不同蛋白在放疗后不同时间调控肺腺癌的凋亡、增殖和转移

Different Proteins Regulated Apoptosis, Proliferation and Metastasis of Lung Adenocarcinoma After Radiotherapy at Different Time.

作者信息P L Dai, X S Du, Y Hou, L Li, Y X Xia, L Wang, H X Chen, L Chang, W H Li
PMID32308480
发布时间2020-04-12
DOI10.2147/CMAR.S219967

实验完整度

包含体外细胞实验(增殖、凋亡、周期、迁移、Western blot)和体内动物模型(异种移植、残留肿瘤模型),并有功能验证和蛋白机制验证。

主要模型

人肺腺癌细胞系A549 人肺腺癌细胞系XWLC-05 BALB/c-nu小鼠异种移植瘤模型 残留肿瘤小鼠模型

重点核对

未照射和照射后不同时间点(0-336小时)的细胞增殖、凋亡、周期、迁移和蛋白表达 体内移植组、照射移植组及残留肿瘤0、7、14、21、28天组的肿瘤生长和蛋白表达 用于Western blot的抗体及其稀释比例 动物模型中肿瘤体积测量和分组(每组5只)

摘要

背景 肺癌细胞照射后的生物学变化对于减少肺癌的复发和转移很重要。为了优化肺腺癌的放疗,我们的研究系统地探索了照射后残留A549和XWLC-05细胞的生物学行为机制。 方法 采用集落形成实验、细胞增殖实验、细胞迁移实验、流式细胞术、BALB/C-nu小鼠异种移植模型以及pan-AKT、p-Akt380、p-Akt473、PCNA、DNA-PKCS、KU70、KU80、CD133、CD144、MMP2和P53的Western blot,评估体外0、4和8 Gy照射后0-336小时,以及体内移植组、照射移植组、残留肿瘤0、7、14、21和28天组的生物学变化。 结果 体内和体外照射后,残留XWLC-05细胞的增殖能力和放射敏感性优于A549细胞。MMP-2在体内和体外均有统计学差异,并与体外细胞迁移能力增强相关。PCNA和P53在XWLC-05和A549细胞中有统计学差异,其变化与体外照射后最初336小时内残留细胞的增殖相似。Pan-AKT在照射后升高,体内残留肿瘤21天组(1.5722)与移植组(0.9763, p=0.018)和照射移植组(0.8455, p=0.006)有统计学差异。Pan-AKT在残留肿瘤达到0.5 mm2后21天升至最高。MMP2在移植组(0.4619)和残留肿瘤14天组(0.8729, p=0.043)之间有统计学差异。P53在残留肿瘤7天组(0.6184)和残留肿瘤28天组(1.0394, p=0.007)之间有统计学差异。DNA-PKCS在残留肿瘤28天组(1.1769)与移植组(0.2483, p=0.010)、照射移植组(0.1983, p=0.002)和残留肿瘤21天组(0.2017, p=0.003)之间有统计学差异,残留肿瘤0天组(0.5992)与照射移植组(0.1983, p=0.027)和残留肿瘤21天组(0.2017, p=0.002)之间有统计学差异。KU80和KU70在任何时间点均无统计学差异。 结论 不同蛋白在放疗后不同时间调控肺腺癌的凋亡、增殖和转移。MMP-2可能调节XWLC-05和A549细胞体内外的转移能力。PCNA和P53可能在体外照射后最初336小时内对XWLC-05和A549细胞的增殖起重要作用。此后,P53可能通过PI3K/AKT通路在体外照射后调节细胞增殖。DNA-PKCS在体外336小时后可能比KU70和KU80在DNA损伤修复中发挥更重要作用,因为它在照射后比KU70和KU80上升更快。不同细胞在放疗后凋亡、增殖和转移具有不同的时间节律。应重视照射后细胞的时间节律,以抵抗癌细胞增殖和转移。

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
放疗后不同时间肺腺癌细胞残存的凋亡、增殖和转移如何变化,以及哪些蛋白参与调控?
核心机制
MMP-2可能调节XWLC-05和A549细胞的转移能力;PCNA和P53在照射后最初336小时内可能调节增殖;之后P53可能通过PI3K/AKT通路调节增殖;DNA-PKCS在DNA损伤修复中可能比KU70和KU80更重要。
主要证据
体外增殖、凋亡、周期、迁移实验,Western blot显示PCNA、P53、MMP2、pan-AKT、DNA-PKCS等蛋白表达变化,体内异种移植模型和残留肿瘤模型验证了相关蛋白的时间变化。
研究意义
提示放疗后细胞具有时间节律,应关注放疗间隔时间以抵抗癌细胞增殖和转移;联合通路抑制剂可能需在合理时间使用。

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

体外细胞培养与照射

建立照射模型,研究不同剂量照射后细胞生物学变化

A549和XWLC-05细胞在RPMI-1640培养基中培养,以0、4、8 Gy照射,观察0-336小时的变化。

2

体外增殖和克隆形成检测

评估照射后细胞增殖能力和放射敏感性

使用CCK-8法检测细胞增殖,集落形成实验计算存活分数和D0、α/β。

3

体外凋亡和周期检测

评估照射后细胞凋亡和细胞周期分布

使用annexin V-FITC/PI双染检测凋亡,DAPI染色检测细胞周期。

4

体外迁移检测

评估照射后细胞迁移能力

使用transwell实验检测迁移,统计迁移细胞数。

5

体外蛋白表达检测

检测照射后相关蛋白表达变化

使用Western blot检测PCNA、P53、MMP2、pan-AKT、p-AKT、DNA-PKCS、KU70、KU80等蛋白表达。

6

体内动物模型建立与照射

建立异种移植和残留肿瘤模型,研究体内照射效应

BALB/c-nu小鼠皮下接种A549或XWLC-05细胞,肿瘤达1cm3后部分照射20 Gy,残留肿瘤模型再次接种,观察不同时间点。

7

体内肿瘤细胞悬液检测

检测体内肿瘤细胞凋亡、周期、干细胞标志物和迁移相关蛋白

分离肿瘤组织,制备细胞悬液,进行流式检测和Western blot。

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HyClone--
胎牛血清Gibco--
Moxi Z mini自动细胞计数试剂盒Orflo--
IV型胶原酶biosharp--
尼龙网Huaihe--
预分离过滤器Mitenyi Biotec--
细胞计数试剂盒-8Dojindo--
酶标仪Bio-Rad--
Annexin V-FITC/PI双染试剂盒BD--
DAPISYSMEX PARTEC--
CD133小鼠单克隆抗体CST--
抗小鼠IgG Fab2 Alexa Fluor 647分子探针Molecular Probes--
人CD133 PE偶联抗体R&D--
人CD44 APC G44-26抗体BD--
Transwell小室Corning--
RIPA裂解液Solarbio--
p53抗体Elabscience--
PCNA抗体CST2586s
MMP2抗体CST4022s
KU80抗体abcamAb119935
KU70抗体CST4588s
AKT (Pan)抗体CST4691s
P-AKT (Thr308)抗体CST5106S
P-AKT (Ser473)抗体CST12694s
DNA-PKCS抗体CST123113
GAPDH抗体Elabscience--
β-actin抗体ElabscienceAF0501
流式细胞仪Beckman--

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
细胞培养与照射
细胞系、培养基成分、照射剂量(4和8 Gy)、照射后检测时间点(0-336小时)
阅读提示:Methods部分:A549 and XWLC-05 Cell Culture and Irradiation
体外增殖和克隆形成
CCK-8检测时间点、细胞接种密度、克隆形成照射剂量和培养时间
阅读提示:Methods部分:Cell Proliferation Assay, Colony Formation Assay
凋亡和周期检测
凋亡检测试剂、周期检测试剂、检测时间点(12、24、48、96、192小时)
阅读提示:Methods部分:Cell Apoptosis Analysis by Flow Cytometry, Cell Cycle Analysis by Flow Cytometry
迁移检测
细胞接种密度、迁移时间、检测时间点(24、48、96、192小时)
阅读提示:Methods部分:Cell Migration Assay
Western blot
抗体稀释比例、检测时间点(12、24、48、96、192、336小时)
阅读提示:Methods部分:Western Blot Analysis
动物模型
小鼠品系、周龄、性别、接种细胞量、照射剂量(20 Gy)、分组和每组动物数
阅读提示:Methods部分:A549 and XWLC-05 Xenograft Models and Tissue Cell Suspension