阻断BCL-XL可在不依赖BIM状态的情况下克服BCL2+淋巴恶性肿瘤对维奈托克的耐药性

Blockage of BCL-XL overcomes venetoclax resistance across BCL2+ lymphoid malignancies irrespective of BIM status

作者信息Alexandra Dolnikova, Dmitry Kazantsev, Magdalena Klanova, Eva Pokorna, Dana Sovilj, Cristina Daniela Kelemen, Liliana Tuskova, Eva Hoferkova, Marek Mraz, Karel Helman, Nikola Curik, Katerina Machova Polakova, Ladislav Andera, Marek Trneny, Pavel Klener
PMID38713893
期刊Blood Adv
发布时间2024-07-09
DOI10.1182/bloodadvances.2024012906

实验完整度

包含细胞系和原代样本的体外药物协同实验、基因敲除和转基因回补的功能验证、免疫沉淀机制研究,以及细胞系和患者来源异种移植模型的体内治疗实验。

主要模型

淋巴瘤和白血病细胞系:包括MCL、DLBCL、ALL等(如HBL-2、MAVER-1、JEKO-1、MINO等) 患者来源的原代淋巴瘤和白血病细胞 细胞系来源的移植瘤模型(如HBL-2、MAVER-1等) 患者来源的异种移植瘤模型(如MCL、DLBCL、B-ALL、T-ALL等)

重点核对

VEN和A1155463的浓度范围及联合给药方案 BCL-XL、BIM、BAX和BAK的表达状态 细胞系来源和患者样本类型 体内实验的给药方案(VEN 100 mg/kg口服,A1155463 10 mg/kg腹腔注射,4天用药/3天停药) CD40L共培养条件(HS5-CD40L)

摘要

维奈托克(VEN),一种B细胞淋巴瘤2(BCL2)抑制剂,在套细胞淋巴瘤(MCL)、急性淋巴细胞白血病(ALL)和大B细胞淋巴瘤中具有令人鼓舞的单药活性,但缓解期通常较短,这需要合理的药物联合方案。利用21种淋巴瘤和白血病细胞系以及28份原代样本,我们证明了VEN与BCL-XL抑制剂A1155463之间的强协同作用。免疫沉淀实验和对BCL-XL表达敲除或转基因表达的克隆的研究证实了其在介导固有和获得性VEN耐药中的关键作用。值得注意的是,即使在缺乏促凋亡BCL2L11/BIM表达的细胞系以及BCL2L11/BIM基因敲除的衍生物克隆中,VEN和A1155463联合也具有合成致死性。这在临床上很重要,因为BCL2L11/BIM的缺失、下调或隔离会导致VEN耐药。免疫沉淀实验进一步表明,在BIM缺陷细胞中,促凋亡效应分子BAX是VEN和A1155463作用模式的主要介质之一。最后,这种新的促凋亡联合方案在9种患者来源的淋巴瘤异种移植模型(包括MCL(n=3)、B-ALL(n=2)、T-ALL(n=1)和弥漫性大B细胞淋巴瘤(n=3))中得到了体内验证。由于持续抑制BCL-XL会导致血小板减少症,我们提出并测试了一种间断的4天用药/3天停药的方案,该方案保留了预期的抗肿瘤协同作用,且血小板毒性可控。所提出的VEN和A1155463联合方案代表了一种创新的无化疗方案,在多种BCL2+血液系统恶性肿瘤中具有显著的临床前活性,且不受BCL2L11/BIM状态的影响。

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
BCL-XL抑制能否克服BCL2+淋巴恶性肿瘤对维奈托克的耐药性,且不依赖BIM状态?
核心机制
BCL-XL作为BIM的缓冲蛋白,在VEN暴露后结合从BCL2释放的BIM,从而介导VEN耐药;联合抑制BCL-XL和BCL2可释放BAX和BAK,在BIM缺陷细胞中,BAX是关键效应分子。
主要证据
在21种细胞系和28份原代样本中显示VEN和A1155463协同作用;BCL-XL敲除增加VEN敏感性,回补降低敏感性;免疫沉淀显示BCL-XL隔离BIM,BAX在BIM缺陷细胞中介导协同致死性;体内实验中联合治疗在9个PDX模型和4个CDX模型中有效,包括VEN获得性耐药模型。
研究意义
该联合方案为BCL2+血液恶性肿瘤提供了一种创新的无化疗治疗策略,尤其对VEN耐药患者具有潜在价值,支持进一步开展临床试验。

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

体外药物协同作用评估

评估VEN和A1155463联合对不同淋巴瘤和白血病细胞系的杀伤效果。

使用21种细胞系和28份原代样本,通过Annexin V/PI染色检测凋亡,计算组合指数。

2

BCL-XL功能验证

验证BCL-XL在介导VEN耐药中的作用。

通过CRISPR/Cas12a敲除BCL-XL,以及转基因回补,检测细胞对VEN的敏感性变化。

3

BIM缺陷状态下的协同致死机制研究

探究在BIM缺失时VEN和A1155463联合作用的机制。

使用BIM敲除克隆,检测VEN单药和联合用药的敏感性;通过免疫沉淀检测BCL-XL、BCL2与BAX、BAK的结合。

4

微环境诱导耐药模型验证

验证CD40L刺激的微环境是否通过上调BCL-XL介导VEN耐药。

将细胞与HS5-CD40L饲养层细胞共培养,检测BCL-XL表达及药物敏感性。

5

体内耐受模型建立及机制分析

评估VEN体内获得性耐药的特征。

将VEN敏感细胞系和PDX细胞移植到NSG小鼠,连续给予VEN直至产生耐药,分析BCL2家族蛋白表达变化。

6

体内联合治疗效果验证

验证VEN和A1155463联合在体内肿瘤模型中的疗效。

在多个CDX和PDX模型中,采用间断给药方案,评估肿瘤生长抑制。

7

血小板毒性评估

评估A1155463的间断给药方案是否降低血小板毒性。

收集小鼠血液,通过自动血细胞分析仪检测血小板计数。

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
维奈托克MedChemExpress--
A1155463MedChemExpress--
Iscove改良Dulbecco培养基----
青霉素/链霉素----
肝素----
人血浆Macopharma--
pX AsCpf1-Venus-NLS质粒----
pSBtet-Pur质粒Addgene60507
pCMV(CAT)T7-SB100质粒Addgene34879
pmaxGFP质粒----
pX330重组质粒Addgene42230
多西环素Duchefa Biochemie--
嘌呤霉素Serva--
膜联蛋白V-异硫氰酸荧光素EXBIO--
碘化丙啶Sigma-Aldrich--
二甲基亚砜Carl Roth--
RIPA裂解液----
蛋白酶抑制剂混合物Sigma-Aldrich--
磷酸酶抑制剂Roche--
Pierce BCA蛋白检测试剂盒Thermo Scientific--
PVDF膜Bio-Rad--
BCL-XL抗体Cell Signaling Technology2764
BAK抗体Cell Signaling Technology--
BIM抗体Cell Signaling Technology--
MCL1抗体Cell Signaling Technology--
BCL2抗体BD Biosciences--
β-肌动蛋白抗体Abcam--
WesternBright ECL检测试剂盒Advansta--
蛋白A/G琼脂糖珠Thermo Scientific--
正常兔IgGEMD Millipore--
牛血清白蛋白Sigma-Aldrich--
RNeasy小提试剂盒QIAGEN--
QuantiNova探针RT-PCR试剂盒QIAGEN--
NSG小鼠Jackson Laboratory--
EDTA毛细管Vitrex--
BC-5300全自动血液分析仪Mindray--
HS5 CD40L细胞系----
pEZ-Lv197慢病毒载体GeneCopoeiaEX-G0117-Lv197

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
细胞系培养
培养基成分(IMDM、20%人血浆、1%青霉素/链霉素、0.4%肝素)
阅读提示:Methods: Cell lines, primary lymphoma samples, and patient-derived xenograft models
基因敲除
CRISPR/Cas12a靶向序列、电转条件、单细胞分选、嘌呤霉素筛选浓度(2 μg/mL)
阅读提示:Methods: Establishment of lymphoma cell clones with K/O of expression and transgenic re-expression of selected BCL2 genes
药物处理
VEN和A1155463的溶剂(DMSO)、浓度范围(如0.1-1000 nM)、处理时间(24小时)
阅读提示:Methods: Apoptosis measurement
体外协同实验
细胞密度、药物组合浓度矩阵、组合指数计算(CompuSyn)
阅读提示:Results: Cotargeting BCL-XL with A1155463 and BCL2 with VEN is synthetically lethal...; Methods: Apoptosis measurement
体内治疗实验
小鼠品系(NSG)、接种细胞数(~10^7)、给药剂量(VEN 100 mg/kg口服,A1155463 10 mg/kg腹腔注射)、给药时间(第1-4天和第8-11天)
阅读提示:Methods: Experimental therapy of lymphoma-bearing mice
体内耐药模型
VEN单药给药方案(每日100 mg/kg直到耐药)、肿瘤组织采集时间(最后一次给药后24小时)
阅读提示:Methods: Experimental therapy of lymphoma-bearing mice; Results: In vivo acquired resistance...
微环境耐药
HS5-CD40L饲养层细胞共培养时间(24小时)、VEN浓度(10和100 nM)
阅读提示:Results: Microenvironmental factors are critical triggers of BCL-XL expression
血小板毒性评估
采血时间点(4天用药后和3天停药后)、血小板计数方法(自动血液分析仪)
阅读提示:Methods: Evaluation of mouse platelet counting with an automated hematology