C5a/C5aR通路阻断通过抑制铜死亡抵抗增强CuS介导的癌症治疗效果

C5a/C5aR pathway blocking promoted CuS-mediated cancer therapy effect by inhibiting cuproptosis resistance

作者信息Hong Yang, Boshao Deng, Xiao Han, Lulu Wang, Jing Zhao, Yunpei Zhao, Zihan Sun, Siyi Wang, Guokang Liu, Yuzhang Wu, Jian Chen
PMID40484643
发布时间2025-06-08
DOI10.1136/jitc-2025-011472

实验完整度

研究包含体外细胞实验(CCK-8、集落形成、免疫荧光、蛋白质印迹)和体内异种移植模型(4T1、B16F10、CT26),并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

乳腺癌细胞系4T1 乳腺癌细胞系MDA-MB-231 小鼠异种移植模型(4T1、B16F10、CT26) 乳腺癌患者组织样本

重点核对

细胞系:4T1、MDA-MB-231等乳腺癌细胞系 CuS纳米颗粒处理浓度100 μg/mL C5aRA浓度100 nM 激光照射条件:808 nm,2 W/cm²,3分钟 小鼠模型:雌性Balb/c小鼠,皮下注射3×10^5个细胞

摘要

背景:乳腺癌是全球女性中最常被诊断的恶性肿瘤,也是导致癌症相关死亡的主要原因之一。铜死亡在肿瘤进展和治疗反应中起着重要作用。越来越多的研究表明,靶向铜死亡是一种有前景的癌症治疗策略,例如开发铜纳米颗粒作为治疗药物。然而,铜死亡抵抗已成为癌症的一个关键特征。因此,进一步研究铜死亡抵抗的机制以增强其治疗效果至关重要。 方法:通过单细胞RNA测序分析、RNA测序分析、生物信息学分析、生存分析和免疫组织化学确定乳腺癌进展与C5a/C5aR通路或铜死亡之间的关系。通过体外和体内策略评估CuS纳米颗粒和C5a受体拮抗剂(C5aRA)的抗肿瘤作用,包括细胞计数试剂盒-8、集落形成实验、相对活性氧水平测定、蛋白质印迹、实时定量PCR、免疫组织化学、免疫荧光测定、流式细胞术和异种移植小鼠模型。通过ELISA检测CuS纳米颗粒对补体系统的激活。 结果:我们的结果表明,C5a/C5aR通路的激活通过Wnt/β-catenin通路上调ATP7B表达,从而促进铜死亡抵抗。因此,将CuS纳米颗粒与激光治疗和C5aRA联合使用,通过克服铜死亡抵抗显著增强了CuS纳米颗粒的抗肿瘤功效,在癌症治疗中产生了协同效应,包括靶向铜死亡治疗、免疫治疗和光热治疗。 结论:本研究首次证明了C5a/C5aR通路介导的癌细胞铜死亡抵抗,并且CuS纳米颗粒与C5aRA联合使用为癌症提供了一种优越且新颖的治疗策略。

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
C5a/C5aR通路是否通过调节铜死亡抵抗影响CuS纳米颗粒的抗肿瘤疗效,以及其潜在机制是什么?
核心机制
C5a/C5aR通路通过激活Wnt/β-catenin通路上调ATP7B表达,从而促进癌细胞铜死亡抵抗;CuS纳米颗粒诱导铜死亡并激活补体系统,而C5aRA阻断该通路可逆转铜死亡抵抗。
主要证据
单细胞RNA测序和TCGA数据分析显示C5a/C5aR通路与铜死亡相关;体外实验证明C5a处理可减弱ES-Cu诱导的铜死亡(DLAT聚集减少、细胞活力增加),并上调ATP7B;体内实验显示CuS NPs联合C5aRA在4T1、B16F10和CT26模型中显著抑制肿瘤生长,并调节肿瘤微环境(DC增加、MDSC减少)。
研究意义
本研究首次证明C5a/C5aR通路介导铜死亡抵抗,并表明CuS NPs与C5aRA联合是一种多机制协同的抗癌策略,为开发基于铜纳米颗粒的癌症治疗提供了新思路。

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

生信分析揭示通路相关性

分析乳腺癌组织中C5a/C5aR通路与铜死亡的相关性

利用单细胞RNA测序和TCGA/GTEx数据,对正常和肿瘤组织进行差异表达、通路富集、拷贝数变异和伪时间分析,发现C5a/C5aR通路与铜死亡相关,并鉴定关键基因ATP7B。

2

体外验证C5a/C5aR通路促进铜死亡抵抗

验证C5a/C5aR通路对铜死亡抵抗的作用及机制

在4T1和MDA-MB-231细胞中,用C5a处理并通过CCK-8、免疫荧光观察DLAT聚集、Western blot检测ATP7B和通路蛋白,证明C5a通过Wnt/β-catenin通路上调ATP7B,抑制ES-Cu诱导的铜死亡。

3

体外评估CuS NPs的抗肿瘤作用

评估CuS NPs在体外对乳腺癌细胞的铜死亡诱导和抗增殖作用

用不同浓度CuS NPs处理4T1细胞,CCK-8检测细胞活力,集落形成评估增殖,免疫荧光检测DLAT聚集,DCFH-DA检测ROS,Western blot检测LIAS表达。

4

体内评估CuS NPs治疗作用

评估CuS NPs联合激光在4T1异种移植模型中的抗肿瘤效果及免疫调节

在Balb/c小鼠中建立4T1异种移植瘤,静脉注射CuS NPs,808 nm激光照射,测量肿瘤体积和重量,免疫组化检测LIAS,流式检测肿瘤浸润免疫细胞(DC、MDSC)。

5

验证CuS NPs激活补体系统

检测CuS NPs是否能激活C5a/C5aR通路

通过ELISA检测小鼠血浆C5a水平,免疫组化检测肿瘤组织C5b-9和C5aR表达。

6

联合治疗增强抗肿瘤效果

验证C5aRA阻断C5a/C5aR通路可增强CuS NPs的抗肿瘤效果

在多种异种移植模型(4T1、B16F10、CT26)中,给予CuS NPs和C5aRA联合治疗,评估肿瘤生长、免疫细胞浸润及安全性。

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
DMEM高糖培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
MEM培养基Gibco--
RPMI-1640培养基Gibco--
青霉素-链霉素----
α-微管蛋白抗体AffinityAF4651
FDX1抗体Proteintech12592-1-AP
β-肌动蛋白抗体BeyotimeAF5003
DLAT抗体Proteintech13426-1-AP
LIAS抗体Proteintech11577-1-AP
β-连环蛋白抗体Proteintech51067-2-AP
ATP7B抗体Proteintech19786-1-AP
C5b-9抗体BeyotimeAF6360
C5aR抗体Proteintech11577-1-AP
HRP标记的山羊抗兔IgGBeyotimeA0208
HRP标记的山羊抗小鼠IgGBeyotimeA0216
Alexa Fluor 488标记的山羊抗兔IgGBeyotimeA0423
艾司洛美MCEHY-12040
DKK1MCEHY-15763
结晶紫BeyotimeC0121
DCFH-DABeyotimeS0033S
CuS纳米颗粒南京吉科生物--
Mito-Tracker Red CMXRosBeyotimeC1035
C5a受体拮抗剂GL Biochem--
RNAeasy动物RNA提取试剂盒BeyotimeR0026
NanoDrop 2000c分光光度计Thermo Fisher--
高效cDNA反转录试剂盒Applied Biosystems--
SYBR Green试剂盒Takara--
Light Cycler 480 II实时荧光定量PCR系统Bio-Rad--
CCK-8试剂盒ServicebioG4103
CCK-8试剂盒BeyotimeC0037
小鼠C5a ELISA试剂盒Cloud-Clone--
T-PER组织蛋白提取试剂Thermo78510
蛋白酶抑制剂混合物CWBIOCW2200S
上样缓冲液BiogroundBG0022
SDS-PAGE凝胶ExpressPLUSM42015C
PVDF膜BeyotimeFFP39
肿瘤解离试剂盒Miltenyi Biotec130-096-730
Zombie.NIR染料BioLegendB323327
抗小鼠CD45抗体BioLegend103132
抗小鼠CD11b抗体BioLegend101263
抗小鼠I-A/I-E抗体BioLegend107605
抗小鼠CD11c抗体BioLegend117307
CytoFLEX流式细胞仪Beckman Coulter--
GraphPad Prism V.8.0软件GraphPad Software--

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:4T1、E0771、MDA-MB-231、MCF7、CT26、B16F10;培养基:DMEM高糖、MEM、RPMI-1640;血清:10% FBS;抗生素:100 U/mL青霉素-链霉素;培养条件:37°C,5% CO2
阅读提示:Methods: Cells, antibodies and chemicals
体外铜死亡诱导
诱导剂:elesclomol-Cu (ES-Cu);C5a浓度:100 nM;C5aRA浓度:100 nM;处理时间:48小时;细胞活力检测:CCK-8试剂盒
阅读提示:Methods: Cell viability assay; Results: Figure 3 legend
Western blot
一抗信息:α-tubulin (AF4651)、FDX1 (12592-1-AP)、β-actin (AF5003)、DLAT (13426-1-AP)、LIAS (11577-1-AP)、β-catenin (51067-2-AP)、ATP7B (19786-1-AP)、C5b-9 (AF6360)、C5aR (11577-1-AP);二抗:HRP标记的山羊抗兔/小鼠IgG
阅读提示:Methods: Protein extraction and western blotting
动物模型
小鼠品系:雌性Balb/c和C57BL/6,6-8周龄;细胞接种量:3×10^5个/只;皮下注射;肿瘤体积范围:100-300 mm³时给药;给药剂量:CuS NPs 10 mg/kg,C5aRA 1 mg/kg;给药方式:腹腔注射或静脉注射;给药时间:第5天和第8天
阅读提示:Methods: Mice xenograft model; Results: Figures 6-7 legends
光热治疗
激光波长:808 nm;功率密度:2 W/cm²;照射时间:3分钟;给药后照射时间:6小时
阅读提示:Results: Antitumor ability of CuS nanoparticles in vivo
流式细胞术
细胞解离:Tumor Dissociation Kit;染色:Zombie.NIR、CD45、CD11b、I-A/I-E、CD11c;仪器:CytoFLEX
阅读提示:Methods: Single-cell suspension of tissue and flow cytometry analysis