富马酸二甲酯联合亚细胞毒性剂量顺铂通过谷胱甘肽限制和p53(再)激活使宫颈癌对铁死亡和凋亡敏感

Dimethyl fumarate combined with cisplatin at subcytotoxic doses sensitizes cervical cancer toward ferroptosis and apoptosis through GSH restriction and p53 (re)activation.

作者信息Carolina Punziano, Giuseppina Minopoli, Simona Romano, Laura Marrone, Katia Aquilano, Maria Lina Tornesello, Raffaella Faraonio
PMID41879427
期刊Mol Oncol
发布时间2026-03-25
DOI10.1002/1878-0261.70216

实验完整度

包含2D细胞模型、3D球体模型及分子机制验证(如western blot、RT-qPCR),但缺乏动物模型,证据层级相对有限。

主要模型

SiHa宫颈癌细胞系 C4I宫颈癌细胞系 SiHa和C4I来源的3D球体模型

重点核对

DMF浓度:100、150、200 μM 顺铂浓度:20、40、80 μM 处理时间:24、48、72小时(2D),96小时(3D) 铁死亡抑制剂Ferrostatin-1浓度:10 μM 细胞系:SiHa(HPV16阳性)、C4I(HPV18阳性)

摘要

宫颈癌是女性肿瘤相关死亡的主要原因之一。宫颈癌的化疗主要基于顺铂,但该药物疗效有限;因此,需要替代治疗方案。铁死亡代表一种新型的细胞死亡形式。在宫颈上皮中,铁死亡发生在乳头瘤病毒感染的早期肿瘤阶段,但在癌变过程中转变为逃避。联合治疗有潜力增强癌细胞死亡并克服耐药性的发展。在此,我们证明富马酸二甲酯(DMF),一种美国食品药品监督管理局(FDA)批准的抗炎药物,以剂量依赖性方式诱导宫颈癌细胞铁死亡,并在球体模型中抑制生长。与单独使用任一药物相比,DMF和顺铂联合处理显著降低细胞活力。在DMF/顺铂联合处理下,宫颈癌细胞发生谷胱甘肽耗竭和p53(再)激活,导致细胞通过铁死亡和凋亡两种方式死亡。我们发现p53介导的溶质载体家族7成员11(SLC7A11)/胱氨酸/谷氨酸转运体(xCT)表达和谷胱甘肽水平的下调。我们的结果表明,DMF和顺铂联合给药,通过靶向宫颈癌细胞对谷胱甘肽的依赖性并(再)激活p53,代表了一种有前景的抗癌治疗策略。

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
本研究旨在探讨DMF单独或与顺铂联合对宫颈癌细胞的抗肿瘤作用及其机制,特别是诱导铁死亡和凋亡的潜力。
核心机制
DMF与顺铂联合通过p53(再)激活抑制SLC7A11表达,导致谷胱甘肽耗竭,进而触发铁死亡和凋亡。同时,高剂量DMF(200 μM)通过抑制Nrf2-SLC7A11通路诱导铁死亡。
主要证据
主要证据来自2D细胞活力测定、3D球体生长抑制、GSH/MDA水平检测、脂质过氧化分析、RT-qPCR检测铁死亡相关基因(CHAC1、PTGS2、SAT1)、Western blot检测SLC7A11、Nrf2、p53、PARP-1等蛋白表达以及Caspase-3/7活性测定。
研究意义
研究为将DMF单独或与顺铂联合用于宫颈癌治疗提供了分子基础,提示这是一种值得探索的新治疗途径。

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

筛选铁死亡诱导剂对宫颈癌细胞活力的影响

评估已知铁死亡诱导剂(BSO、Erastin、RSL3、SAS)对宫颈癌细胞系(SiHa、C4I)的毒性作用。

使用CCK-8法检测不同浓度药物处理24小时后细胞活力变化,并观察3D球体模型的生长情况。

2

评估DMF对宫颈癌细胞增殖和活力的影响

确定DMF是否以剂量和时间依赖性方式抑制宫颈癌细胞增殖和活力。

用不同浓度DMF(100、150、200 μM)处理SiHa和C4I细胞,通过细胞计数、EdU掺入分析和CCK-8法评估增殖和活力;同时观察3D球体生长。

3

验证DMF诱导的细胞死亡类型为铁死亡

探讨DMF是否能诱导宫颈癌细胞发生铁死亡。

使用Annexin-V/PI染色分析细胞死亡,检测GSH和MDA水平,使用BODIPY探针检测脂质过氧化,并通过RT-qPCR检测铁死亡相关基因表达(CHAC1、PTGS2、SAT1)。

4

探究DMF调节SLC7A11表达的分子机制

研究DMF对SLC7A11表达的影响及其可能机制。

用DMF处理后,通过RT-qPCR和Western blot检测SLC7A11 mRNA和蛋白水平,并检测Nrf2蛋白积累。

5

评估DMF与顺铂联合对细胞活力的协同效应

确定亚细胞毒性剂量的DMF和顺铂联合是否增强对宫颈癌细胞的杀伤作用。

用DMF(100 μM)、顺铂(20 μM)单独或联合处理SiHa和C4I细胞,通过CCK-8法检测不同时间点的细胞活力,并在3D球体模型中验证。

6

分析联合处理对铁死亡和凋亡标志物的影响

探究DMF与顺铂联合诱导的细胞死亡是否同时涉及铁死亡和凋亡。

检测铁死亡相关基因表达、GSH/MDA水平、脂质过氧化、Caspase-3/7活性及PARP-1和Caspase-3的裂解。

7

阐明联合处理中SLC7A11下调的机制

研究DMF与顺铂联合导致SLC7A11表达下调的分子机制。

通过Western blot检测SLC7A11蛋白水平、Nrf2和ATF4蛋白积累、p53在细胞核和细胞质中的分布,以及p53靶基因(GADD45α和p21)的mRNA表达。

8

验证p53磷酸化在SLC7A11抑制中的作用

探讨p53在Ser15位点的磷酸化是否参与SLC7A11表达的抑制。

先用顺铂(20 μM)预处理24小时,再加入DMF(100 μM)6小时,检测p53(Ser15)磷酸化水平及SLC7A11蛋白表达。

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Microgem#PMSTVMSV
RPMI-1640培养基Thermo Fisher Scientific#31870-025
胎牛血清(FBS)Microgem#RM10432
青霉素-链霉素Microgem#PBSAVSMV
富马酸二甲酯Sigma-Aldrich#242926
柳氮磺胺吡啶Sigma-Aldrich#S0883
二甲基亚砜(DMSO)Applichem#A3672
顺铂Accord Healthcare--
细胞计数试剂盒-8ElabscienceE-CK-A362
甲基纤维素Sigma-Aldrich#M0512
磷酸盐缓冲液Microgem#TL1006
96孔圆底板S-BIO#MS-9096UZ
MDA比色检测试剂盒ElabscienceE-BC-K028-M
谷胱甘肽比色检测试剂盒InvitrogenEIAGSHC
Image-iT脂质过氧化检测试剂盒Invitrogen#C10445
μ-Slide 8孔载玻片ibidi#80826
Hoechst 33342染料Bio-Rad--
Click-iT EdU Alexa Fluor 488流式细胞术检测试剂盒Thermo Fisher Scientific--
MACSQuant Analyzer 10流式细胞仪Miltenyi Biotec--
TRIzol试剂Ambion#15596018
SensiFAST cDNA合成试剂盒Bio-Line-Aurogene#BIO-65054
SensiFAST SYBR No-ROX预混液Bio-Line-Aurogene#BIO-98020
RIPA裂解液----
硝酸纤维素膜Amersham#GE10600117
ECL化学发光试剂盒Euroclone#EMP011005
Caspase-3/7活性检测试剂盒ElabscienceE-CK-A383
Bio-Rad蛋白检测Bio-Rad--
ATF4抗体Santa Cruz Biotechnologysc-390063
Caspase-3抗体ElabscienceE-AB-60646
LAP2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-81610
Nrf2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-13032
p53抗体Santa Cruz Biotechnologysc-126
PARP-1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-8007
磷酸化p53(Ser15)抗体Cell Signaling#9284
磷酸化STAT3抗体Cell Signaling#D3A7
STAT3抗体Santa Cruz Biotechnologysc-8019
xCT/SLC7A11抗体Cell Signaling Technology#D2M7A

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、血清浓度、抗生素浓度、培养温度及CO2浓度
阅读提示:2.1 Cell cultures and reagents
药物处理
DMF浓度(100、150、200 μM),顺铂浓度(20、40、80 μM),处理时间(24、48、72小时)
阅读提示:2.2 Cell viability assay, 3.2 DMF inhibits proliferation, 3.4 Subcytotoxic concentrations
3D球体培养
初始细胞密度(500 cells/μL),甲基纤维素浓度(10%),培养时间(4天),处理时间(96小时)
阅读提示:2.3 Generation of 3D models
铁死亡验证
DMF浓度(100、200 μM),Ferrostatin-1浓度(10 μM),处理时间(6、14、48小时),检测指标(GSH、MDA、脂质过氧化、CHAC1/PTGS2/SAT1表达)
阅读提示:3.3 DMF at 200 μm induces ferroptosis
凋亡验证
DMF浓度(100 μM),顺铂浓度(20 μM),处理时间(24小时),检测指标(Caspase-3/7活性,PARP-1裂解)
阅读提示:3.5 Combination drives death pathways