Dickkopf-1通过癌细胞-成纤维细胞相互作用促进吉非替尼耐药非小细胞肺癌的肿瘤进展

Dickkopf-1 promotes tumor progression of gefitinib- resistant non-small cell lung cancer through cancer cell-fibroblast interactions

作者信息Munkyung Choi, Yong June Choi, Young Joo Lee, Yujeong Lee, Jin-Haeng Chung, Keon Wook Kang
PMID40025612
发布时间2025-03-01
DOI10.1186/s40164-025-00616-9

实验完整度

包含体外细胞实验(增殖、迁移、3D球体共培养)、人肺成纤维细胞共培养、体内异种移植瘤模型、转录组测序、机制研究(通路激活)等多个独立证据层级。

主要模型

PC9-GR 和 HCC827-GR 吉非替尼耐药NSCLC细胞 人肺成纤维细胞 MRC-5 小鼠乳腺癌细胞 4T1 及 DKK1 过表达亚系 皮下异种移植瘤模型及尾静脉注射肺转移模型

重点核对

PC9-GR 和 HCC827-GR 细胞系中 DKK1 高表达及分泌 DKN-01 中和抗体治疗剂量10 mg/kg,每周两次,腹腔注射 MRC-5 成纤维细胞共培养条件(如细胞比例) JNK 抑制剂 SP600125 浓度 10 µM

摘要

背景:癌细胞分泌的蛋白质通过影响肿瘤微环境中的细胞间相互作用,在肿瘤进展和化疗耐药中发挥关键作用。研究这些分泌蛋白的瘤内功能可能为理解和治疗化疗耐药癌症提供见解。本研究旨在确定吉非替尼耐药非小细胞肺癌(NSCLC)中潜在的抗癌靶点,重点关注分泌蛋白及其对细胞间相互作用的影响。方法:在吉非替尼耐药人NSCLC细胞系(PC9-GR和HCC827-GR)中鉴定差异表达的分泌蛋白,发现Dickkopf-1(DKK1)表达和分泌升高。为了阐明DKK1在吉非替尼耐药癌症中的作用,在仅包含癌细胞或癌细胞与人肺成纤维细胞(MRC-5)共注射的肿瘤中评估了针对DKK1的中和抗体的抗癌效果。在确认癌细胞-成纤维细胞相互作用在DKK1促肿瘤活性中的重要性后,进一步分析了DKK1调节的成纤维细胞特性。结果:吉非替尼耐药NSCLC细胞表现出DKK1蛋白表达增加。尽管DKK1水平升高与不良预后相关,但DKK1并不直接影响癌细胞增殖。然而,DKK1阻断在含有肺成纤维细胞的吉非替尼耐药肿瘤中显示出显著的抗癌效果,表明DKK1的促肿瘤作用是通过癌细胞-成纤维细胞相互作用介导的。DKK1改变了成纤维细胞特性,增强了肿瘤微环境中炎症性成纤维细胞特性,同时减弱了肌成纤维细胞特性。这些DKK1诱导的变化是通过激活成纤维细胞中的c-JUN通路介导的。此外,DKK1被确定为除吉非替尼耐药肺癌外的多种癌症类型的潜在抗癌靶点。结论:本研究阐明DKK1在吉非替尼耐药肺癌中介导癌细胞与成纤维细胞之间的相互作用,从而促进肿瘤进展。因此,我们提出DKK1是治疗吉非替尼耐药NSCLC的有前景的抗癌靶点。

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
在吉非替尼耐药NSCLC中,分泌蛋白DKK1如何通过影响肿瘤微环境中的细胞间相互作用促进肿瘤进展,并能否成为治疗靶点?
核心机制
DKK1通过激活成纤维细胞中的JNK/c-JUN通路,增强炎症性成纤维细胞特性(如IL-6和CCL2),同时减弱肌成纤维细胞特性,从而促进癌细胞与成纤维细胞的相互作用及肿瘤生长。
主要证据
体外共培养实验显示DKK1促进成纤维细胞介导的球体生长;体内DKK1阻断(DKN-01)在包含成纤维细胞的肿瘤模型中抑制肿瘤生长;成纤维细胞转录组分析显示炎症相关基因上调;JNK通路抑制剂SP600125逆转DKK1效应。
研究意义
研究表明DKK1是吉非替尼耐药NSCLC的潜在治疗靶点,并可能适用于其他DKK1高表达的癌症类型。

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

鉴定DKK1为GR细胞中的关键分泌蛋白

寻找GR细胞中差异表达的分泌蛋白,确定候选靶点。

通过细胞因子芯片和RNA-seq对比PC9和PC9-GR、HCC827和HCC827-GR,发现DKK1在两种GR细胞中均高表达和分泌。

2

验证DKK1表达与β-catenin转录活性的关联

探究GR细胞中DKK1高表达的调控机制。

通过荧光素酶报告基因、ChIP、Western blot和ICG-001抑制实验,证明β-catenin转录活性增强促进DKK1表达。

3

评估DKK1对GR细胞增殖的直接影响

检验DKK1是否直接促进癌细胞增殖。

使用中和抗体、shRNA敲低和DKN-01体内处理,观察对细胞增殖和肿瘤生长的影响。

4

验证DKK1在成纤维细胞存在下的促肿瘤作用

探究DKK1是否通过癌细胞-成纤维细胞相互作用促进肿瘤生长。

通过共培养实验和体内共注射模型,使用DKK1过表达或敲低细胞,观察球体生长和肿瘤体积变化。

5

分析DKK1对成纤维细胞表型的影响

确定DKK1如何改变成纤维细胞的特征。

通过RNA-seq分析DKK1处理的MRC-5细胞,检测炎症基因和肌成纤维细胞标志物的变化,并用细胞因子芯片验证。

6

阐明DKK1激活成纤维细胞的信号机制

确定DKK1激活成纤维细胞的下游信号通路。

检测DKK1处理后成纤维细胞中β-catenin、AKT、JNK/c-JUN磷酸化水平,并用JNK抑制剂SP600125验证功能。

7

验证DKK1在其他高表达肿瘤中的作用

探索DKK1作用是否普遍存在于其他DKK1高表达肿瘤。

选择PC3和MDA-MB-231等高DKK1细胞系,重复共培养和信号通路检测。

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-1640培养基----
DMEM高糖培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
Dulbecco磷酸盐缓冲液----
psPAX2Addgene12260
pMD2.GAddgene12259
pLenti-C-Myc-DDK-IRES-NEOOrigene--
pGFP-V-RSOrigene--
活性β-catenin抗体Cell Signaling Technology8814
LaminA/C抗体Cell Signaling Technology2032
p-AKT抗体Cell Signaling Technology9271
p-JNK抗体Cell Signaling Technology9251
p-c-JUN抗体Cell Signaling Technology9261
mTOR抗体Cell Signaling Technology2983
p-mTOR抗体Cell Signaling Technology5536
p70s6K抗体Cell Signaling Technology9202
p-p70s6K抗体Cell Signaling Technology9234
p-GSK3β抗体Cell Signaling Technology9336
β-catenin抗体Santa Cruz Biotechnologysc-7963
AKT抗体Santa Cruz Biotechnologysc-5298
c-JUN抗体Santa Cruz Biotechnologysc-1694
GSK3β抗体Santa Cruz Biotechnologysc-9166
DKK1抗体SinoBiological10170-R015
GAPDH抗体Merck MilliporeCB1001
JNK抗体Epitomics3496-1
Col1a1抗体Boster Biological TechnologyPB9938
α-平滑肌肌动蛋白抗体Sigma-AldrichA5228
DKN-01Leap Therapeutics--
CCL2抗体Sigma-AldrichMABN712
细胞裂解缓冲液----
硝酸纤维素膜GE healthcare--
Western化学发光HRP底物Merk Millipore--
人XL细胞因子芯片试剂盒R&D systemsARY022B
IncuCyte S3Essen Bioscience--
IncuCyte ZoomEssen Bioscience--
96孔伤口愈合器Essen Bioscience--
pGL4.10质粒Origene--
双荧光素酶检测试剂盒Promega--
TRIZOL试剂Thermo Fisher Scientific--
Illumina TruSeq链式mRNA样品制备试剂盒Illumina, Inc.20020595
SuperScript II逆转录酶Invitrogen18064014
KAPA文库定量试剂盒KAPA BIOSYSTEMSKK4854
TapeStation D1000 ScreenTapeAgilent Technologies5067-5582
Illumina NovaSeq测序平台Illumina--
Maxime RT预混试剂盒iNtRON--
iQ™ SYBR® Green超混液Bio-Rad--
ProLong Gold抗淬灭封片剂Life technologies--
共聚焦显微镜Leica TCS SP8 MPLeica Microsystems--
Balb/c小鼠Raon Bio--
Balb/c裸鼠Raon Bio--

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:PC9、HCC827、T47D、PC3、4T1、MDA-MB-231、HEK293T;培养基:RPMI-1640或DMEM/高糖;添加10%胎牛血清和1%青霉素/链霉素;吉非替尼耐药细胞系的维持浓度
阅读提示:Methods: Cell culture
病毒转导
慢病毒包装质粒psPAX2、pMD2.G、pLenti-C-Myc-DDK-IRES-NEO;逆转录病毒包装细胞Ampho-phoenix;shRNA质粒pGFP-V-RS
阅读提示:Methods: Cell culture
Western blot
裂解液成分;SDS-PAGE;一抗和二抗浓度及孵育时间;化学发光底物
阅读提示:Methods: Western blot
细胞增殖和迁移
细胞接种密度;IncuCyte S3监测频率;transwell迁移细胞数;划痕实验细胞密度和WoundMaker使用
阅读提示:Methods: Cell proliferation and cell migration assays
体内实验
动物品系和来源;皮下注射细胞数(5×10^6 HCC827-GR ± MRC-5,1×10^6 4T1);尾静脉注射细胞数(6×10^5);DKN-01剂量(10 mg/kg,每周两次,腹腔注射);肿瘤体积测量频率
阅读提示:Methods: In vivo experiments
RNA-seq和qRT-PCR
RNA提取方法;文库制备试剂盒;测序平台;qRT-PCR试剂
阅读提示:Methods: RNA isolation, RNA sequencing and qRT-PCR