合成的olean-28,13β-内酰胺通过靶向YTHDF1-GLS1轴诱导胰腺癌中ROS依赖的代谢危机和细胞死亡

A synthesized olean-28,13β-lactam targets YTHDF1-GLS1 axis to induce ROS-dependent metabolic crisis and cell death in pancreatic adenocarcinoma.

作者信息Shijia Wu, Yong Ai, Huimin Huang, Guangyu Wu, Shipeng Zhou, Weilong Hong, Percy David Papa Akuetteh, Guihua Jin, Xingling Zhao, Yihua Zhang, Xiaolong Zhang, Linhua Lan
PMID35366902
发布时间2022-04
DOI10.1186/s12935-022-02562-6

实验完整度

高

包含体外细胞实验(RTCA、集落形成、流式凋亡、蛋白印迹)、转录组测序、海马能量分析、机制验证(敲低/过表达、ROS清除剂)及体内异种移植瘤模型。

主要模型

PANC-1细胞 Miapaca-2细胞 CFPAC-1细胞 PANC-1异种移植裸鼠模型

重点核对

B28处理浓度(0.125-1 μM)和处理时间(6-24小时) ROS清除剂NAC的使用条件(5 mM预处理) GLS1和YTHDF1敲低及过表达验证 体内实验B28给药剂量(6 mg/kg,腹腔注射) 海马分析OCR和ECAR检测的细胞密度和试剂浓度

摘要

背景:胰腺癌(PAAD)是一种严重的恶性肿瘤,5年生存率约为9%。齐墩果酸是一种众所周知的天然三萜类化合物,具有药理活性。我们之前合成了一系列齐墩果酸衍生物,并评估了olean-28,13β-内酰胺(B28)在前列腺癌中的肿瘤抑制活性。然而,其详细机制仍不清楚。方法:通过RTCA、集落形成实验和流式细胞术确认B28在PAAD中的抗肿瘤活性。利用GO和KEGG富集分析分析RNA测序获得的差异表达基因(DEGs)。通过海马分析仪评估B28对细胞生物能量学的影响。使用慢病毒包装的质粒敲低或过表达靶基因。根据制造商方案,使用相应的检测试剂盒测量线粒体膜电位、ROS和GSH/GSSG的变化。结果:我们在体外评估并确认了B28有前景的抗肿瘤活性。RNA-seq图谱表明B28处理的PAAD细胞中多个代谢途径被中断。接下来,我们证明B28诱导细胞生物能量学危机以抑制PAAD细胞生长并诱导细胞死亡。我们进一步验证了细胞周期阻滞、细胞生长抑制、细胞凋亡和细胞生物能量学破坏可通过ROS清除剂NAC功能性地挽救。机制上,我们发现B28给药抑制了谷氨酰胺代谢。此外,我们验证了GLS1的下调有助于B28诱导的ROS产生和生物能量学中断。进一步,我们阐明YTHDF1-GLS1轴是B28诱导PAAD细胞代谢危机和细胞死亡的潜在下游靶点。最后,我们还确认了B28在体内的抗肿瘤活性。结论:目前的研究表明B28破坏YTHDF1-GLS1轴以诱导ROS依赖的细胞生物能量学危机和细胞死亡,最终抑制PAAD细胞生长,表明这种合成的olean-28,13β-内酰胺可能是干预PAAD的有效药物。

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
olean-28,13β-内酰胺(B28)是否通过调节代谢途径抑制胰腺癌(PAAD)细胞生长?
核心机制
B28通过下调YTHDF1-GLS1轴,抑制谷氨酰胺代谢,导致ROS过量产生,进而引起线粒体功能障碍和细胞生物能量学危机,最终诱导细胞凋亡和生长抑制。
主要证据
体外实验显示B28抑制PAAD细胞生长并诱导凋亡;RNA-seq显示代谢途径中断;海马分析证实OCR和ECAR降低;NAC挽救实验证明ROS是关键;敲低GLS1或YTHDF1模拟B28效应,过表达YTHDF1逆转其效应;体内异种移植模型证实B28抑制肿瘤生长。
研究意义
研究表明合成的olean-28,13β-内酰胺(B28)可能成为干预胰腺癌(PAAD)的潜在化疗药物。

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

体外抗肿瘤活性评估

验证B28对PAAD细胞生长的抑制作用。

使用RTCA实时监测细胞生长,集落形成实验评估克隆形成能力,流式细胞术分析细胞周期和凋亡。

2

转录组学分析

探究B28处理后PAAD细胞中基因表达和通路的变化。

PANC-1细胞经B28处理24小时,提取RNA进行RNA-seq,并利用GO和KEGG富集分析差异表达基因。

3

细胞生物能量学检测

评估B28对线粒体呼吸和糖酵解的影响。

使用海马分析仪测量OCR和ECAR,并检测线粒体复合物亚基和糖酵解酶的表达。

4

ROS和线粒体功能分析

确定B28是否诱导ROS产生并影响线粒体功能。

使用DCFH-DA探针测量总ROS,JC-1染色检测线粒体膜电位,MitoTracker Red染色观察线粒体形态。

5

ROS依赖性验证

验证B28的抗肿瘤效应是否依赖ROS。

使用ROS清除剂NAC预处理细胞,评估细胞活力、凋亡、线粒体功能及生物能量学指标。

6

靶点验证:GLS1和YTHDF1

验证GLS1和YTHDF1是否为B28的下游靶点。

通过慢病毒敲低或过表达GLS1或YTHDF1,检测细胞活力、ROS水平、OCR/ECAR及蛋白表达。

7

体内抗肿瘤活性评估

验证B28在动物模型中的抗肿瘤效果。

将PANC-1细胞皮下接种至裸鼠,B28腹腔注射给药,监测肿瘤体积和体重。

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
细胞计数试剂盒-8BeyotimeC0039
细胞周期分析试剂盒BeyotimeC1052
FITC Annexin V凋亡检测试剂盒IBD Biosciences556547
Annexin V-FITC/7-AAD凋亡检测试剂盒ElabscienceE-CK-A212
Caspase 3活性检测试剂盒BeyotimeC1115
活性氧检测试剂盒BeyotimeS0033S
JC-1线粒体膜电位检测试剂盒BeyotimeC2003S
MitoTracker™ Red FMThermo Fisher ScientificM22425
BCA蛋白浓度检测试剂盒Thermo Fisher Scientific23225
Pierce ECL蛋白质印迹底物试剂盒Thermo Fisher Scientific32132X3
DMEM培养基GibcoC11995500BT
胎牛血清Gibco10099141
青霉素-链霉素BeyotimeC0222
结晶紫染色液BeyotimeC0121
DAPI染色液BeyotimeC1005
MG-132SelleckS2619
N-乙酰-L-半胱氨酸BeyotimeST1546
2-NBDGAnjiekai186689-07-6
乳酸检测试剂盒BiovisionK607-100
XF细胞线粒体压力测试试剂盒Agilent Technologies103010-100
XF糖酵解压力测试试剂盒Agilent Technologies103017-100
TrizolInvitrogen--
PVDF膜----
Triton X-100裂解液----

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(PANC-1、Miapaca-2、CFPAC-1)的来源和培养条件(DMEM、10% FBS、1%青霉素-链霉素)
阅读提示:Methods 2.2 Cell line and cell culture
B28处理
B28的浓度(0.125-1 μM)和处理时间(6-24小时)
阅读提示:Methods 2.3 RTCA;Results 3.1;Figure legends
海马分析
细胞密度、B28浓度(0.5,1 μM)和处理时间(6小时)
阅读提示:Methods 2.8 OCR and ECAR detection
ROS清除实验
NAC浓度(5 mM)和预处理时间
阅读提示:Methods 2.15 Cell viability measurement;Figure 4 legend
慢病毒感染
质粒(shRNA、过表达)、病毒包装和感染条件,筛选浓度
阅读提示:Methods 2.14 Lenti-virus package and RNA interfere
体内实验
动物品系(5周龄雄性裸鼠)、细胞接种数(6×10^6)、给药剂量(6 mg/kg)和途径(腹腔注射)
阅读提示:Methods 2.16 Anti-tumor activity determination of B28 in vivo