协同靶向NF-κB增强Alisertib和Donafenib驱动的铁死亡在肝细胞癌治疗中的作用

Cooperative targeting of NF-κB enhances ferroptosis-driven HCC therapy with Alisertib and Donafenib.

作者信息Qiong Zhou, Rui Wang
PMID40881350
发布时间2025-08-13
DOI10.3389/fcell.2025.1637767

实验完整度

包含体外细胞实验(CCK-8、克隆形成、流式、ROS/铁/GSH检测)、转录组测序、ChIP、双荧光素酶报告基因、体内异种移植模型及PMA回补实验,多层次验证了NF-κB/NRF2通路机制。

主要模型

HCCLM3细胞系 Huh7细胞系 BALB/c小鼠皮下移植HCCLM3异种移植模型

重点核对

药物浓度:Alisertib 2.5 µM,Donafenib 10 µM(HCCLM3)或5 µM(Huh7) 处理时间:48小时用于细胞实验,24小时用于TEM 动物模型:雌性BALB/c小鼠,5-6周龄,皮下接种5×10^6 HCCLM3细胞 体内给药剂量:Donafenib 30 mg/kg,Alisertib 30 mg/kg PMA回补实验:体外100 nM处理24小时,体内300 μg/kg

摘要

背景:肝细胞癌(HCC)是全球癌症相关死亡的主要原因。它通常在晚期被诊断,这限制了治疗选择。尽管多纳非尼是晚期HCC的标准疗法,但其疗效常因治疗失败而降低。Alisertib,一种Aurora-A激酶抑制剂,在增强多纳非尼的细胞毒性作用方面显示出前景。本研究探讨了这两种药物的联合治疗效果。方法:通过CCK-8和集落形成实验评估协同细胞毒性。通过流式细胞术、脂质过氧化以及活性氧(ROS)、细胞内Fe2+和GSH/GSSG的测量来量化铁死亡激活。机制研究涉及NF-κB/p65定位的免疫荧光,以及蛋白质印迹、qPCR和双荧光素酶报告基因实验以评估蛋白质和基因表达。进行染色质免疫沉淀(ChIP)实验以分析NF-κB/p65与其内源启动子的结合。建立体内异种移植瘤以评估联合治疗的抗肿瘤疗效和潜在副作用,并通过组织学和免疫组织化学分析支持。结果:最佳协同浓度(Alisertib 2.5 µM + Donafenib 10 µM用于HCCLM3;5 µM用于Huh7)诱导了深刻的铁死亡级联反应,表现为ROS、脂质过氧化物和Fe2+积累升高,同时GSH耗竭。联合治疗有效抑制p65核转位,同时稳定IκBα,从而抑制NRF2介导的抗氧化转录。异种移植模型显示肿瘤体积显著减少,器官结构和血液学参数保持正常,证实了临床可转化性。结论:Alisertib被确定为Donafenib诱导的铁死亡的强效增强剂,通过抑制NF-κB/NRF2通路。这提出了一种通过抑制NF-κB靶向铁死亡的新型组合策略。需要进一步研究将这些有希望的结果转化为临床实践。

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
Alisertib能否通过抑制NF-κB信号通路增强Donafenib诱导的铁死亡,从而协同抑制肝细胞癌?
核心机制
Alisertib与Donafenib联合通过抑制p65磷酸化和核转位、稳定IκBα,下调NF-κB/NRF2通路,减少NRF2介导的抗氧化转录,从而增强铁死亡。
主要证据
体外实验显示联合处理增加ROS、脂质过氧化物、铁积累和GSH耗竭,并下调xCT、GPX4和NRF2;ChIP和双荧光素酶报告基因实验证实NF-κB/p65直接调控NRF2启动子;体内异种移植模型显示肿瘤体积显著减小,且PMA回补实验逆转了这些效应。
研究意义
该研究提出了一种通过抑制NF-κB靶向铁死亡的新型组合策略,可能为晚期HCC提供新的治疗选择,并改善患者预后。

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

药物协同效应评估

确定Alisertib和Donafenib的最佳协同浓度。

通过CCK-8和克隆形成实验评估细胞活力,使用SynergyFinder计算ZIP协同分数。

2

细胞死亡类型鉴定

确定联合治疗诱导的细胞死亡类型是否主要为铁死亡。

使用Fer-1、Z-VAD-FMK、3-MA、Nec-1和VX-765等抑制剂处理,检测细胞活力;通过流式细胞术测量Annexin V/PI染色。

3

铁死亡标志物检测

验证联合治疗诱导的铁死亡特征。

测量ROS(DCFH-DA和C11-BODIPY)、总铁含量、MDA、GSH/GSSG,并进行TEM观察线粒体形态。

4

转录组分析

识别联合治疗影响的关键通路和基因。

对HCCLM3细胞进行RNA-seq,鉴定差异表达基因,进行KEGG和ssGSEA富集分析。

5

NF-κB通路验证

验证联合治疗对NF-κB信号通路的影响。

Western blot检测p65、p-p65、IκBα、p-IκBα水平;免疫荧光检测p65核转位;细胞质/核分离实验。

6

转录调控机制验证

验证NF-κB/p65对NRF2转录的直接调控。

双荧光素酶报告基因实验检测NRF2启动子活性;ChIP-qPCR检测p65在NRF2启动子上的结合。

7

体内抗肿瘤疗效评估

评估联合治疗在体内的抗肿瘤效果和安全性。

建立HCCLM3皮下异种移植模型,给予单药或联合治疗,测量肿瘤体积、体重、器官指数、血液生化指标和组织病理学。

8

机制回补验证

验证NF-κB激活是否能逆转联合治疗的抗肿瘤和铁死亡效应。

在体外和体内实验中加入PMA激活NF-κB,检测铁死亡标志物、细胞活力和肿瘤生长变化。

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GibcoC11995500BT
胎牛血清ExCell BiotechFSP500
青霉素/链霉素NCM BiotechC100C5
多纳非尼MedChemExpress (MCE)HY-10201S
阿利塞替MedChemExpress (MCE)HY-10971
Ferrostatin-1MedChemExpress (MCE)HY-100579
Z-VAD-FMKSelleck ChemicalsS7023
3-甲基腺嘌呤Selleck ChemicalsS2767
坏死抑素-1Selleck ChemicalsS8037
Belnacasan (VX-765)Selleck ChemicalsS2228
佛波酯Selleck ChemicalsS7791
二甲基亚砜Sigma-Aldrich--
蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物NCM BiotechP002
核质蛋白提取试剂盒KGI BiotechnologyKGB5302
BCA蛋白定量试剂盒Epizyme Biomedical TechnologyZJ102
5×上样缓冲液Epizyme Biomedical TechnologyLT103
PVDF膜Merck Millipore--
增强化学发光检测试剂NCMP10060
RNAex Pro试剂Accurate BiologyAG21101
SteadyPure RNA提取试剂盒Accurate BiologyAG21024
Evo M-MLV反转录预混液Accurate BiologyAG11706
SYBR Green预混液Accurate BiologyAG11718
QuantStudio 1实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
抗p65抗体Cell Signaling Technology#8242
Alexa Fluor® 488标记山羊抗兔IgGJackson ImmunoResearch Laboratories--
DAPIBeyotimeC1002
固定液ServicebioG1102
CCK-8试剂盒BiosharpBS350
Annexin V/PI凋亡检测试剂盒KeyGENKGA1102
EdU检测试剂盒BeyotimeC0078
C11-BODIPY 581/591探针Elabscience--
DCFH-DA探针Elabscience--
铁检测试剂盒ElabscienceE-BC-K880-M
谷胱甘肽检测试剂盒ElabscienceE-BC-K097-M
丙二醛比色检测试剂盒ElabscienceE-BC-K028-M
Trizol试剂Invitrogen--
双荧光素酶报告基因检测系统Promega--
ChIP-IT® Express酶法试剂盒Active Motif--

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、培养基、FBS浓度、抗生素浓度、培养条件
阅读提示:Materials and methods中的Cell culture
药物处理
药物浓度(Alisertib 2.5 µM, Donafenib 10 µM或5 µM)、处理时间(48小时)
阅读提示:Materials and methods中的Chemicals and reagents及Results中Figure 1、2
细胞死亡类型鉴定
抑制剂浓度(Fer-1 10 µM等)、处理时间
阅读提示:Materials and methods中的Cell death and cell death manner assessment
铁死亡标志物检测
检测试剂盒、探针、处理方法、时间点
阅读提示:Materials and methods中的LPO and cytosolic ROS assay, Total iron content determination, Total glutathione determination, MDA assay
Western blot
抗体信息、蛋白上样量、PVDF膜厚度、封闭液
阅读提示:Materials and methods中的Western blotting
RT-qPCR
引物序列、cDNA用量、qPCR试剂、仪器
阅读提示:Materials and methods中的RNA extraction and RT-qPCR及补充表S2
RNA-seq
细胞处理、RNA提取方法、测序平台
阅读提示:Materials and methods中的RNA sequencing
ChIP
抗体、试剂盒、引物序列
阅读提示:Materials and methods中的Chromatin immunoprecipitation (ChIP) assay
体内实验
小鼠品系、年龄、性别、接种细胞数、给药剂量、给药方式、治疗周期、样本量
阅读提示:Materials and methods中的Xenograft mouse tumor model及Figure 4A