑制剂验证依赖。

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Invitrogen11965092
RPMI-1640培养基Invitrogen11875119
胎牛血清GEMINI900-108
青霉素-链霉素Invitrogen15140122
聚氧乙烯蓖麻油ELMCEHY-Y1890
紫杉醇----
地塞米松MCEHY-14648
INK-128MCEHY-13328
LY294002MCEHY-10108
2-脱氧-D-葡萄糖MCEHY-13966
草氨酸盐Santa Cruzsc-215880
UK-5099MCEHY-15475
寡霉素MCEHY-N6782
GSK3787MCEHY-15577
GW9662MCEHY-16578
米非司酮Cayman10006317
尼日利亚霉素MCEHY-100381
Z-VAD-FMKSelleckS7023
Z-DEVD-FMKSelleckS7312
Z-YVAD-FMKApexbioA8955
Z-LEVD-FMKAbcamab120489
BAY85-3934MCEHY-12654
去铁胺MCEHY-B0988
牛磺熊去氧胆酸----
4-苯基丁酸----
FITC Annexin V凋亡检测试剂盒BD Biosciences556547
人ANGPTL4 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H0337
Seahorse XF糖酵解压力测试试剂盒Agilent103020-100
乳酸比色测定试剂盒ElabscienceE-BC-K044
2-NBDGGLPBIOGC10289
cDNA反转录试剂盒Invitrogen28025021
SYBR green 预混液Biorad1725271
TRIzol试剂Invitrogen15596026
BCA蛋白定量试剂盒ThermoFisher23225
Clarity™ Western ECL底物Biorad1705062
HIF1α抗体Cell Signaling Technology36169
HIF1β抗体Cell Signaling Technology5537
p-mTOR(Ser2448)抗体Cell Signaling Technology5536
mTOR抗体Cell Signaling Technology2983
p-p70S6(Thr389)抗体Cell Signaling Technology9234
p-Histone H3(Ser10)抗体Cell Signaling Technology53348
p-IκBα(Ser32)抗体Cell Signaling Technology2859
IκBα抗体Cell Signaling Technology4814
p-eIF2α(Ser51)抗体Cell Signaling Technology3398
Caspase-3抗体Cell Signaling Technology9662
PARP1抗体Cell Signaling Technology9542
ANGPTL4抗体Abcamab206420
p-IRE1(Ser724)抗体Abcamab243665
GSDME抗体Abcamab215191
GSDMD抗体Santa Cruzsc-81868
H3.1抗体AbmartP30266M
GAPDH抗体KangChengKC-5G5
TUBULIN抗体Zen Bioscience200608
CCK-8细胞计数试剂盒BeyotimeC0037
LDH细胞毒性检测试剂盒BeyotimeC0017
LentiCRISPR-V2Addgene52961
人抗CD14磁珠Miltenyi Biotec--
碘化丙啶BD51-66211E
FITC-CD45BD555482
APC-CD14BD555399
Seahorse XFe24细胞外通量分析仪Agilent--
BD FACSCelesta流式细胞仪BD--
Biorad CFX96实时荧光定量PCR仪Biorad--
Cobas8000系统Roche Diagnostics--
Illumina Novaseq测序平台Illumina--

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
细胞系来源、培养基种类(DMEM或RPMI-1640)、FBS浓度和培养条件(37℃,5% CO2)
阅读提示:STAR★Methods中的Cell lines部分
糖酵解检测
CrEL浓度(0.1‰-0.2‰)、细胞接种密度、ECAR和OCR测量条件(葡萄糖、寡霉素、2-DG等注射浓度)
阅读提示:STAR★Methods中的Seahorse metabolic analysis部分及Figure 1D-1F图注
ANGPTL4表达检测
qPCR引物序列、处理时间(4h、8h)、CrEL和地塞米松浓度、ELISA操作步骤
阅读提示:STAR★Methods中的qPCR analysis部分及Figure 3B-3I图注
临床数据分析
患者纳入排除标准、治疗方案(Taxol/Abraxane/Taxotere/非紫杉类)、采血时间点、血脂检测方法和正常范围上限
阅读提示:STAR★Methods中的Clinical data analysis部分及Figure 4图注
焦亡检测
CrEL浓度(2‰)、处理时间、LDH和IL-1β释放检测方法、gasdermin E和caspase-3敲除细胞系的建立方法、抑制剂浓度
阅读提示:STAR★Methods中的Cytotoxicity assay and cytokine measurement部分及Figure 6图注