增加的刚度下调在三维自组装肽支架中培养的胰腺癌细胞中黏着斑激酶的表达

Increased Stiffness Downregulates Focal Adhesion Kinase Expression in Pancreatic Cancer Cells Cultured in 3D Self-Assembling Peptide Scaffolds.

作者信息Nausika Betriu, Anna Andreeva, Anna Alonso, Carlos E Semino
PMID36009384
发布时间2022-07-29
DOI10.3390/biomedicines10081835

实验完整度

高

多种细胞系(PANC-1、MiaPaCa-2、BxPC-3、MCF-7、hNDF)的3D培养、WB、IF、MTT、共定位分析,以及RAD16-I与胶原功能化比较。

主要模型

PANC-1细胞 MiaPaCa-2细胞 BxPC-3细胞 MCF-7细胞 hNDF细胞

重点核对

RAD16-I浓度0.15%(软,约100 Pa)和0.5%(硬,约2500 Pa) 培养时间6天 细胞密度2×10^6 cells/mL Western blot重复三次(N=3) 统计使用ANOVA和Tukey检验

摘要

黏着斑激酶(FAK)是一种非受体酪氨酸激酶,参与整合素介导的信号转导,并有助于多种生物过程,如细胞迁移、存活、增殖和血管生成。此外,FAK可通过在Y397位点的自磷酸化被激活,并在响应细胞外基质刚度增加时触发不同的信号通路。另外,FAK在许多上皮癌中过表达和/或过度激活,其表达与肿瘤恶性程度和侵袭潜能相关。实体瘤的特征之一是ECM成分过度沉积,这产生了一个僵硬的微环境,促进持续细胞增殖和存活等。因此,研究人员越来越多地开发细胞培养模型来模拟与这类肿瘤相关的刚度增加。在本工作中,我们开发了一种新的3D体外模型,用于研究基质刚度对胰腺导管腺癌(PDAC)细胞的影响,因为这类肿瘤的特征是具有促结缔组织增生性间质,与其正常对应组织相比刚度增加。为此,我们使用了合成自组装肽纳米纤维基质RAD16-I,它在体外不会发生显著降解,从而允许在培养时间内维持相同的局部刚度。我们表明,在合成的3D RAD16-I凝胶中,基质刚度增加促进了所有分析细胞系中FAK在蛋白水平的下调,但在I型胶原支架中则不然。此外,尽管经典上已描述刚性3D基质促进pFAKY397/FAK蛋白增加,但我们发现该比率在软和刚性RAD16-I凝胶中具有细胞类型依赖性。这项研究强调了细胞对基质刚度增加的反应在很大程度上取决于用于3D培养的基质的性质。

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
基质刚度如何影响胰腺导管腺癌(PDAC)细胞中FAK的表达和激活?
核心机制
在合成自组装肽RAD16-I基质中,刚度增加导致FAK蛋白水平下调,但pFAKY397/FAK比率呈细胞类型依赖性,而天然基质(如I型胶原)中未见此效应,表明细胞对刚度的响应依赖于基质性质。
主要证据
通过Western blot检测发现,在RAD16-I水凝胶中,所有测试细胞系(PANC-1、MiaPaCa-2、hNDF)在硬基质中总FAK下调,而pFAKY397/FAK比率在细胞系间不同;在胶原I水凝胶中未观察到FAK表达或磷酸化的变化。
研究意义
本研究开发了一种合成肽基质3D培养模型,用于研究PDAC等细胞中刚度对FAK表达的影响,并强调细胞对刚度响应依赖于基质类型,有助于更好的体外模型设计。

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

三维RAD16-I水凝胶培养模型建立

建立不同刚度的3D培养环境,以研究刚度对细胞的影响。

使用RAD16-I肽制备0.15%和0.5%浓度的水凝胶,将PANC-1、MiaPaCa-2等细胞包埋其中,培养6天。

2

细胞形态和增殖评估

验证细胞在3D水凝胶中的存活和增殖能力。

通过免疫荧光观察细胞形态,并使用MTT法测定细胞增殖。

3

FAK和整合素信号分析

检测不同刚度条件下FAK的表达和激活。

通过Western blot和免疫荧光检测pFAKY397、总FAK、β1整合素、vinculin等。

4

对比胶原I矩阵中的FAK表达

比较在天然胶原I凝胶中刚度对FAK的影响。

在胶原I凝胶中培养相同细胞,检测FAK表达。

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。

验证细胞功能变化
验证机制链路
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Capricorn--
RPMI培养基Capricorn--
胎牛血清Biowest--
L-谷氨酰胺Biowest--
青霉素/链霉素Biowest--
PuraMatrixCorning354250
蔗糖MerckS0389
I型胶原蛋白GibcoA1048301
鼠尾胶原ICorning354249
GM6001scbtsc-203979
BCA蛋白检测试剂盒Serva39228
Tris-甘氨酸预制胶Thermo FisherXP00105BOX
MTTMerckM5655
二甲基亚砜MerckD8418
甲醛abcamab201113
牛血清白蛋白----
曲拉通X-100----
抗β1整合素抗体abcamab24693
抗pFAKY397抗体Invitrogen700255
抗pFAKY861抗体Invitrogen44-626G
抗黏着斑蛋白抗体Invitrogen700062
抗纤连蛋白抗体Invitrogen14-9869-80
A488荧光二抗abcamab150105
A647荧光二抗abcamab150079
鬼笔环肽-TRITC----
DAPI----
Leica Thunder宽场显微镜Leica--
RIPA裂解液MerckR0278
蛋白酶抑制剂混合物Roche11836153001
PVDF膜MerckIPVH07850
抗FAK抗体InvitrogenAHO0502
抗pErk1/2T202,Y204抗体Invitrogen14-9109-80
抗Erk抗体Biolegend686902
抗GAPDH抗体Biolegend649201
抗兔HRP二抗abcamab6721
抗小鼠HRP二抗abcamab6820
抗大鼠HRP二抗Biolegend405405
SuperSignal West Pico化学发光底物Thermo Scientific34080
ImageQuant LAS 4000 miniGE HealthCare--
GraphPad Prism 6GraphPad--

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
3D细胞培养
RAD16-I浓度(0.15%和0.5%),细胞密度(2×10^6 cells/mL),培养时间(6天)
阅读提示:Materials and Methods 2.2节
细胞活力检测
MTT浓度(0.5 mg/mL),孵育时间(3小时)
阅读提示:Materials and Methods 2.5节
免疫荧光
抗体稀释比例(1:500、2:500等),孵育时间(过夜),图像分析至少5张
阅读提示:Materials and Methods 2.6节
Western blot
蛋白上样量(5 μg),抗体稀释(1:500、1:1000等),重复次数(N=3)
阅读提示:Materials and Methods 2.7节
统计分析
重复数(n=3,N=3),统计检验(ANOVA和Tukey)
阅读提示:Materials and Methods 2.8节