一种海洋来源的小分子通过ER stress-CHOP途径诱导三阴性乳腺癌免疫原性细胞死亡

A marine-derived small molecule induces immunogenic cell death against triple-negative breast cancer through ER stress-CHOP pathway.

作者信息Haiyan Wen, Yinxian Zhong, Yuping Yin, Kongming Qin, Liang Yang, Dan Li, Wulin Yu, Chenjie Yang, Zixin Deng, Kui Hong
PMID35541893
发布时间2022-04-11
DOI10.7150/ijbs.70975

实验完整度

包含体外细胞实验、体内动物模型(异种移植和同系模型)、转录组学分析以及免疫检测,并进行了机制验证(如si-CHOP敲低和体外疫苗实验)。

主要模型

MDA-MB-231细胞系 MDA-MB-468细胞系 4T1细胞系 BALB/c小鼠4T1原位乳腺癌模型

重点核对

MHO7处理浓度:1-3 µM(体外) MHO7给药剂量:10、30、60 mg/kg(体内,腹腔注射) 阳性对照:阿霉素(DOX)2 µM(体外)或2.5、5 mg/kg(体内) si-CHOP敲低验证CHOP在凋亡中的作用 NAC(4 mM)预处理验证ROS在ER应激和凋亡中的作用

摘要

尽管三阴性乳腺癌(TNBC)是所有乳腺癌中最难治的亚型,但已显示其比其他亚型具有更高的免疫浸润。我们鉴定了海洋来源的小分子MHO7,它通过内质网(ER)应激-C/EBP同源蛋白(CHOP)途径作为有效的免疫原性细胞死亡(ICD)诱导剂,用于治疗TNBC。MHO7在IC50为0.96-1.75 µM时对TNBC细胞产生细胞抑制和细胞毒性作用,并在60 mg/kg剂量下以约80%的抑制率抑制肿瘤生长。在4T1细胞荷瘤小鼠中,30 mg/kg MHO7抑制肺转移,疗效为70.26%。转录组分析显示,MHO7改变了内质网中与核糖体和蛋白质过程相关基因的转录。MHO7还触发活性氧(ROS)生成并减弱谷胱甘肽(GSH)水平,通过PERK/eIF2α/ATF4/CHOP途径导致过度氧化应激和ER应激,进而导致细胞凋亡。ER应激和ROS产生促进了TNBC细胞释放ICD相关的危险相关分子模式(DAMPs),在体内激活免疫反应,如抗肿瘤细胞因子(如IL-6、IL-1β、IFN-γ和TNF-α)的释放、CD86+和MHC-II树突状细胞以及CD4+和CD8+ T细胞的增加以及调节性T细胞(Tregs)的减少所示。这些结果表明,MHO7触发强烈的应激反应以放大肿瘤免疫原性并诱导强烈的免疫反应。这种协同效应抑制了TNBC中原发性乳腺癌的生长和自发转移,为TNBC治疗提供了新策略。

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
海洋来源小分子MHO7是否能够通过诱导免疫原性细胞死亡(ICD)来治疗三阴性乳腺癌(TNBC),其潜在机制是什么?
核心机制
MHO7通过PERK/eIF2α/ATF4/CHOP途径诱导内质网应激,同时促进ROS生成,导致氧化应激、ER应激介导的凋亡以及DAMPs释放,从而激活抗肿瘤免疫反应。
主要证据
体外实验显示MHO7抑制TNBC细胞增殖并诱导凋亡;体内实验中,MHO7抑制肿瘤生长和肺转移。RNA-seq和Western blot证实ER应激和ROS通路参与。免疫检测显示MHO7激活DC和T细胞,减少Tregs。疫苗实验证明MHO7处理的细胞能诱导ICD。
研究意义
该研究揭示MHO7通过诱导ICD提供了一种治疗TNBC的新策略,可能适用于高免疫浸润的癌症。

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

体外抗肿瘤活性评估

评估MHO7对TNBC细胞增殖的抑制作用

使用CCK-8实验检测不同浓度MHO7处理不同时间后细胞活力,并计算IC50。

2

细胞凋亡检测

评估MHO7是否诱导TNBC细胞凋亡

使用Annexin V-FITC/PI双染法结合流式细胞术检测MHO7处理后细胞凋亡率。

3

转录组学分析

探索MHO7处理下TNBC细胞的转录组变化

对MHO7处理的MDA-MB-231细胞进行RNA-seq,分析差异表达基因及通路富集。

4

内质网应激和细胞周期检测

验证MHO7是否诱导内质网应激和细胞周期阻滞

通过qRT-PCR和Western blot检测ER应激标记物(如BiP, p-PERK等)表达,并用流式细胞术检测细胞周期分布。

5

CHOP敲低验证

验证CHOP在MHO7诱导凋亡中的作用

使用siRNA敲低CHOP表达,然后检测凋亡相关蛋白表达和细胞凋亡率。

6

氧化应激检测

评估MHO7是否诱导ROS生成和氧化应激

使用DCFH-DA探针检测ROS水平,并使用试剂盒检测GSH/GSSG比率。

7

DAMPs释放检测

验证MHO7是否诱导DAMPs释放

通过免疫荧光检测CRT和HMGB1的分布,Western blot检测膜和胞浆中的CRT和HSP70,以及检测ATP释放。

8

体内抗肿瘤疗效评估

评估MHO7在体内对肿瘤生长和转移的抑制作用

建立MDA-MB-231异种移植和4T1原位乳腺癌模型,使用不同剂量MHO7或与DOX联合治疗,测量肿瘤体积和重量,并分析转移灶。

9

免疫应答评估

评估MHO7治疗后的免疫激活情况

通过流式细胞术分析脾脏中DC和T细胞的亚群,ELISA检测血清中细胞因子水平。

10

疫苗实验

验证MHO7诱导的ICD在体内的免疫原性

用MHO7处理的4T1细胞作为疫苗注射到小鼠左侧,右侧再接种未处理肿瘤细胞,观察肿瘤生长和生存。

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
杜氏改良Eagle培养基Gibco--
RPMI-1640培养基Gibco--
胎牛血清AusGeneX--
青霉素Gibco--
链霉素Gibco--
CCK-8试剂盒Dojindo--
分光光度计TECANInfinite 200 PRO
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒BD Biosciences--
PI/RNase染色缓冲液BD Biosciences--
流式细胞仪Beckman CoulterCytoFLEX
RNA样品总RNA提取试剂盒TIANGEN BIOTECH--
RNA Nano 6000检测试剂盒Agilent Technologies--
生物分析仪2100系统Agilent Technologies--
HiScript III-RT SuperMix qPCR逆转录预混液Vazyme--
Taq Pro通用SYBR qPCR预混液Vazyme--
NEBNext Ultra RNA文库制备试剂盒NEB--
RIPA裂解液----
蛋白酶抑制剂混合物----
BCA蛋白定量试剂盒Servicebio--
PVDF膜Millipore--
ECL化学发光系统biosharp--
N-乙酰半胱氨酸Shanghai yuanye Bio-Technology--
活性氧检测试剂盒(DCFH-DA)Beyotime--
ATP检测试剂盒Beyotime--
膜和胞浆蛋白提取试剂盒Beyotime--
JC-1染料MedChemExpress--
Fluo-4 AM钙离子探针----
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
Alexa Fluor 488或cy3偶联的二抗----
DAPI染色液----
牛血清白蛋白Biofroxx4240
ELISA试剂盒Neobioscience Technology--
7-AAD染色液BD Biosciences559925
CD16/CD32抗体BD Biosciences553141
APC-Cy7标记CD45抗体BD Biosciences557659
小鼠T淋巴细胞亚群抗体混合物BD Biosciences558391
PE标记CD86抗体BD Biosciences561963
PE-Cy7标记CD11c抗体BD Biosciences561022
APC标记MHC-II抗体BD Biosciences562367
APC标记FOXP3抗体BD Biosciences560401
eBioscience FOXP3/转录因子染色缓冲液套装Thermo Fisher Scientific00-5523-00
抗兔IgG二抗ProteintechSA00001-2
抗鼠IgG二抗ProteintechSA00001-1
阿霉素盐酸盐MedChem ExpressHY-15142
β-微管蛋白抗体Affinity BiosciencesAF7011
p-PERK抗体Affinity BiosciencesDF7576
p-eIF2α抗体Affinity BiosciencesAF3087
ATF4抗体Affinity BiosciencesDF6008
CHOP抗体Affinity BiosciencesDF6025
HSP70抗体Affinity BiosciencesAF5466
Bax抗体Affinity BiosciencesAF0120
Cleaved-Caspase 3抗体Affinity BiosciencesAF7022
β-actin抗体Proteintech20536-1-AP
BCL2抗体Proteintech12789-1-AP
caspase 3抗体Proteintech19677-1-AP
HMGB1抗体Proteintech66525-1-Ig
CRT抗体Proteintech10292-1-AP
ATP1A1抗体Proteintech14418-1-AP
Ki67抗体ServicebioGB111141
BiP抗体ABclonal TechnologyA4908
CD8α抗体ZEN-BIOSCIENCE383302
FOXP3抗体Abcamab215106
Image-Pro Plus 6.0软件Media Cybernetics--
Image J 1.8.0软件----

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
体外细胞实验
细胞系来源、培养条件、MHO7浓度和处理时间
阅读提示:Methods中的Cell culture和Cell viability assay部分
体内异种移植模型
动物品系、细胞接种数量、MHO7和DOX剂量、给药途径和频率
阅读提示:Methods中的Animal experiments部分及Fig. 1D-E图注
体内原位模型
4T1细胞接种数量、MHO7和DOX剂量、给药途径和频率
阅读提示:Methods中的Animal experiments部分及Fig. 5A-C图注
免疫应答检测
脾脏细胞制备、流式细胞术抗体组合、检测时间点
阅读提示:Methods中的Immune response detection部分及Fig. 6C-J图注
疫苗实验
MHO7处理细胞浓度和时间、疫苗细胞数量、接种部位和挑战接种时间
阅读提示:Methods中的Animal experiments部分及Fig. 7E-H图注