靶向上调的CNOT3逆转EGFR突变非小细胞肺癌的治疗耐药和转移进展

Targeting the up-regulated CNOT3 reverses therapeutic resistance and metastatic progression of EGFR-mutant non-small cell lung cancer.

作者信息Lin Jing, Meng-En Zhai, Mei-Rui Qian, Yi-Ming Li, Ming-Wei Han, Kun Wang, Wan Huang, Gang Nan, Jian-Li Jiang
PMID37919290
发布时间2023-11
DOI10.1038/s41420-023-01701-w

实验完整度

包含体外细胞实验(EGFR调控、反馈回路、耐药机制)、体内异种移植模型,以及TCGA和Oncomine数据库分析等多层级验证。

主要模型

PC-9人非小细胞肺癌细胞系 HCC827人非小细胞肺癌细胞系 PC-9 GR1/GR2吉非替尼耐药细胞系 BALB/c裸鼠异种移植模型

重点核对

EGFR抑制剂处理(gefitinib、PD153035)对CNOT3表达的影响 c-Jun siRNA敲低对CNOT3转录及蛋白表达的影响 CNOT3 siRNA敲低对吉非替尼敏感性的影响(PC-9 GR2和H1975细胞) 体内实验中CNOT3敲低(DOX诱导shRNA)联合吉非替尼对肿瘤生长和转移的影响

摘要

肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因。CNOT3是CCR4-NOT复合物的一个亚基,最近被认为在肺癌中过表达并参与肿瘤恶性程度。然而,其确切作用和潜在机制仍需充分揭示。在本研究中,我们发现在肺癌细胞中,CNOT3的表达可受EGFR信号通路调控,而EGFR下游的转录因子c-Jun在转录水平调节其表达。有趣的是,CNOT3可通过调节c-Jun的翻译来反向调节其表达。因此,c-Jun和CNOT3之间存在反馈回路。EGFR阻断后CNOT3减少促进了药物诱导的细胞死亡,同时通过影响TSC1/mTOR轴抑制细胞增殖。然而,在吉非替尼耐药细胞中观察到CNOT3表达进一步上调,这削弱了吉非替尼敏感性。机制上,CNOT3的升高由HER2/c-Jun信号的旁路激活诱导。在体外和体内耗尽CNOT3使耐药细胞对吉非替尼治疗敏感并抑制转移进展。这些结果为CNOT3在肺癌恶性程度中的作用提供了新的见解,并为制定解决EGFR-TKIs获得性耐药的治疗策略提供了理论基础。

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
CNOT3在EGFR突变非小细胞肺癌中的表达调控机制及其在EGFR-TKIs耐药和转移进展中的作用
核心机制
EGFR信号通过c-Jun转录上调CNOT3,形成c-Jun/CNOT3反馈回路;耐药细胞中HER2过表达导致c-Jun/CNOT3轴失调,CNOT3升高降低吉非替尼敏感性;CNOT3通过调节TSC1/mTOR轴影响细胞增殖。
主要证据
体外实验显示EGFR抑制剂降低CNOT3表达,EGF刺激上调CNOT3;c-Jun敲低降低CNOT3,CNOT3敲低加速c-Jun降解;耐药细胞中HER2上调,联合gefitinib和tucatinib降低CNOT3;体内异种移植模型表明CNOT3敲低增强吉非替尼抗肿瘤效果并抑制淋巴结转移。
研究意义
CNOT3是克服EGFR-TKIs耐药和预防转移进展的潜在靶点,为治疗策略提供理论依据。

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

CNOT3表达受EGFR信号调控验证

探究CNOT3表达是否受EGFR信号通路调控

使用EGFR抑制剂(gefitinib、PD153035)处理PC-9和HCC827细胞,观察CNOT3蛋白水平变化;用EGF刺激A549细胞观察CNOT3表达变化;使用TCGA数据库分析CNOT3与ErbB家族表达相关性。

2

转录因子c-Jun调控CNOT3表达验证

验证c-Jun是否在转录水平调控CNOT3表达

使用c-Jun siRNA敲低PC-9和HCC827细胞中c-Jun,检测CNOT3 mRNA和蛋白水平;使用JNK抑制剂SP600125处理;构建CNOT3启动子截短报告基因质粒进行荧光素酶检测。

3

c-Jun与CNOT3反馈回路验证

探究CNOT3对c-Jun表达的影响及其机制

敲低CNOT3后检测c-Jun mRNA和蛋白水平;使用CHX和MG132处理检测c-Jun蛋白稳定性;通过免疫共沉淀检测c-Jun泛素化水平;免疫细胞化学观察c-Jun定位。

4

CNOT3对细胞增殖和存活的影响验证

验证CNOT3对细胞增殖和存活的作用及其机制

敲低CNOT3后通过CCK-8检测细胞增殖和活力;gefitinib处理后检测凋亡(流式);检测TSC1表达和mTOR磷酸化;敲低TSC1观察对gefitinib敏感性的影响。

5

耐药细胞中c-Jun/CNOT3轴失调验证

探究吉非替尼耐药细胞中CNOT3表达失调的机制

建立PC-9 GR1和GR2耐药细胞系,检测CNOT3、HER2、c-Jun表达;使用gefitinib和tucatinib联合处理观察对CNOT3、c-Jun的影响;分析数据库(Oncomine)CNOT3表达与吉非替尼敏感性关系。

6

敲低CNOT3增强吉非替尼敏感性验证

验证体外敲低CNOT3能否增敏吉非替尼

在PC-9 GR1、PC-9 GR2和H1975细胞中敲低CNOT3,gefitinib处理72小时,检测细胞活力(CCK-8)和蛋白表达。

7

体内敲低CNOT3克服耐药和抑制转移验证

验证体内敲低CNOT3能否克服吉非替尼耐药并抑制转移

将表达CNOT3-shRNA(Tet-on)的PC-9 GR2细胞皮下注射到BALB/c裸鼠,建立异种移植模型;给予DOX诱导敲低,gefitinib灌胃,监测肿瘤体积和体重,并进行组织学分析。

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
吉非替尼MedChemExpressHY-50895
图卡替尼MedChemExpressHY-16069
MG132MedChemExpressHY-13259
SP600125Sigma-AldrichS5567
人表皮生长因子Sigma-AldrichE9644
PD153035SelleckS6546
抗CNOT3抗体Proteintech11135-1-AP
抗c-Jun抗体Cell Signaling Technology9165
抗PARP-1抗体Cell Signaling Technology9532
抗磷酸化ERK1/2抗体Cell Signaling Technology4370
抗磷酸化mTOR抗体Cell Signaling Technology5536
抗TSC1抗体Cell Signaling Technology6935
抗JNK抗体Cell Signaling Technology9252
抗磷酸化JNK抗体Cell Signaling Technology4668
抗磷酸化c-Jun抗体Abcamab30620
抗ki67抗体AbcamAb16667
抗泛素抗体Abcamab134953
抗ERK1/2抗体Abcamab54230
抗ERK1/2抗体Cell Signaling Technology4695
抗mTOR抗体Santa Cruz Biotechnologysc-517464
抗角蛋白7抗体ZSGB-BIOZM-0071
RPMI-1640培养基----
胎牛血清----
L-谷氨酰胺----
青霉素/链霉素----
细胞计数试剂盒8TargetMolC0005
Lipofectamine 2000Invitrogen11668019
CNOT3特异性shRNA Tet-on诱导型质粒载体GENECHEMGV307
人CNOT3、c-Jun、TSC1及非靶向siRNAGenePharma--
Annexin V-APC/7-AAD凋亡检测试剂盒Keygen BiotechKGA1025
Annexin V-APC/7-AAD凋亡检测试剂盒ElabscienceE-CK-A218
FACSCalibur流式细胞仪Becton Dickinson--
E.Z.N.A.总RNA提取试剂盒IIOmega Bio-tek--
PrimeScript RT预混液TakaraRR036A
TB Green Premix Ex Taq IITakaraRR820A
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
Pierce BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific23225
Immobilon-P膜Millipore--
Pierce免疫共沉淀试剂盒Thermo Fisher Scientific26149
内质网示踪剂绿色InvitrogenE34251
DAPI----
奥林巴斯FV10i-LIV显微镜Olympus--
双荧光素酶报告基因检测PromegaE1910
多西环素----
SP试剂盒ZSGB-BIOSP-9002
科尔苏木素SolarbioG1140

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
CNOT3表达调控验证
EGFR抑制剂(gefitinib、PD153035)浓度和处理时间;EGF处理时间;血清饥饿时间
阅读提示:参见Results部分“EGFR signaling regulates CNOT3 expression”及图1图注
c-Jun调控CNOT3验证
c-Jun siRNA序列和转染浓度;SP600125浓度和处理时间;CNOT3启动子报告基因构建
阅读提示:参见图1图注和Materials and methods中“RNA interference”和“Dual-Luciferase reporter assay”
c-Jun与CNOT3反馈回路验证
CHX浓度和处理时间;MG132浓度和处理时间;免疫沉淀抗体
阅读提示:参见图2图注和Materials and methods中“Western blotting and immunoprecipitation”
细胞增殖和凋亡检测
gefitinib浓度和处理时间;CCK-8检测细胞数和孵育时间;流式凋亡检测试剂盒
阅读提示:参见Materials and methods中“Cell survival and cell proliferation assay”和“Flow cytometry analysis”
耐药细胞建立和处理
耐药细胞建立方法(gefitinib浓度递增方案和持续时间);gefitinib和tucatinib处理浓度和时间
阅读提示:参见Materials and methods中“Cell culture and cell death induction”和Results“The c-Jun/CNOT3 axis is dysregulated in PC-9 GR cells”
体内异种移植实验
PC-9 GR2细胞接种数量;DOX给药方案(食物中浓度100mg/kg);gefitinib给药方案(20mg/kg每日口服灌胃);肿瘤体积测量频率;样本量(每组4只)
阅读提示:参见Materials and methods中“Tumor xenografts”和图6图注