一种新型自组装免疫刺激性siRNA联合凋亡促进与RIG-I激活在胶质瘤中的治疗效果

Therapeutic efficacy of a novel self-assembled immunostimulatory siRNA combining apoptosis promotion with RIG-I activation in gliomas.

作者信息Junxiao Chen, Ziyuan Liu, Haiting Fang, Qing Su, Yiqi Fan, Luyao Song, Shuai He
PMID38685028
发布时间2024-04-29
DOI10.1186/s12967-024-05151-5

实验完整度

包含体外细胞实验(CCK-8、集落形成、划痕、Transwell、流式、Western blot、ELISA)、体内异种移植瘤模型及免疫组化/TUNEL分析,并进行RIG-I敲低验证,涉及多个独立证据层级。

主要模型

U251人胶质母细胞瘤细胞株 皮下异种移植瘤裸鼠模型(BALB/c nude mice)

重点核对

isiBCL-2处理浓度100 nM,处理时间48 h 体外转染试剂Lipofectamine 2000 体内给药剂量2.5 nmol/20 g,每三天瘤内注射,共22天 体内转染试剂EntransterTM-in vivo BCL-2 mRNA水平降低67.52%,凋亡率约51.96%

摘要

背景:当前的癌症治疗常常无法解决恶性肿瘤的复杂性,凸显了对创新治疗策略的迫切需求。RNA干扰技术能够特异性抑制基因表达,为对抗肿瘤提供了一种有前景的新方法。最近的研究发现了一种新型免疫刺激性小干扰RNA(siRNA),其具有独特序列(正义链5'-C;反义链3'-GGG),能够激活RIG-I/IRF3信号通路。这种激活诱导I型和III型干扰素的释放,从而产生有效的抗病毒免疫反应。然而,此类免疫刺激性siRNA在癌症治疗中尚未被探索。方法:IsiBCL-2是一种创新的免疫刺激性siRNA,旨在抑制B细胞淋巴瘤2(BCL-2)的水平,包含一个独特的基序(正义链5'-C;反义链3'-GGG)。胶质母细胞瘤细胞在体外用100 nM isiBCL-2处理48小时。评估了形态学变化、细胞活力(CCK-8实验)、增殖(集落形成实验)、迁移/侵袭(划痕实验和Transwell实验)、凋亡率、活性氧(ROS)和线粒体膜电位(MMP)。通过Western blotting和免疫荧光分析评估RIG-I和MHC-I分子水平,ELISA用于测量细胞因子(IFN-β和CXCL10)水平。建立了体内异种移植肿瘤模型,并通过瘤内注射证实了isiBCL-2的抗肿瘤效果。结果:IsiBCL-2对胶质母细胞瘤细胞生长具有显著抑制作用并诱导凋亡。BCL-2 mRNA水平显著降低67.52%。isiBCL-2处理后凋亡率约为51.96%,伴随MMP降低71.76%和ROS积累增加41.87%。Western blotting和免疫荧光分析显示isiBCL-2处理后RIG-I、MAVS和MHC-I水平升高。ELISA检测表明IFN-β和CXCL10水平显著增加。使用裸鼠的体内研究证实,isiBCL-2有效阻碍了胶质母细胞瘤的生长和进展。结论:本研究介绍了一种创新方法,通过将免疫刺激序列(正义链5'-C;反义链3'-GGG)整合到siRNA中,通过Hoogsteen碱基配对形成RNA二聚体,从而诱导先天信号传导。这种激活触发肿瘤细胞中的RIG-I信号通路,造成进一步损伤并诱导强效免疫反应。这种免疫刺激性siRNA的创新设计和应用为肿瘤免疫治疗提供了新的视角,对该领域具有重要意义。

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
探索含有特定免疫刺激基序(正义链5'-C;反义链3'-GGG)的新型免疫刺激性siRNA isiBCL-2在胶质瘤中是否能够抑制肿瘤生长并激活RIG-I介导的免疫反应,从而实现抗肿瘤效果。
核心机制
isiBCL-2通过Hoogsteen碱基配对形成RNA二聚体,激活RIG-I/MAVS/IRF3信号通路,导致干扰素和趋化因子分泌增加、MHC-I上调,同时抑制BCL-2表达,诱导肿瘤细胞凋亡。
主要证据
体外实验(CCK-8、集落形成、划痕、Transwell、流式凋亡)显示isiBCL-2抑制U251细胞生长并诱导凋亡;RIG-I敲低后效果减弱;体内异种移植瘤模型中,isiBCL-2瘤内注射抑制肿瘤生长,肿瘤组织中RIG-I、MHC-I、IFN-β和CXCL10水平升高。
研究意义
本研究首次将这种新型免疫刺激序列用于癌症治疗,为肿瘤免疫治疗提供了新的视角和可行的双功能siRNA合成替代方案。

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

验证isiBCL-2的基因沉默效果

评估isiBCL-2是否有效抑制BCL-2表达。

在U251细胞中转染100 nM isiBCL-2、siBCL-2或siNC,48小时后通过qRT-PCR检测BCL-2 mRNA水平。

2

评估isiBCL-2对细胞增殖、迁移和侵袭的影响

检测isiBCL-2是否抑制胶质瘤细胞生长和转移能力。

通过CCK-8实验、集落形成实验、划痕实验和Transwell实验评估细胞活力、增殖、迁移和侵袭。

3

检测isiBCL-2诱导的凋亡及相关蛋白变化

验证isiBCL-2是否诱导胶质瘤细胞凋亡。

采用Annexin V/PI双染流式细胞术检测凋亡率,Western blot检测凋亡相关蛋白表达。

4

验证isiBCL-2激活RIG-I信号通路

确定isiBCL-2是否激活RIG-I/MAVS/IRF3通路。

通过qRT-PCR、Western blot和免疫荧光检测RIG-I、MAVS、IRF3和磷酸化IRF3水平。

5

评估isiBCL-2对线粒体功能及ROS的影响

探究RIG-I激活引起的线粒体损伤和ROS积累。

使用JC-1染色和DCFH-DA探针通过荧光显微镜和流式细胞仪检测MMP和ROS水平。

6

检测isiBCL-2诱导的免疫分子表达

评估isiBCL-2是否增强免疫反应相关分子如MHC-I、IFN-β和CXCL10的表达。

通过qRT-PCR和ELISA检测IFN-β和CXCL10表达,免疫荧光和流式检测MHC-I水平。

7

验证isiBCL-2作用依赖于RIG-I

确认isiBCL-2的效应是否通过RIG-I介导。

在U251细胞中敲低RIG-I(siRIG-I),然后评估isiBCL-2对细胞活力、凋亡、细胞因子分泌和MHC-I表达的影响。

8

评估isiBCL-2在体内的抗肿瘤效果和免疫激活

验证isiBCL-2在动物模型中的抗肿瘤活性和免疫调节作用。

建立U251细胞皮下异种移植裸鼠模型,瘤内注射PBS、siBCL-2或isiBCL-2,测量肿瘤体积,进行IHC、TUNEL、qRT-PCR和ELISA分析。

9

验证isiBCL-2形成RNA二聚体的能力

证实isiBCL-2通过Hoogsteen碱基配对形成RNA二聚体。

通过天然凝胶电泳检测isiBCL-2和siBCL-2的迁移情况。

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
杜尔贝科改良伊格尔培养基Gibco--
胎牛血清----
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
siRNA序列Suzhou GenePharma--
总RNA提取试剂盒EZBiosciences--
Color逆转录试剂盒EZBiosciences--
SYBR Green qPCR混合液EZBiosciences--
细胞计数试剂盒-8Fude--
Annexin V/PI双染凋亡检测试剂盒Elabscience--
RIPA裂解缓冲液BiosharpBL504A
Halt蛋白酶抑制剂BiosharpBS-00-0903
磷酸酶抑制剂混合物BiosharpBL615A
抗BCL-2抗体AbmartT40056T40056
抗BAX抗体AbmartT40051
抗细胞色素C抗体AbmartT55734T55734
抗PARP抗体AbmartT40050
抗Caspase 3抗体AbmartT40044
抗Caspase 9抗体AbmartT40046
抗RIG-I抗体Proteintech20566-1-AP
抗MAVS抗体Proteintech66911-1-Ig
抗IRF3抗体Proteintech11312-1-AP
抗磷酸化IRF3抗体Proteintech29528-1-AP
抗GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
人IFN-β和CXCL10 ELISA试剂盒Jiangsu Meiman--
QuickBlock封闭液BeyotimeP0220
CoraLite488/594荧光二抗Proteintech--
DAPI染色液BiosharpBS097-10
Entranster-in vivo转染试剂Engreen Biosystem--
抗Ki67抗体ServicebioGB121141
U251细胞系Procell Life Science & Technology--
培养板CORNING--
Transwell小室Corning--
细胞裂解液----
BALB/c裸鼠----

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siRNA转染
U251细胞系;siRNA浓度100 nM;转染试剂Lipofectamine 2000;转染时间48 h;培养基DMEM含10% FBS
阅读提示:Materials and methods: Cell culturing, Establishment of the in vitro assay
体外功能实验
CCK-8实验:3×10^3细胞/孔,处理48 h;集落形成实验:2×10^3细胞/孔,14天;划痕实验:2×10^5细胞/孔,观察至48 h;Transwell迁移/侵袭:1×10^4/1.5×10^4细胞,48 h
阅读提示:Materials and methods: Cell viability assay, Colony formation ability, Assessment of cancer cell migration and invasion
凋亡检测
Annexin V/PI双染;处理48 h;使用Elabscience试剂盒
阅读提示:Materials and methods: Determination of apoptosis
RIG-I信号通路检测
RIG-I、MAVS、IRF3、P-IRF3的蛋白水平;使用Proteintech抗体;qRT-PCR检测mRNA
阅读提示:Materials and methods: Western blotting analysis, qRT-PCR
体内实验
BALB/c裸鼠;皮下注射1×10^7 U251细胞;分成对照组、siBCL-2组和isiBCL-2组,每组5只;剂量2.5 nmol/20 g;每三天瘤内注射,共22天;肿瘤体积公式0.5×长×宽^2
阅读提示:Materials and methods: Animal handling, Assessment of isiBCL-2 anti-tumor activity in vivo
免疫组化与TUNEL
肿瘤组织固定、包埋、切片4-8 μm;抗体:Ki67、BCL-2、RIG-I、MHC-I;TUNEL反应液孵育2 h
阅读提示:Materials and methods: Immunohistochemistry (IHC) and terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling (TUNEL) assay
RNA二聚体验证
天然凝胶电泳;RNA浓度10 µM;检测~50 bp条带
阅读提示:Discussion 和 Figure 8 legend