新型同位素标记小分子探针CC12通过抑制LYN介导的进展和激活凋亡途径抗胶质瘤

A Novel Isotope-labeled Small Molecule Probe CC12 for Anti-glioma via Suppressing LYN-mediated Progression and Activating Apoptosis Pathways.

作者信息Hsu-Shan Huang, I-Tsang Chiang, Bashir Lawal, Yueh-Shan Weng, Long-Bin Jeng, Yu-Cheng Kuo, Yu-Chang Liu, Fei-Ting Hsu
PMID37416766
发布时间2023-06-19
DOI10.7150/ijbs.82266

实验完整度

包含体外细胞实验(细胞活力、凋亡、蛋白表达)、分子对接、原位动物模型及体内成像(MRI、SPECT/CT),并进行了机制验证(LYN敲低/过表达)。

主要模型

GBM8401和T98G胶质母细胞瘤细胞系 原位GBM异种移植小鼠模型(BALB/cAnN.Cg-Foxn1nu/CrlNarl裸鼠)

重点核对

CC12剂量梯度(2.5, 5, 10, 15, 20 μM)处理48小时 体内给药剂量10 mg/kg体重,每周期7天 LYN敲低和过表达细胞系用于机制验证 原位模型接种GBM8401细胞量(105个) 使用shLYN和OE-LYN细胞系进行皮下成瘤实验(107个细胞)

摘要

背景:多形性胶质母细胞瘤(GBM)是脑部最致命的恶性肿瘤,其周围存在血脑屏障(BBB),限制了标准治疗的效果。开发能够穿透血脑屏障(BBB)的有效药物仍然是抗击GBM的关键挑战。CC12(NSC749232)是一种蒽醌四杂环同系物,具有亲脂性结构,可能有助于穿透脑区。方法:我们使用替莫唑胺敏感和耐药的GBM细胞和动物模型来确定CC12的递送、抗肿瘤潜力及其潜在机制。结果:重要的是,CC12引起的毒性不与甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶(MGMT)甲基化状态相关,这揭示了与替莫唑胺相比更大的应用潜力。Alexa F488尸胺标记的CC12成功浸润到GBM球体中;此外,68Ga标记的CC12也出现在原位GBM区域。穿过BBB后,CC12启动了依赖caspase的内源性/外源性凋亡途径以及凋亡诱导因子、EndoG相关的非caspase依赖性凋亡信号。来自癌症基因组图谱的RNA序列分析表明,LYN在GBM中过表达,与较差的总生存期相关。我们证明CC12靶向LYN可能减弱GBM进展,并抑制其下游因子,如细胞外信号调节激酶(ERK)/转录3(STAT3)/核因子(NF)-κB的信号转导和激活。还发现CC12通过失活LYN轴参与抑制GBM转移和上皮-间质转化(EMT)的失调。结论:CC12是一种新开发的穿透BBB的药物,通过启动凋亡机制和破坏LYN/ERK/STAT3/NF-κB调控的GBM进展,具有抗GBM能力。

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
开发一种能够穿透血脑屏障的新型小分子药物,并探究其对胶质母细胞瘤的抗肿瘤作用及潜在机制。
核心机制
CC12通过抑制LYN激酶活性,进而下调其下游ERK/STAT3/NF-κB信号通路,同时诱导caspase依赖性内源性和外源性凋亡以及AIF/EndoG介导的caspase非依赖性凋亡,从而抑制GBM进展、转移和上皮-间质转化。
主要证据
体外实验显示CC12显著抑制GBM8401和T98G细胞活力并诱导凋亡;分子对接显示CC12与LYN结合;体内原位小鼠模型证实CC12能穿透BBB并抑制肿瘤生长。
研究意义
CC12作为一种新开发的BBB穿透药物,为GBM治疗提供了新的候选化合物,其疗效不受MGMT甲基化状态影响,具有广泛的应用潜力。

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

评估CC12的BBB渗透性

预测和验证CC12能否穿透血脑屏障到达脑内肿瘤区域。

使用ALzPlatform预测BBB渗透性;建立体外单层及共培养BBB模型,检测Alexa F488标记的CC12穿透情况;通过GBM8401球体浸润实验验证;进行68Ga标记CC12的体内生物分布和SPECT/CT成像。

2

评价CC12对GBM细胞的细胞毒性和凋亡诱导作用

确定CC12是否抑制GBM细胞活力并诱导凋亡,并检查是否受MGMT甲基化状态影响。

使用MTT法测定不同浓度CC12和TMZ处理后的细胞活力;流式细胞术检测Annexin-V/PI染色和细胞周期亚G1期;Western blot检测cleaved caspase-3、PARP裂解;使用caspase抑制剂Z-VAD验证凋亡依赖;检测Fas/Fas-L、caspase-8、caspase-9、DIOC6、EndoG和AIF。

3

揭示CC12的分子机制:靶向LYN及下游信号通路

探讨CC12是否通过抑制LYN激酶及其下游ERK/STAT3/NF-κB信号通路发挥抗GBM作用。

使用人磷酸化激酶抗体阵列分析CC12处理的GBM8401细胞中的激酶磷酸化变化;分子对接分析CC12与LYN结合;通过shRNA敲低和过表达LYN,检测细胞活力、cleaved caspase-3和下游蛋白表达;GEPIA分析LYN表达与患者生存的关系。

4

评估CC12对GBM细胞侵袭、迁移和EMT的影响

验证CC12是否通过抑制EMT和转移相关分子来降低GBM细胞的侵袭和迁移能力。

使用transwell实验检测CC12处理后GBM8401和T98G细胞的侵袭和迁移能力;Western blot检测转移相关蛋白(VEGF-A, MMP-2, MMP-9)和EMT相关蛋白(E-cadherin, N-cadherin, Snail1, Slug, ZEB1, ZEB2, TWIST)的表达。

5

验证CC12在原位GBM动物模型中的抗肿瘤效果

在体内证实CC12能否穿透BBB并抑制GBM肿瘤生长,评估其治疗潜力。

将GBM8401细胞原位接种至裸鼠脑内,建立原位GBM模型;通过MRI T2-RARE成像监测肿瘤体积;免疫组化检测肿瘤组织中相关蛋白表达;生物发光成像监测NF-κB活性。

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Thermo Fisher Scientific11875176
DMEM培养基Thermo Fisher Scientific11965084
胎牛血清Hyclone Laboratories, IncSH30396.02HI
青霉素/链霉素Thermo Fisher Scientific15140122
二甲基亚砜Sigma-Aldrich67-68-5
MTT试剂Sigma-Aldrich57360-69-7
TransIT®-LT1转染试剂Mirus Bio LLCMR-MIR2300
人RTK磷酸化抗体芯片C1RayBiotech Life, Inc.AAH-PRTK-1-2
FITC Annexin V凋亡检测试剂盒BD Bioscience556547
DIOC6染料Sigma-Aldrich53213-82-4
碘化丙啶Sigma-Aldrich25535-16-4
CaspGLOW™荧光素活性caspase-3检测试剂BioVisionK183
CaspGLOW™荧光素活性caspase-8检测试剂BioVisionK188
CaspGLOW™荧光素活性caspase-9检测试剂BioVisionK189
LYN (Tyr 507)抗体Cell Signaling Technology2731
LYN抗体Cell Signaling Technology2732
ERK1/2 (Thr202/Try204)抗体ElabscienceE-AB-21303
ERK1/2抗体ElabscienceE-AB-31373
STAT3 (Tyr705)抗体Cell Signaling Technology9145
STAT3抗体Cell Signaling Technology9139
NF-κB (Ser 536)抗体Cell Signaling Technology3033
NF-κB抗体Cell Signaling Technology8242
VEGF-A抗体Abcamab46154
MMP-2抗体InvitrogenMA5-13590
MMP-9抗体InvitrogenPA5-13199
E-cadherin抗体Cell Signaling Technology3195
N-cadherin抗体Cell Signaling Technology13116
Snail1抗体Cell Signaling Technology3879
Slug抗体Cell Signaling Technology9585
ZEB1抗体Cell Signaling Technology70512
ZEB2抗体Cell Signaling Technology97885
TWIST抗体Cell Signaling Technology46702
β-actin抗体ElabscienceE-AB-20058
Fas-FITC抗体BD Bioscience556640
Fas-PE抗体BD Bioscience564261
Leica TCS SP2共聚焦显微镜Leica--
ANDOR Dragonfly 200高速共聚焦系统Oxford Instruments--
Brucker 7T PharmaScan磁共振成像仪Brucker--
Nano-SPECT/CT----

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
细胞系来源(GBM8401和T98G)、培养基(RPMI-1640和DMEM)、血清和抗生素浓度、培养条件(37°C、5% CO2)
阅读提示:Methods 2.1 Cell culture of GBM8401 and T98G cells
细胞活力检测
细胞接种密度(7.5×10^3细胞/孔)、药物浓度梯度(CC12: 2.5, 5, 10, 15, 20 μM;TMZ: 50, 100, 150, 200 μM)、处理时间(48小时)、MTT浓度(0.5 mg/ml)和作用时间(2小时)
阅读提示:Methods 2.2 Cell viability assay
凋亡检测
Annexin-V/PI染色步骤、caspase活性检测(caspase-3, -8, -9)、线粒体膜电位检测(DIOC6)、caspase抑制剂Z-VAD的使用浓度和时间
阅读提示:Methods 2.2和Results 3.2,图2和图3图注
体外BBB模型
细胞类型(bEnd.3, SVG-p12, GBM8401)、细胞数量、transwell规格(0.4 μm, 24孔)、TEER值(>150 Ωcm2和>300 Ωcm2)、标记物(Alexa F488 cadaverine-labeled CC12和5FU)、处理时间(24-48小时)
阅读提示:Methods 2.3 In vitro BBB model
分子机制验证
LYN敲低(shLYN)和过表达(OE-LYN)的细胞系构建方法、转染试剂(TransIT-LT1)、蛋白检测抗体(Table 2)、分子对接设置(AutoDock Vina参数)
阅读提示:Methods 2.6和Results 3.3,图4图注
体内动物实验
动物品系(BALB/cAnN.Cg-Foxn1nu/CrlNarl裸鼠)、年龄(6周)、体重(20-25g)、细胞接种量(GBM8401: 10^5细胞原位;GBM8401 shLYN/OE-LYN: 10^7细胞皮下)、药物剂量(10 mg/kg)、给药方案、MRI扫描时间点(d0, d21)、IVIS成像时间(d0, d14, d21)
阅读提示:Methods 2.5 Xenograft, orthotopic GBM animal model and in vivo MRI