MUC1-C是人类癌细胞中MICA/B NKG2D配体和外泌体分泌的主调控因子

MUC1-C is a master regulator of MICA/B NKG2D ligand and exosome secretion in human cancer cells

作者信息Yoshihiro Morimoto, Nami Yamashita, Tatsuaki Daimon, Haruka Hirose, Shizuka Yamano, Naoki Haratake, Satoshi Ishikawa, Atrayee Bhattacharya, Atsushi Fushimi, Rehan Ahmad, Hidekazu Takahashi, Olga Dashevsky, Constantine Mitsiades, Donald Kufe
PMID36754452
发布时间2023-02
DOI10.1136/jitc-2022-006238

实验完整度

包含体外细胞实验、遗传和药理靶向、ChIP、ELISA、外泌体分离与表征、NK杀伤实验等多个独立证据层级,并包含功能验证和机制验证。

主要模型

RKO和COLO 201结直肠癌细胞系 BT-549三阴性乳腺癌细胞系 H1975非小细胞肺癌细胞系 DU-145前列腺癌细胞系

重点核对

MUC1-C沉默或抑制后MICA/B表达变化(qRT-PCR、免疫印迹、流式细胞术) MUC1-C→NF-κB通路对EZH2和DNMT的调控(ChIP、qRT-PCR) MUC1-C与ERp5相互作用影响MICA/B脱落(免疫共沉淀、ELISA) MUC1-C与RAB27A相互作用影响外泌体分泌(免疫共沉淀、外泌体分析) NK细胞杀伤实验(不同效靶比、抗NKG2D抗体阻断)

摘要

背景 MUC1-C蛋白在哺乳动物中进化以保护屏障组织免受稳态丧失;然而,MUC1-C与慢性炎症相关,促进肿瘤发生。癌症中MUC1-C的异常表达与肿瘤微环境中T细胞的耗竭和功能障碍有关。相比之下,MUC1-C在调节自然杀伤(NK)细胞功能中的参与尚不清楚。 方法 在癌细胞中对MUC1-C进行遗传和药理学靶向,以评估对MHC I类链相关多肽A(MICA)和MICB配体的细胞内和细胞表面表达的影响。分析了MICA/B启动子的H3K27和DNA甲基化。通过ELISA测定MICA/B的脱落。通过免疫共沉淀和直接结合研究评估MUC1-C与ERp5和RAB27A的相互作用。分离外泌体用于分泌分析。纯化的NK细胞用于检测对癌细胞靶标的杀伤作用。 结果 我们的研究表明,MUC1-C抑制激活NK组2D受体的MICA和MICB配体的表达。我们显示,炎症性MUC1-C→NF-κB通路驱动zeste homolog 2增强子介导和DNMT介导的MICA和MICB启动子区域的甲基化。通过遗传学和药理学靶向MUC1-C与GO-203抑制剂可诱导细胞内和细胞表面MICA/B表达,但不影响MICA/B的切割。机制上,MUC1-C调节ERp5硫醇氧化还原酶,该酶是MICA/B蛋白酶消化和脱落所必需的。此外,MUC1-C与RAB27A蛋白相互作用,该蛋白是外泌体形成和分泌所必需的。因此,靶向MUC1-C显著抑制了表达MICA/B的外泌体的分泌。结合这些结果,我们表明靶向MUC1-C可促进NK细胞介导的杀伤。 结论 这些发现揭示了MUC1-C赋予癌细胞逃避NK细胞识别和破坏的多效机制。

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
MUC1-C是否调控NKG2D配体(MICA/B)的表达和脱落,以及外泌体分泌,从而影响NK细胞介导的肿瘤杀伤?
核心机制
MUC1-C通过激活NF-κB通路促进EZH2介导的H3K27甲基化和DNMT介导的DNA甲基化,表观遗传抑制MICA和MICB基因表达;同时,MUC1-C与ERp5相互作用促进MICA/B脱落,并与RAB27A相互作用促进外泌体分泌,共同抑制NK细胞识别和杀伤。
主要证据
在多种癌细胞系中,沉默或抑制MUC1-C(GO-203)可上调MICA/B表达,降低MICA/B脱落,抑制外泌体分泌,并增强NK细胞杀伤。
研究意义
这些发现将MUC1-C确定为增强NK细胞介导抗肿瘤活性的潜在靶点,为免疫治疗提供新策略。

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

验证MUC1-C对MICA/B表达的影响

确定MUC1-C是否调控NKG2D配体MICA/B的表达。

通过shRNA沉默或GO-203抑制MUC1-C,检测MICA/B mRNA和蛋白表达,以及细胞表面表达。

2

解析MUC1-C调控MICA/B的表观遗传机制

探讨MUC1-C是否通过表观遗传修饰抑制MICA/B启动子。

ChIP检测EZH2结合和H3K27me3水平,检测DNMT表达,并使用EZH2抑制剂GSK343和DNMT抑制剂地西他滨处理。

3

验证MUC1-C对MICA/B脱落的影响

确定MUC1-C是否调控MICA/B的蛋白水解脱落。

使用ELISA检测培养上清中可溶性MICA/B水平,免疫共沉淀检测MUC1-C与ERp5的相互作用。

4

验证MUC1-C对外泌体分泌的影响

确定MUC1-C是否调控外泌体分泌,特别是MICA/B阳性外泌体的分泌。

通过TEM和DLS表征外泌体,免疫印迹检测外泌体标志物(CD9、CD63、CD81)和MICA/B,免疫共沉淀检测MUC1-C与RAB27A相互作用。

5

评估MUC1-C抑制对NK细胞杀伤的影响

确定靶向MUC1-C是否能增强NK细胞对肿瘤细胞的杀伤。

将GO-203处理或MUC1-C沉默的肿瘤细胞与NK细胞共培养,检测杀伤率,并使用抗NKG2D抗体验证特异性。

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
RKO细胞ATCC--
HCT116细胞ATCC--
BT-549细胞ATCC--
COLO 201细胞ATCC--
H1975细胞ATCC--
DU145细胞ATCC--
EMEM培养基Thermo Fisher Scientific--
McCoy's改良培养基Thermo Fisher Scientific--
RPMI1640培养基Thermo Fisher Scientific--
胎牛血清GEMINI Bio-Products--
MycoAlert支原体检测试剂盒Lonza--
去除CD3的外周血单个核细胞Stem Cell Kit--
淋巴细胞分离液Stem Cell Kit--
SCGM培养基----
白细胞介素-2----
谷氨酰胺补充剂----
抗CD56-APC抗体Miltenyi Biotec#130-113-872
抗CD3-FITC抗体Miltenyi Biotec#130-098-162
MUC1短发夹RNASigmaTRCN0000122938
MUC1短发夹RNA#2SigmaTRCN0000430218
NF-κB短发夹RNASigmaTRCN0000014687
pLKO-tet-puro载体Addgene#21915
pIRESpuro2载体----
多西环素Millipore Sigma--
RNeasy Plus微型试剂盒Qiagen--
TruSeq链特异性mRNA文库制备试剂盒Illumina--
Trizol试剂Thermo Fisher Scientific--
High Capacity cDNA逆转录试剂盒Applied Biosystems--
Power SYBR Green PCR预混液Applied Biosystems--
CFX96实时荧光定量PCR仪BIO-RAD--
抗MUC1-C抗体Thermo Fisher ScientificHM-1630-P1ABX
抗MICA抗体Abcamab150355
抗MICB抗体Cell Signaling Technology77296S
抗β-肌动蛋白抗体Sigma-AldrichA5441
抗CD9抗体Cell Signaling Technology13174S
抗CD63抗体Abcamab59479
抗CD81抗体Cell Signaling Technology56039S
抗ERp5抗体Proteintech18323-1-AP
抗RAB27A抗体Cell Signaling Technology69295S
Alexa Fluor 488偶联的抗MICA抗体R&D SystemsFAB1300G
Alexa Fluor 488偶联的抗MICB抗体R&D SystemsFAB1599G
IgG2B同型对照抗体R&D SystemsIC0041G
抗HLA-E抗体BioLegend342603
抗HLA-ABC抗体BD Biosciences555552
IgG1同型对照抗体BD Biosciences555748
eBioscience 7-AAD活力染色液Invitrogen00-6993-50
MACSQuant Analyzer 10流式细胞仪Miltenyi Biotec--
FlowJo V.10.6.2软件BD Biosciences--
Covaris E220超声破碎仪Covaris--
抗EZH2抗体Cell Signaling Technology#5246S
抗H3K27me3抗体Cell Signaling Technology#9733S
CFX384实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--
抗MICA抗体Thermo Fisher ScientificPA5-35346
抗MICB抗体Novus BiologicalsNBP2-56506
Alexa Fluor 488标记的山羊抗兔IgG H和LAbcam--
Invitrogen ProLong Gold抗淬灭封片剂(含DAPI)Invitrogen--
Leica THUNDER三维细胞培养显微镜Leica--
6孔超低吸附培养板Corning Life Sciences--
DMEM/F12 50/50培养基Corning Life Sciences--
表皮生长因子Millipore Sigma--
碱性成纤维细胞生长因子Millipore Sigma--
B27补充剂Gibco--
人MICA DuoSet ELISA试剂盒R&D SystemsDY1300
人MICB DuoSet ELISA试剂盒R&D SystemsDY1599
总外泌体分离试剂Thermo Fisher Scientific4478359
JEOL 1400透射电子显微镜JEOL--
Gatan Orius SC1000数字CCD相机Gatan--
DynaPro Plate Reader III动态光散射仪Wyatt Technology--
GO-203抑制剂----
GSK343抑制剂----
地西他滨----
抗NKG2D抗体Thermo Fisher Scientific--
Cell Titer Glow试剂PromegaG9241
BioTek Synergy 2酶标仪BioTek--

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
细胞系来源和培养基、FBS浓度、抗生素使用(如青霉素/链霉素)、胰岛素(BT-549)
阅读提示:Methods: Cell culture
基因沉默和过表达
shRNA序列、DOX浓度(500 ng/mL)、处理时间(7天)、筛选浓度(嘌呤霉素1-2 µg/mL)
阅读提示:Methods: Gene silencing and overexpression
RNA-seq
RNA提取方法和测序平台、比对和差异表达分析参数
阅读提示:Methods: RNA-seq
qRT-PCR
引物序列、PCR条件
阅读提示:Methods: qRT-PCR; 补充表S1
免疫印迹
抗体稀释比例、裂解液制备
阅读提示:Methods: Immunoblot analysis
流式细胞术
抗体克隆、稀释度、孵育时间(30分钟)、7-AAD染色、仪器设置
阅读提示:Methods: Flow cytometry
ChIP
交联时间(5分钟)、超声条件(Covaris)、抗体(EZH2、H3K27me3)、qPCR引物
阅读提示:Methods: Chromatin immunoprecipitation (ChIP) studies; 补充表S2
药物处理
GO-203浓度(5 μM)和处理时间(3天);GSK343浓度(5 μM)和处理时间(6天);DEC浓度(5 μM)和处理时间(5天)
阅读提示:Results: 对应段落;Methods: 药物处理未单列,但在结果和图表中描述
ELISA
试剂盒型号、上清收集时间(3天)
阅读提示:Methods: Detection of soluble MICA/B by ELISA
外泌体分离和表征
外泌体分离试剂、上清体积(18 mL)、培养基(含去外泌体FBS)、培养时间(3天)、TEM和DLS参数
阅读提示:Methods: Isolation and characterization of exosomes
NK杀伤实验
NK细胞来源和扩增条件、效靶比、共培养时间(24小时)、检测方法(Cell Titer Glow)、复孔数(6个)
阅读提示:Methods: NK cell killing assays
肿瘤球培养
细胞数量(3000)、培养板(超低吸附6孔板)、培养基和因子浓度
阅读提示:Methods: Tumorsphere culture