头颈部鳞状细胞癌中的坏死性凋亡:临床病理相关性及体外细胞模型的特征描述

Necroptosis in head and neck squamous cell carcinoma: characterization of clinicopathological relevance and in vitro cell model.

作者信息Jingyuan Li, Sihui Huang, Lijuan Zeng, Kan Li, Le Yang, Siyong Gao, Chenyu Guan, Sien Zhang, Xiaomei Lao, Guiqing Liao, Yujie Liang
PMID32444644
发布时间2020-05-22
DOI10.1038/s41419-020-2538-5

实验完整度

研究包含患者组织免疫组化、WB分析及预后生存分析,并利用细胞系、抑制剂、基因敲除/过表达建立和验证坏死性凋亡模型,涵盖体外功能与机制验证。

主要模型

SCC25和FaDu HNSCC细胞系 HNSCC患者组织样本 HT29结直肠癌细胞系(阳性对照)

重点核对

TSZ处理浓度:TNF-α 30 ng/ml、Smac mimetic 1 μM、zVAD-fmk 50 μM(SCC25)或100 μM(FaDu) TSZ处理时间:SCC25 24小时,FaDu 48小时 坏死性凋亡抑制:Nec-1 10 μM,GSK'872 5 μM,NSA 1 μM MLKL敲低慢病毒载体psi-LVRU6P-MLKL,puromycin筛选浓度1-2 μg/ml DAMP收集:SCC25 TSZ处理8小时,FaDu 24小时后换液再培养8或12小时

摘要

坏死性凋亡是一种最近发现的程序性细胞死亡形式,具有坏死样形态。然而,其在头颈部鳞状细胞癌中的存在及潜在影响仍未知。本研究旨在揭示HNSCC中坏死性凋亡的状态及其临床病理相关性,并建立体外模型。我们首先分析了HNSCC患者组织中p-MLKL、MLKL和肿瘤坏死水平及其与临床病理特征的相关性。结果表明,大约一半的肿瘤坏死可归因于坏死性凋亡,且坏死性凋亡程度是患者总生存期和无进展生存期的独立预后标志物。随后,我们在两种HNSCC细胞系中使用TNF-α、Smac mimetic和zVAD-fmk联合处理建立并彻底验证了坏死性凋亡的体外模型。最后,我们采用该模型,证明坏死性凋亡可通过释放损伤相关分子模式促进HNSCC细胞的迁移和侵袭。总之,我们的研究首次揭示了HNSCC中的坏死性凋亡状态,并在两种HNSCC细胞系中提供了一种新的坏死性凋亡体外模型。此外,我们的结果表明坏死性凋亡可能是HNSCC中潜在的癌症促进因子。本研究可为未来HNSCC中坏死性凋亡的研究奠定基础。

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
HNSCC中是否存在坏死性凋亡?其临床病理相关性及对肿瘤行为的影响如何?
核心机制
坏死性凋亡通过释放DAMPs(特别是IL-1β)促进HNSCC细胞的迁移和侵袭。
主要证据
在SCC25和FaDu细胞中,TSZ诱导的坏死性凋亡产生DAMPs,处理正常HNSCC细胞后显著增强其迁移和侵袭能力(Transwell实验),而抑制坏死性凋亡或敲低MLKL后该效应消失;ELISA显示IL-1β在坏死性凋亡组显著升高。
研究意义
研究首次揭示HNSCC中坏死性凋亡状态,提供了坏死性凋亡细胞模型,并提示坏死性凋亡可能是潜在的肿瘤促进因子,为未来研究奠定基础。

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

患者组织中坏死性凋亡标志物检测

评估HNSCC患者肿瘤组织中坏死性凋亡的存在及程度

对191例HNSCC患者肿瘤及癌旁组织进行免疫组化染色检测p-MLKL、MLKL表达,并与H&E染色对照评估坏死形态。

2

坏死性凋亡贡献定量及预后分析

量化坏死性凋亡在肿瘤坏死中的比例,并分析其与患者预后的关系

对40例患者的连续切片进行p-MLKL和H&E染色,计数坏死灶;对191例患者进行Kaplan-Meier生存分析和Cox回归分析。

3

TSZ诱导HNSCC细胞坏死性凋亡模型建立与验证

在HNSCC细胞系中诱导并验证坏死性凋亡

用TSZ处理SCC25和FaDu细胞,通过PI染色、Western blot检测p-MLKL、cleaved caspase-3,AO-PI染色和TEM观察形态,并使用Nec-1、GSK'872、NSA抑制验证通路。

4

MLKL表达水平对TSZ敏感性的影响

验证MLKL是否为TSZ诱导坏死性凋亡的关键执行分子

构建MLKL敲低和过表达稳定细胞系,检测TSZ处理后p-MLKL水平及细胞死亡率。

5

坏死性凋亡DAMPs对细胞迁移和侵袭的影响

探讨坏死性凋亡释放的DAMPs是否促进HNSCC细胞迁移和侵袭

收集TSZ处理后的条件培养基,处理正常SCC25、FaDu及TSZ不敏感细胞,通过Transwell实验检测迁移和侵袭能力,并ELISA检测DAMPs浓度。

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/F12 1:1培养基Gibco--
MEM培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
氢化可的松Solarbio--
肿瘤坏死因子-αPeproTech--
Smac模拟物AT-406Selleck Chemicals--
zVAD-fmkSelleck Chemicals--
Necrostatin-1Selleck Chemicals--
GSK'872Selleck Chemicals--
坏死磺酰胺Selleck Chemicals--
抗RIP1抗体Cell Signaling Technology3493
抗p-RIP1抗体Cell Signaling Technology44590
抗RIP3抗体Cell Signaling Technology13526
抗p-RIP3抗体Cell Signaling Technology93654
抗cleaved caspase-3抗体Cell Signaling Technology9661
抗β-actin抗体Cell Signaling Technology12620
抗MLKL抗体Abcamab184718
抗磷酸化MLKL抗体Abcamab187091
抗GAPDH抗体CWBIOCW0100M
碘化丙啶BD Biosciences--
吖啶橙Solarbio--
RIPA裂解液Beyotime--
BCA蛋白测定试剂盒CWBIO--
PVDF膜Millipore--
Immobilon ECL Ultra Western HRP底物Millipore--
GeneGnome XRQ系统Syngene--
嘌呤霉素----
RNAzol试剂Molecular Research Center--
NanoDrop2000分光光度计Thermo Fisher Scientific--
PrimeScript RT试剂盒Takara--
SYBR PrimeScript RT-PCR试剂盒Roche--
psi-LVRU6P-MLKL质粒GeneCopoeia--
Lenti-Pac FIV表达包装试剂盒GeneCopoeia--
CCK-8细胞计数试剂盒Dojindo--
Matrigel基质胶BD Biosciences--
人IL-1β ELISA试剂盒NeoBioscience--
人IL6 ELISA试剂盒NeoBioscience--
人IL8 ELISA试剂盒NeoBioscience--
人HMGB1 ELISA试剂盒Telenbiotech--
Cytoflex流式细胞仪Beckman Coulter--
JEM-1400透射电子显微镜JEOL--
Axio显微镜Zeiss--

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
患者组织样本
患者来源、手术时间、是否术前治疗、伦理审批号
阅读提示:Methods and materials: Patients and tissue samples
免疫组化
抗原修复条件、抗体浓度、评分标准
阅读提示:Methods and materials: Immunohistochemistry
细胞培养
细胞系来源、培养基、FBS浓度、氢化可的松浓度
阅读提示:Methods and materials: Cell culture and reagents
TSZ处理
TNF-α、Smac mimetic、zVAD-fmk浓度,处理时间
阅读提示:Methods and materials: Induction/inhibition of necroptosis
坏死性凋亡抑制
Nec-1、GSK'872、NSA浓度
阅读提示:Methods and materials: Induction/inhibition of necroptosis
DAMP收集
处理时间、换液时间、收集时间、离心条件
阅读提示:Methods and materials: Collection of DAMPs
Transwell实验
细胞种密度、趋化时间、基质胶浓度
阅读提示:Methods and materials: Transwell migration and invasion assay