靶向脂质代谢损害黑色素瘤对BRAF激酶抑制剂的耐药性

Targeting of the Lipid Metabolism Impairs Resistance to BRAF Kinase Inhibitor in Melanoma.

作者信息Elisabetta Vergani, Giovanni L Beretta, Mariachiara Aloisi, Matteo Costantino, Cristina Corno, Simona Frigerio, Stella Tinelli, Matteo Dugo, Felice Maria Accattatis, Agnese Granata, Lorenzo Arnaboldi, Monica Rodolfo, Paola Perego, Laura Gatti
PMID35912092
发布时间2022-07-13
DOI10.3389/fcell.2022.927118

实验完整度

研究包含多对敏感和耐药细胞系的转录组分析、脂质组学检测、脂质饥饿处理、siRNA沉默ACAT2、SOAT抑制剂avasimibe及联合用药、铁死亡指标检测等实验验证。

主要模型

LM16、LM36、LM47黑色素瘤细胞系及其对PLX4032耐药的亚系(LM16R、LM36R、LM47R)

重点核对

耐药细胞系LM16R、LM36R、LM47R由亲本细胞长期暴露于PLX4032产生 细胞培养于RPMI-1640培养基,含10% FBS 脂质饥饿使用S181L脂质去除血清替代FBS ACAT2 siRNA浓度50 nM,转染5小时 avasimibe与PLX4032联合处理48小时

摘要

药物耐药限制了黑色素瘤持久治愈的实现,尽管现有药物有效。本研究旨在探讨脂质代谢在黑色素瘤耐药中的参与,并评估在获得性耐药的黑色素瘤细胞模型中对BRAF抑制剂PLX4032/威罗非尼的靶向效应。由于转录谱显示耐药细胞中胆固醇和脂肪酸合成减少,我们检测了耐药细胞的脂质组成,研究了细胞生长对外源脂质的依赖性,评估了控制脂质生物合成主要节点的酶调节,并评估了靶向乙酰辅酶A乙酰转移酶2(ACAT2)——胆固醇合成途径中的第一个酶,以及酰基辅酶A胆固醇酰基转移酶(ACAT/SOAT)——催化细胞内胆固醇酯化和胆固醇酯形成的酶的效果。我们发现耐药细胞中脂质组成不同,其饱和脂肪酸(SFA)减少,单不饱和脂肪酸(MUFA)和多不饱和脂肪酸(PUFA)增加,胆固醇酯(CE)和甘油三酯(TG)减少,同时调节脂质代谢生物合成节点的酶表达发生改变。脂质饥饿影响了耐药细胞中脂质代谢途径,减少了细胞生长,增加对BRAF抑制剂PLX4032的敏感性,并诱导涉及脂肪酸和胆固醇代谢的酶表达。对ACAT2的分子靶向或avasimibe对SOAT的药理抑制显示出对黑色素瘤细胞系的抗增殖作用,并与PLX4032产生协同药物相互作用,该效应与铁死亡增加相关。总的来说,我们的发现揭示了脂质代谢影响黑色素瘤对BRAF抑制剂的敏感性,且细胞外脂质可用性可能影响肿瘤细胞对治疗的反应,这一发现在个体化治疗框架中具有重要意义。此外,我们的结果提示了联合药物治疗的新候选靶点。

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
脂质代谢是否参与黑色素瘤对BRAF抑制剂PLX4032的获得性耐药,以及靶向脂质代谢能否克服耐药?
核心机制
耐药细胞中脂质代谢重编程,表现为胆固醇和脂肪酸合成基因下调,脂质组成改变(SFA减少、MUFA和PUFA增加、CE和TG减少),且外源脂质饥饿增加耐药细胞对PLX4032的敏感性,靶向ACAT2或SOAT抑制PLX4032效果并诱导铁死亡。
主要证据
转录组GSEA显示脂质代谢基因集下调,脂质组学检测显示脂质组成改变,脂质饥饿增加药物敏感性,ACAT2 siRNA或avasimibe处理降低细胞增殖并与PLX4032协同,伴随caspase 3/7激活和GSH/GSSG比值降低。
研究意义
作者提出脂质代谢影响黑色素瘤对BRAF抑制剂的敏感性,外源脂质可用性可能影响肿瘤细胞对治疗的反应,为个体化治疗提供新信息,并提示ACAT2和SOAT作为联合用药的候选靶点。

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

转录组分析

比较耐药与敏感细胞系中脂质代谢相关基因集的变化

对6对PLX4032耐药的黑色素瘤细胞系进行基因表达数据集分析,采用GSEA和Metabolizer软件鉴定富集的Hallmark基因集和代谢模块。

2

脂质组成分析

检测耐药细胞中总脂肪酸和脂质亚类的变化

提取总脂质,通过薄层色谱分离脂质亚类,经气相色谱分析脂肪酸组成,计算SFA、MUFA、PUFA百分比及TG、CE质量。

3

脂质饥饿处理

评估外源脂质对细胞生长和药物敏感性的影响

将细胞培养于无脂质培养基中,通过细胞计数和CCK8检测生长,并用PLX4032处理评估敏感性。

4

ACAT2功能缺失

验证降低ACAT2表达对耐药细胞PLX4032敏感性的影响

使用siRNA转染LM16R细胞沉默ACAT2,通过Western blot验证敲低效率,通过CCK8和caspase 3/7活性检测评估细胞活力和凋亡。

5

SOAT抑制

评估avasimibe单独或与PLX4032联合对耐药细胞的影响

用avasimibe处理细胞,检测细胞增殖和caspase 3/7活性,并通过Chou-Talalay方法分析联合用药的协同作用。

6

铁死亡评估

检测脂质饥饿和药物处理是否诱导铁死亡

测量MDA水平,通过Western blot检测GPX4表达,并测量GSH/GSSG比值。

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。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
验证免疫效应

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI-1640培养基Lonza--
胎牛血清Euroclone--
MycoalertLonza--
Stem Elite ID SystemPromega--
脂质去除血清BiowestS181L
Z2颗粒计数器Beckman Coulter--
CCK8试剂盒Sigma-Aldrich96992
Caspase Glo 3/7检测试剂盒PromegaG8091
PLX4032Selleckchem--
AvasimibeMedChemExpress--
Opti-MEMThermo Fisher Scientific--
RNAiMaxThermo Fisher Scientific--
FASN抗体Sigma-AldrichHPA006461
DHCR24抗体Cell Signaling Technology2033
SCD1抗体Abcamab19862
MVK抗体Abcamab154515
ACAT1抗体Abcamab168342
ACAT2抗体Abcamab131215
GPX4抗体Santa Cruz Biotechnologysc166120
HMGCR抗体Abcamab174830
β-微管蛋白抗体Abcamab6046
MDA ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-0060
己烷----
异丙醇----
丁基羟基甲苯----
豆甾醇----
庚酸胆固醇酯----
三庚酸甘油酯----
硅胶60板Merck--
DANI 1000气相色谱仪DANI--
MEGA-5毛细管柱MEGA Columns--
FAME MIX 37标准品Merck--
miRNeasy Mini试剂盒Qiagen--
High-Capacity cDNA Archive试剂盒Thermo Fisher Scientific--
TaqMan探针Integrated DNA Technology--
QuantStudio 7 Flex实时荧光定量PCR仪Thermo Fisher Scientific--
GraphPad Prism软件GraphPad Software--
Calcusyn软件Biosoft--

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
培养基(RPMI-1640)、血清(10% FBS)、细胞系(LM16等)
阅读提示:Materials and Methods: Cell Lines, Drugs and Cell Proliferation Assays
脂质饥饿
脂质去除血清(S181L)替代FBS
阅读提示:Materials and Methods: Cell Lines, Drugs and Cell Proliferation Assays
药物处理
PLX4032和avasimibe浓度、处理时间、DMSO浓度
阅读提示:Materials and Methods: Cell Lines, Drugs and Cell Proliferation Assays; Results: SOAT Targeting
ACAT2沉默
siRNA序列、浓度、转染时间
阅读提示:Materials and Methods: Loss of Function Studies; Results: ACAT2 Targeting
铁死亡检测
GSH/GSSG比值、GPX4表达、MDA水平
阅读提示:Materials and Methods: Ferroptosis Assessment; Results: Effect of PLX4032 Exposure