CKIP-1沉默通过线粒体稳态相关的TFAM/cGAS-STING信号轴抑制口腔鳞状细胞癌

CKIP-1 silencing suppresses OSCC via mitochondrial homeostasis-associated TFAM/cGAS-STING signalling axis.

作者信息Ji-Rong Xie, Xiao-Jie Chen, Gang Zhou
PMID39169452
发布时间2024-08
DOI10.1111/jcmm.70006

实验完整度

包含体外细胞系功能实验(增殖、迁移、凋亡)、体内CDX模型、转录组测序及机制回复实验(TMP处理)等多层级证据。

主要模型

口腔鳞状细胞癌细胞系SCC25和CAL27 BALB/c裸鼠皮下异种移植瘤模型 OSCC患者肿瘤组织样本

重点核对

CKIP-1在OSCC组织和细胞系中的高表达 siRNA和shRNA介导的CKIP-1敲低效率 TMP处理浓度(10μM)和时间(24h或72h) 体内实验中BALB/c裸鼠的周龄和样本量(5周龄,n=5/组)

摘要

有限的治疗靶点一直困扰着口腔鳞状细胞癌的治疗。酪蛋白激酶2相互作用蛋白1是一种支架蛋白,参与多种疾病。然而,CKIP-1在口腔鳞状细胞癌中的作用仍不清楚。本研究旨在探讨CKIP-1在口腔鳞状细胞癌中的调控作用及相关机制。首先,我们发现在口腔鳞状细胞癌组织和细胞系中CKIP-1高表达。一系列功能获得和功能丧失实验表明,当CKIP-1被沉默时,口腔鳞状细胞癌细胞的恶性行为受到抑制,凋亡增强。同时,CKIP-1沉默组的肿瘤生长受到抑制。此外,在CKIP-1沉默组中观察到线粒体转录因子A下调、ROS产生增加、线粒体膜电位降低以及cGAS-STING激活。通过抑制TFAM降解的川芎嗪,最终证明了线粒体稳态相关的TFAM/cGAS-STING轴参与CKIP-1沉默的口腔鳞状细胞癌细胞。总之,我们的研究表明,CKIP-1沉默可通过TFAM/cGAS-STING轴显著拮抗口腔鳞状细胞癌,这可能为口腔鳞状细胞癌的治疗提供候选靶点。

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
CKIP-1在口腔鳞状细胞癌中的表达及其调控作用和相关机制是什么?
核心机制
CKIP-1沉默通过下调TFAM,导致线粒体功能障碍(ROS增加、线粒体膜电位降低),进而激活cGAS-STING信号轴,从而抑制OSCC进展。
主要证据
体外实验显示CKIP-1沉默抑制增殖、迁移、侵袭并促进凋亡;体内CDX模型显示肿瘤生长和肝转移减少;TMP抑制TFAM降解后逆转上述效应,同时ROS和膜电位变化及cGAS-STING激活被抑制。
研究意义
研究为OSCC治疗提供了新的潜在靶点,即CKIP-1/TFAM/cGAS-STING轴。

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

检测CKIP-1在OSCC组织和细胞系中的表达

明确CKIP-1在OSCC中的表达水平。

利用TCGA和GEO数据库分析HNSCC和OSCC中CKIP-1的表达,并通过免疫组化和Western blotting检测116例OSCC组织样本(48例配对癌旁)和32例正常口腔黏膜组织及OSCC细胞系(SCC25、CAL27、HSC2、SCC9)中CKIP-1的表达。

2

体外功能验证CKIP-1对OSCC细胞恶性行为的影响

探究CKIP-1表达改变对OSCC细胞增殖、迁移、侵袭和凋亡的影响。

通过siRNA和质粒过表达构建CKIP-1敲低和过表达细胞系,采用集落形成、EdU、CCK-8、划痕、Transwell迁移和侵袭实验评估增殖、迁移和侵袭能力,通过流式细胞术、PI染色和TUNEL染色检测凋亡,Western blotting检测凋亡相关蛋白(Bax、Bcl2、cleaved-Caspase 3)和EMT标志物(E-cadherin、Vimentin)。

3

体内验证CKIP-1沉默对肿瘤生长的影响

验证CKIP-1沉默在体内的抗肿瘤作用。

将sh-NC和sh-CKIP-1的CAL27细胞皮下注射到BALB/c裸鼠,测量肿瘤体积和重量,并通过免疫荧光检测Ki67、E-cadherin、Vimentin和TUNEL染色评估增殖、EMT和凋亡,同时观察肝转移情况。

4

转录组测序揭示机制

探索CKIP-1沉默抑制OSCC的潜在机制。

对CKIP-1沉默和对照CAL27细胞进行mRNA测序,进行GO和KEGG富集分析,发现差异表达基因富集于线粒体,并筛选出TFAM为关键下游分子。

5

机制验证:TFAM/cGAS-STING轴

验证CKIP-1沉默是否通过TFAM/cGAS-STING轴发挥作用。

检测CKIP-1沉默细胞中TFAM表达、ROS水平、线粒体膜电位以及cGAS-STING通路蛋白(cGAS、STING)的表达;使用TMP抑制TFAM降解,观察这些指标的逆转以及功能表型的恢复。

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--
DMEM/F12培养基(1:1)Gibco--
角质形成细胞生长培养基Lonza--
胎牛血清BI--
青霉素-链霉素----
胰蛋白酶----
TUNEL试剂Elabscience--
DAPIBeyotime--
Hoechst 33342Beyotime--
碘化丙啶Beyotime--
Annexin V-APC/PI凋亡试剂盒ElabscienceE-CK-A217
Annexin V-PE/7ADD凋亡试剂盒ElabscienceE-CK-A216
GP-transfect-Mate转染试剂GenePharma--
聚凝胺GenePharma--
TurboFect转染试剂Thermo Scientific--
小干扰RNAGenePharma--
TRIzol试剂Takara--
SYBR qPCR预混液Vazyme Biotech--
Applied Biosystems QuantStudio 6实时荧光定量PCR仪----
M-PER哺乳动物蛋白提取试剂Thermo Scientific--
PVDF膜Millipore--
Bax一抗----
Bcl2一抗----
CKIP-1一抗----
Caspase 3一抗----
cGAS一抗----
CD9一抗----
CD81一抗----
E-cadherin一抗----
GM130一抗----
Vimentin一抗----
TFAM一抗----
STING一抗----
TSG101一抗----
β-actin一抗----
HRP标记的山羊抗兔二抗Proteintech--
HRP标记的山羊抗小鼠二抗Proteintech--
Odyssey LI-COR扫描仪----
BeyoClick™ EdU细胞增殖试剂盒(Alexa Fluor 594)Beyotime--
CCK-8试剂Dojindo--
结晶紫Solarbio--
基质胶BD--
Transwell小室Corning--
超敏SP免疫组化试剂盒MXB Biotech--
CaseViewer 2.4软件3DHISTECH--
Triton X-100Beyotime--
MitoSOX™ Red线粒体超氧化物指示剂YEASEN--
MitoTracker™ Red CMXRos线粒体染料Invitrogen--
Acti-stain™ 488 鬼笔环肽DENVER--
川芎嗪Sigma-Aldrich--

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
OSCC细胞系(SCC25、CAL27)培养在含10% FBS和1%青霉素-链霉素的DMEM(高糖)或DMEM:F12中,HOIEC培养在KGM中。
阅读提示:参见Methods 2.2 Cell culture
细胞转染
siRNA转染浓度(50 nM),转染试剂GP-transfect-Mate;慢病毒构建稳定敲低使用5 ng/mL polybrene和2 μg/mL嘌呤霉素筛选7天。
阅读提示:参见Methods 2.7 Cell transfection
增殖检测
CCK-8实验中每孔接种2×10^3细胞,加入10 μL CCK-8试剂孵育1小时;EdU实验每孔接种1×10^4细胞,EdU孵育2小时。
阅读提示:参见Methods 2.10 EdU assay 和 2.11 CCK-8 assay
迁移和侵袭检测
迁移和侵袭实验使用Transwell小室,侵袭实验需包被Matrigel,细胞接种后迁移/侵袭24小时。
阅读提示:参见Methods 2.14 Migration and invasion assay
凋亡检测
流式细胞术检测凋亡时使用Annexin V-APC/PI或Annexin V-PE/7ADD试剂盒,细胞转染后48小时收集。
阅读提示:参见Methods 2.5 Flow cytometry
体内实验
使用5周龄雌性BALB/c裸鼠,皮下接种2×10^6 CAL27细胞(每组5只),肿瘤体积每周测量,第28天处死。
阅读提示:参见Methods 2.19 Cell-derived xenograft tumour model
机制验证
TMP处理浓度(10 μM)和时间(24小时或72小时),用于抑制TFAM降解。
阅读提示:参见Methods 2.21 Chemical drugs 和 2.17/2.18