紫檀茋-异硫氰酸酯通过阻碍Dicer介导的pre-miR-21加工降低5-氟尿嘧啶和他莫昔芬耐药人乳腺癌细胞系中的miR-21水平

Pterostilbene-isothiocyanate reduces miR-21 level by impeding Dicer-mediated processing of pre-miR-21 in 5-fluorouracil and tamoxifen-resistant human breast cancer cell lines.

作者信息Viney Kumar, Swati Haldar, Saakshi Saini, Souvik Ghosh, Poonam Dhankhar, Partha Roy
PMID37205177
期刊3 Biotech
发布时间2023-06
DOI10.1007/s13205-023-03582-3

实验完整度

建立了两种耐药细胞系,通过细胞活力、凋亡、迁移、克隆、球体形成、侵袭等体外功能实验,RT-qPCR和免疫印迹验证分子表达,分子对接和miR-IP验证机制。

主要模型

MCF-7乳腺癌细胞系 MDA-MB 231乳腺癌细胞系 耐他莫昔芬MCF-7(TR/MCF-7)细胞系 耐5-氟尿嘧啶MDA-MB 231(5-FUR/MDA-MB 231)细胞系

重点核对

PTER–ITC处理浓度:TR/MCF-7为15和20 μM,5-FUR/MDA-MB 231为20和30 μM 耐药细胞系建立条件:TR/MCF-7经1-15 μM他莫昔芬逐步诱导,5-FUR/MDA-MB 231经1-30 μM 5-氟尿嘧啶逐步诱导 miR-21和靶基因表达检测使用RT-qPCR和免疫印迹,内参分别为RNU6和GAPDH miR-IP实验使用抗Dicer抗体和Protein A-Sepharose珠子,检测Dicer结合pre-miR-21水平 分子对接使用HADDOCK 2.2,pre-miR-21结构PDB ID: 5UZT

摘要

越来越多的证据表明microRNA-21(miR-21)与乳腺癌的耐药性有关。本研究旨在评估一种杂交化合物紫檀茋-异硫氰酸酯(PTER–ITC)在耐他莫昔芬的MCF-7(TR/MCF-7)和耐5-氟尿嘧啶的MDA-MB 231(5-FUR/MDA-MB 231)乳腺癌细胞系中的miR-21调节潜力,这些细胞系是通过反复暴露于逐渐增加浓度的他莫昔芬和5-氟尿嘧啶而建立的。研究结果表明,PTER–ITC通过诱导细胞凋亡、抑制TR/MCF-7细胞的迁移、集落和球体形成以及5-FUR/MDA-MB 231细胞的侵袭性,有效降低了TR/MCF-7(IC50:37.21 µM)和5-FUR/MDA-MB 231(IC50:47.00 µM)细胞的存活率。最重要的是,PTER–ITC显著降低了这些耐药细胞系中miR-21的表达。此外,miR-21的下游肿瘤抑制靶基因如PTEN、PDCD4、TIMP3、TPM1和Fas L在PTER–ITC处理后上调,如转录(RT-qPCR)和翻译(免疫印迹)数据所观察到的。计算机模拟和miRNA免疫沉淀(miR-IP)结果显示,PTER–ITC处理后Dicer与pre-miR-21的结合减少,表明miR-21生物发生受到抑制。总的来说,本研究的意义在于为PTER–ITC的miR-21调节作用提供了初步证据,凸显了这种杂交化合物作为靶向miR-21的治疗药物的潜力。

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
PTER–ITC是否能通过调节miR-21来克服乳腺癌的激素和化疗耐药性?
核心机制
PTER–ITC通过结合pre-miR-21的Dicer切割位点,阻碍Dicer对pre-miR-21的加工,从而抑制miR-21的生物发生,导致miR-21下游肿瘤抑制靶基因(PTEN、PDCD4、TIMP3、TPM1、Fas L)表达上调,抑制细胞增殖、迁移、侵袭和耐药性
主要证据
在TR/MCF-7和5-FUR/MDA-MB 231细胞中,PTER–ITC处理显著降低细胞活力、诱导凋亡、抑制迁移和侵袭,并下调miR-21表达,上调靶基因的mRNA和蛋白水平(RT-qPCR和免疫印迹);分子对接和miR-IP实验证实PTER–ITC减少Dicer与pre-miR-21结合
研究意义
PTER–ITC作为一种靶向miR-21的潜在治疗药物,为耐药性乳腺癌的治疗提供了新策略,但需进一步的体内动物模型研究来验证其疗效和作用机制

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

建立耐药细胞系

获得稳定的耐他莫昔芬和耐5-氟尿嘧啶的乳腺癌细胞系,用于后续药物敏感性研究

将MCF-7细胞逐步暴露于浓度递增的他莫昔芬(1-15 µM),每个浓度维持至少4周,建立TR/MCF-7;将MDA-MB 231细胞逐步暴露于5-氟尿嘧啶(1-30 μM),建立5-FUR/MDA-MB 231

2

PTER–ITC细胞毒性检测

评估PTER–ITC对耐药和非耐药乳腺癌细胞活力的抑制作用

使用MTT法检测不同浓度PTER–ITC(0.01-500 µM)处理24 h后的细胞存活率,计算IC50

3

细胞迁移和凋亡检测

检测PTER–ITC对耐药细胞迁移能力和凋亡的影响

进行伤口愈合实验,观察处理后12和24小时伤口闭合变化;通过AO/EtBr和DAPI染色观察凋亡形态

4

克隆形成和球体形成实验

评估PTER–ITC对耐药细胞克隆形成和球体形成能力的影响

将MCF-7和TR/MCF-7细胞接种后处理,培养14天观察克隆形成;通过悬滴法形成球体,培养7天后观察

5

体外侵袭实验

检测PTER–ITC对耐药细胞侵袭能力的影响

使用transwell小室,以Matrigel包被,检测MDA-MB 231和5-FUR/MDA-MB 231细胞侵袭能力

6

miR-21及靶基因表达检测

验证PTER–ITC对miR-21及其下游靶基因表达的影响

提取RNA进行RT-qPCR检测miR-21、pre-miR-21和靶基因(PTEN、PDCD4、TPM1、TIMP3、Fas L)的mRNA水平;Western blot检测蛋白水平

7

分子对接和miR-IP验证机制

探究PTER–ITC是否通过与pre-miR-21结合阻断Dicer加工,验证其作用机制

使用HADDOCK 2.2进行分子对接,预测PTER–ITC与pre-miR-21的结合模式;通过miR-IP实验检测PTER–ITC处理后Dicer结合pre-miR-21的水平

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
高糖DMEM培养基HimediaAT007
胎牛血清Gibco--
青霉素-链霉素Gibco--
胰酶-EDTAGibco--
MTT试剂HimediaTC191
吖啶橙HimediaMB116
溴化乙锭HimediaMB071
DAPI染料HimediaMB097
5-氟尿嘧啶HimediaRM1502
他莫昔芬柠檬酸盐Calbiochem579000
二甲基亚砜----
抗PTEN抗体ElabscienceE-AB-19312
抗PDCD4抗体ElabscienceE-AB-40340
抗TPM1抗体ElabscienceE-AB-10661
抗TIMP3抗体ElabscienceE-AB-65858
抗Fas L抗体ElabscienceE-AB-70036
抗Dicer抗体ElabscienceE-AB-13197
抗GAPDH抗体Santa Cruz BiotechnologySc-47724
HRP标记的抗小鼠二抗Jackson ImmunoResearch115-035-003/111
HRP标记的抗兔二抗Jackson ImmunoResearch111-035-003/111
逆转录酶Thermo Fisher ScientificEP0441
SYBR Green预混液Thermo Fisher ScientificK0221
蛋白A-Sepharose珠子G Biosciences786-283
96孔板Greiner--
Transwell小室Corning--
基质胶Sigma--
结晶紫Himedia--
RIPA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
耐药细胞系建立
他莫昔芬浓度递增步骤(1-15 µM)、5-氟尿嘧啶浓度递增步骤(1-30 µM)、每个浓度处理时间至少4周、培养基更换频率(每3天)
阅读提示:Materials and methods: Establishment of hormone- and chemo-resistant cell lines
PTER–ITC处理浓度
TR/MCF-7处理剂量(15和20 μM)、5-FUR/MDA-MB 231处理剂量(20和30 μM)
阅读提示:Materials and methods: Dose determination of PTER–ITC
细胞活力检测
PTER–ITC浓度范围(0.01-500 µM)、处理时间(24小时)、MTT孵育时间(4小时)、测量波长(570 nm)
阅读提示:Materials and methods: Effect of PTER–ITC on viability of resistant and non-resistant cells
分子表达检测
RT-qPCR内参(RNU6用于miR-21/pre-miR-21,GAPDH用于靶基因)、Western blot上样对照(GAPDH)
阅读提示:Materials and methods: RT-qPCR analysis; Protein expression analysis
机制验证
分子对接使用HADDOCK 2.2,pre-miR-21结构PDB ID 5UZT;miR-IP实验使用抗Dicer抗体和Protein A-Sepharose珠子
阅读提示:Materials and methods: Molecular docking; miRNA immunoprecipitation (miR-IP) assay