SQLE通过减轻内质网应激和激活脂筏调控的Src/PI3K/Akt信号通路促进胰腺癌生长

SQLE promotes pancreatic cancer growth by attenuating ER stress and activating lipid rafts-regulated Src/PI3K/Akt signaling pathway.

作者信息Ruiyuan Xu, Jianlu Song, Rexiati Ruze, Yuan Chen, Xinpeng Yin, Chengcheng Wang, Yupei Zhao
PMID37542052
发布时间2023-08-04
DOI10.1038/s41419-023-05987-7

实验完整度

高

包含体外细胞功能实验(增殖、周期、凋亡)、体内异种移植瘤模型、RNA-seq和代谢组学分析、机制验证(ER应激通路和脂筏信号)以及抑制剂治疗效果评估。

主要模型

胰腺癌细胞系PANC-1、MIA PaCa-2、AsPC-1、BxPC-3、T3M4 正常胰腺导管上皮细胞系HPNE BALB/c裸鼠皮下异种移植瘤模型

重点核对

SQLE表达水平:PC组织与配对正常组织、TMA样本中显著上调,与患者预后相关 SQLE敲低与过表达:shRNA慢病毒敲低,过表达慢病毒,体外增殖、周期、凋亡及体内肿瘤生长影响 药物处理剂量与时间:特比萘芬(0-100μM,4天)、NB-598(0-10μM,4天) 动物实验条件:6周龄雌性BALB/c裸鼠,皮下注射1e6-1e7细胞,特比萘芬口服80mg/kg每日 机制验证关键浓度:角鲨烯(0-100μM,48小时)、胆固醇补充(10μM)

摘要

胰腺癌(PC)是一种高度致命的恶性肿瘤,通常表现出代谢重编程,导致治疗脆弱性。然而,异常胆固醇代谢影响PC发生和发展的机制仍不清楚。在本研究中,我们发现角鲨烯环氧酶(SQLE)是PC生长中胆固醇代谢的关键介质。我们观察到SQLE在PC组织中显著上调,其高表达与患者不良预后相关。我们的功能实验表明,SQLE在体外促进细胞增殖、诱导细胞周期进程并抑制凋亡,同时在体内促进肿瘤生长。机制上,SQLE被发现具有双重作用。首先,其抑制导致角鲨烯积累诱导的内质网(ER)应激和随后的凋亡。其次,它增强从头胆固醇生物合成并维持脂筏稳定性,从而激活Src/PI3K/Akt信号通路。重要的是,使用SQLE抑制剂有效抑制PC细胞增殖和异种移植肿瘤生长。总之,本研究揭示SQLE作为一种新型致癌基因,通过减轻ER应激和激活脂筏调控的Src/PI3K/Akt信号通路促进PC生长,强调SQLE作为PC治疗靶点的潜力。

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
SQLE在胰腺癌生长中的作用及其分子机制是什么?
核心机制
SQLE通过减轻ER应激(抑制GRP78-PERK-eIF2α-ATF4-CHOP-caspase 3轴)和激活脂筏调控的Src/PI3K/Akt信号通路促进胰腺癌细胞生长。
主要证据
SQLE敲低或过表达影响细胞增殖、周期、凋亡及体内肿瘤生长;RNA-seq和代谢组学揭示PI3K/Akt和MAPK通路及脂质代谢变化;功能实验证实胆固醇、脂筏、Src、PI3K/Akt的作用。
研究意义
SQLE作为PC治疗的潜在靶点,SQLE抑制剂(特比萘芬、NB-598)在体外和体内抑制PC生长,提示其治疗应用价值。

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

临床样本分析

分析SQLE在PC组织中的表达及其与预后的关系

使用TCGA和GTEx数据库、GEO数据集、组织微阵列和蛋白印迹分析比较PC与正常组织中的SQLE表达,并进行生存分析。

2

体外细胞功能验证

验证SQLE对PC细胞增殖、周期和凋亡的影响

通过慢病毒介导的shRNA敲低和过表达SQLE,使用CCK-8、EdU、集落形成、流式细胞术检测细胞增殖、周期和凋亡。

3

体内异种移植瘤实验

验证SQLE对PC肿瘤生长的影响

将SQLE敲低或过表达的PC细胞皮下注射至裸鼠,测量肿瘤体积和重量,并用免疫组化分析Ki67和cleaved caspase 3。

4

机制研究:ER应激通路

探讨SQLE抑制后角鲨烯积累如何引发ER应激和凋亡

通过检测脂滴形成、GRP78、PERK、eIF2α、ATF4、CHOP和caspase 3的表达,结合FDFT1敲低和角鲨烯处理,验证ER应激通路。

5

机制研究:胆固醇和脂筏介导的信号通路

探索SQLE如何通过胆固醇和脂筏激活Src/PI3K/Akt信号

通过胆固醇水平测定、Filipin III染色、脂筏标记、RNA-seq和代谢组学分析,以及药物干预和救援实验,验证胆固醇、脂筏及Src/PI3K/Akt通路。

6

SQLE抑制剂治疗评估

评估SQLE抑制剂对PC细胞和肿瘤生长的抑制作用

使用特比萘芬和NB-598处理PC细胞,检测增殖、周期、凋亡和信号通路变化;并在异种移植瘤模型中评估特比萘芬的疗效。

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
DMEM培养基----
RPMI 1640培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
特比萘芬MedChemExpressHY-17395A
甲基-β-环糊精MedChemExpressHY-101461
水溶性胆固醇MedChemExpressHY-N0322A
LY294002MedChemExpressHY-10108
740 Y-PMedChemExpressHY-P0175
NB-598SelleckS0338
角鲨烯MacklinS817864
2% SDS裂解液----
蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物Thermo Scientific78440
硝酸纤维素膜PallP-N66485
SuperSignal West Pico PLUS化学发光底物Thermo Scientific34580
抗SQLE抗体Proteintech12544-1-AP
抗Ki67抗体Proteintech27309-1-AP
抗cleaved caspase 3抗体Cell Signaling Technology9661
靶向SQLE的shRNA慢病毒Genechem--
过表达SQLE慢病毒Genechem79811-1
TRIzol试剂Life Technologies15596026
PrimeScript RT试剂盒(含gDNA Eraser)TakaraRR047A
PowerUp SYBR Green预混液Applied BiosystemsA25742
CCK-8试剂盒DojindoCK04
BeyoClick EdU细胞增殖试剂盒(Alexa Fluor 488)BeyotimeC0071
碘化丙啶BeyotimeC1052
Annexin V-AF647/DAPI凋亡试剂盒ElabscienceE-CK-A254
FITC Annexin V凋亡检测试剂盒BD Biosciences556547
Lipofectamine 3000转染试剂InvitrogenL3000015
Src过表达质粒Genomeditech--
Akt过表达质粒Genomeditech--
胆固醇/胆固醇酯定量检测试剂盒Abcamab65359
BODIPY 493/503染料InvitrogenD3922
菲莉平IIISigmaSAE0087
SYTOX Deep Red染料InvitrogenP36990
Vybrant Alexa Fluor 488脂筏标记试剂盒InvitrogenV34403
8孔腔室盖玻片CellvisC8-1.5H-N
尼康AX/AX R共聚焦显微镜Nikon--
Invitrogen Attune NxT流式细胞仪Invitrogen--
Illumina HiSeq 2500测序平台Illumina--
Vanquish超高效液相色谱系统Thermo Fisher--
Orbitrap Q Exactive HF-X质谱仪Thermo Fisher--

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
临床样本分析
SQLE表达与预后的关联,需核对数据库中SQLE高/低表达分组阈值和统计方法。
阅读提示:参见Results部分Fig.1及生物信息学分析
体外细胞功能验证
细胞系、接种密度、处理浓度、时间。
阅读提示:参见Materials and methods的Cell culture及Cell growth assessment等
体内异种移植瘤模型
小鼠品系、周龄、性别、细胞接种数、药物剂量和给药方式。
阅读提示:参见Materials and methods的Animal experiments
ER应激通路验证
FDFT1敲低和角鲨烯浓度,时间。
阅读提示:参见Results部分SQLE促进细胞周期进展并抑制ER应激触发的细胞凋亡
信号通路验证
胆固醇、MβCD、740 Y-P、LY294002的浓度和处理时间。
阅读提示:参见Results部分SQLE通过激活下游PI3K/Akt和MAPK信号通路促进PC细胞生长以及SQLE通过胆固醇依赖性脂筏调节Src/PI3K/Akt级联