靶向ABCD1-ACOX1-MET/IGF1R轴抑制多发性骨髓瘤

Targeting ABCD1-ACOX1-MET/IGF1R axis suppresses multiple myeloma

作者信息Zhannan Han, Zhibo Yan, Zhehan Ma, Yihui Wang, Maja Beus, Junqi Lu, Loren B Weidenhammer, Kiran Lakhani, Jingyun Lee, John D Civils, Cristina M Furdui, Liang Liu, Jian Wu, Yubin Kang, Erhard Bieberich, Lawrence H Boise, Mikhail A Nikiforov
PMID39885295
期刊Leukemia
发布时间2025-03
DOI10.1038/s41375-025-02522-9

实验完整度

高

包含体外细胞实验(shRNA敲低、过表达、药物处理、脂质组学、磷酸化蛋白芯片)、体内异种移植瘤模型及机制验证(DRM分离、交联实验),证据层级完整。

主要模型

人骨髓瘤细胞系ARH77、KMS11、MM.1R 硼替佐米耐药细胞系ARH77-R、KMS11-R NOG小鼠皮下异种移植瘤模型 原代CD138+骨髓瘤细胞

重点核对

TDYA给药剂量:体外50μM,体内100 mg/kg口服 BTZ给药方案:体内0.5 mg/kg腹腔注射,隔天一次 BTZ耐药细胞株的建立:递增浓度至6 nM,持续5个月 pacFA-GalCer交联实验条件:5 μM孵育30分钟,365 nm UV照射15分钟

摘要

多发性骨髓瘤(MM)仍是一种无法治愈的血液系统恶性肿瘤,需要寻找新的治疗策略。在此,我们报告细胞内极长链脂肪酸(VLCFAs)的水平控制着MM化疗药物的细胞毒性。抑制VLCFA生物合成可减少蛋白酶体抑制剂硼替佐米(bortezomib)引起的MM细胞死亡。相反,通过抑制过氧化物酶体酰基辅酶A氧化酶1(ACOX1)来抑制VLCFA降解,可增强硼替佐米、其下一代类似物卡非佐米(carfilzomib)以及免疫调节剂来那度胺(lenalidomide)的细胞毒性。此外,使用一种口服有效的ACOX1抑制剂与硼替佐米协同抑制小鼠中硼替佐米耐药的MM异种移植瘤的生长。通过遗传或药理学抑制VLCFA降解导致VLCFA水平升高,降低了参与MM发病的两个主要激酶MET原癌基因(MET)和胰岛素样生长因子1受体(IGF1R)的活性。机制上,抑制ACOX1促进了含VLCFA的脑苷脂的积累,改变了MET和IGF1R与脑苷脂类似物的相互作用,并选择性地抑制了这些激酶与质膜信号平台的结合,重要的是,不破坏平台的完整性。我们的研究揭示了MM细胞的一个特定代谢脆弱性,并确定了一个将VLCFA代谢与MET和IGF1R活性调节联系起来的关键轴。

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
极长链脂肪酸(VLCFAs)代谢是否以及如何影响多发性骨髓瘤细胞对化疗药物的敏感性,以及其潜在机制。
核心机制
抑制VLCFA降解导致VLCFA在神经酰胺和脑苷脂中积累,改变MET和IGF1R与脑苷脂类似物的相互作用,减少这些激酶与质膜去垢剂抵抗膜(DRM)的结合,从而抑制其活性,最终增强化疗药物的细胞毒性。
主要证据
通过shRNA敲低ELOVL1、ABCD1、ACOX1或药物抑制ACOX1(TDYA)挽救了MM细胞对硼替佐米的敏感性;TDYA抑制MET和IGF1R的磷酸化,并减少了它们与DRM和pacFA-GalCer的交联。
研究意义
该研究将VLCFA代谢鉴定为MM细胞的代谢脆弱性,并证明药理学抑制ACOX1是增强常规抗MM治疗和克服蛋白酶体抑制剂耐药的一种潜在安全、有效且临床可转化的策略。

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

评估VLCFA水平对BTZ敏感性的影响

验证VLCFAs是否调节MM细胞对硼替佐米的反应

通过shRNA敲低ELOVL1或用ELOVL1抑制剂处理MM细胞,检测BTZ诱导的细胞毒性和ER应激;另外,外源添加VLCFAs或长链脂肪酸(LCFAs)观察对BTZ毒性的影响。

2

检测ABCD1或ACOX1调控对BTZ敏感性的影响

探究抑制VLCFA降解是否能增强BTZ的细胞毒性

通过shRNA或CRISPR敲低ABCD1或ACOX1,或过表达这些基因,或用ACOX1抑制剂TDYA处理,检测MM细胞活力、凋亡和ER应激标志物。

3

验证TDYA与BTZ联合在耐药细胞和异种移植瘤中的效果

评估ACOX1抑制是否能逆转BTZ耐药并在体内增强BTZ疗效

用BTZ诱导耐药细胞系(ARH77-R、KMS11-R),用TDYA和/或BTZ处理,检测细胞活力;在NOG小鼠中接种亲本或耐药细胞,给予TDYA、BTZ或联合治疗,测量肿瘤体积。

4

分析VLCFA脂质组变化和激酶活性

探究抑制ACOX1或ABCD1对脂质组成和受体酪氨酸激酶活性的影响

对敲低ACOX1/ABCD1或TDYA处理的ARH77细胞进行非靶向脂质组学分析,检测神经酰胺和脑苷脂中VLCFA富集情况;通过磷酸化蛋白阵列和免疫印迹检测MET、IGF1R及其下游信号分子的磷酸化水平。

5

验证MET和IGF1R与DRM和脑苷脂类似物的相互作用

阐明TDYA如何抑制MET和IGF1R活性

通过密度梯度离心分离DRM,检测MET、IGF1R和DRM标志物FLOT1的分布;使用光活化脑苷脂类似物pacFA-GalCer进行交联和链霉亲和素下拉,检测与MET、IGF1R的相互作用;使用LipiORDER和CTB染色评估DRM完整性。

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
RPMI培养基Thermo Fisher Scientific--
DMEM培养基Thermo Fisher Scientific--
骨髓CD138阳性选择试剂盒StemCell Technologies--
MycoAlert支原体检测试剂盒LonzaLT07-318
台盼蓝MilliporeSigmaT8154-100ml
CellTiter 96 AQueous One Solution细胞增殖检测试剂盒PromegaG3581
硼替佐米SelleckchemS1013
卡非佐米MedChemExpressHY-10455
来那度胺MedChemExpressHY-A0003
10,12-二十三碳二炔酸MedChemExpressHY-135425
木蜡酸MedChemExpressHY-121883
神经酸MedChemExpressHY-N2526
己酸MedChemExpressHY-113301
花生酸MedChemExpressHY-W004260
二十碳烯酸MedChemExpressHY-109589A
甲基-beta-环糊精MilliporeSigmaC4555-5G
霍乱毒素B亚基MilliporeSigmaSAE0069-500UG
ELOVL1抗体Novus BiologicalsNBP2-82997
ATF6抗体Proteintech Group24169-1-AP
ABCD1抗体Proteintech Group18138-1-AP
ACOX1抗体Proteintech Group68017-1-Ig
p-MET抗体Rockland Immunochemicals600-401-989S
IGF1R抗体Santa Cruz Biotechnologysc-81464
p-IGF1R抗体Santa Cruz Biotechnologysc-135767
MET抗体Cell Signaling Technology8198T
ERBB2抗体Cell Signaling Technology2165T
AKT抗体Cell Signaling Technology9272
p-AKT抗体Cell Signaling Technology4060T
ERK抗体Cell Signaling Technology9102S
p-ERK抗体Cell Signaling Technology9101S
RNeasy Mini试剂盒Qiagen--
cDNA逆转录试剂盒Thermo Fisher Scientific--
TaqMan Master MixThermo Fisher Scientific--
psPAX2载体Addgene--
pCMV-VSV-G载体Addgene--
lentiCRISPR.v2载体Addgene52961
Annexin V抗体(H-3)Alexa Fluor 594Santa Cruz Biotechnologysc-74438
Phospho Explorer抗体阵列PEX100Full Moon BioSystems--
橄榄油MilliporeSigmaO1514-500ML
Caveolae/Rafts分离试剂盒MilliporeSigmaCS0750
pacFA-GalCerAvanti Polar Lipids900404P-1mg
Click-&-Go蛋白反应缓冲液试剂盒Vector LaboratoriesCCT-1001
TAMRA-生物素-叠氮化物Vector LaboratoriesCCT-1048-1
链霉亲和素包被磁珠Thermo Fisher Scientific88816
LipiORDER染料DiagnocineFNK-FDV-0041
FluoroBrite DMEM培养基Thermo Fisher ScientificA18967-01
Vybrant Alexa-Fluor-488脂筏标记试剂盒Molecular ProbesV-34403
QS6 Fast实时PCR系统Thermo Fisher Scientific--

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
细胞培养和药物处理
细胞系来源,培养基成分(RPMI或DMEM加10% FBS等),药物浓度(BTZ、TDYA等),处理时间
阅读提示:Methods中的'Primary MM cells and cell lines'和'Reagents'部分
ELOVL1/ABCD1/ACOX1敲低或过表达
shRNA或sgRNA序列,慢病毒感染条件,敲低效率验证
阅读提示:Methods中的'Plasmids and infection'部分及图1-3图注
BTZ耐药细胞系建立
BTZ浓度递增方案(最高6 nM),处理时长(5个月),耐药验证(EC50测定)
阅读提示:Methods中的'Primary MM cells and cell lines'部分
异种移植瘤模型
小鼠品系(NOG),注射细胞数(未明确),给药剂量和途径(TDYA 100 mg/kg口服,BTZ 0.5 mg/kg腹腔),治疗周期(最多18天)
阅读提示:Methods中的'Experiments with mice'部分及图4图注
DRM分离和交联实验
细胞数,pacFA-GalCer浓度(5 μM),孵育时间(30 min),UV照射条件(365 nm,15 min),密度梯度离心条件(200,000 g,4 h)
阅读提示:Methods中的'Isolation of detergent-resistant membranes'和'Photoactivated galactosyl ceramide cross-linking assay'部分