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2015年7月3日13:210。
doi:10.1186/s12967-015-0581-2。

Vemurafenib耐药性使黑色素瘤细胞重新编程为谷氨酰胺依赖性细胞

附属公司

Vemurafenib耐药性使黑色素瘤细胞重新编程为谷氨酰胺依赖性细胞

珍妮·埃尔南德斯·戴维斯等人。 转化医学杂志

摘要

背景:(V600)BRAF突变导致约50%的转移性黑色素瘤,可通过BRAF抑制剂(BRAFi)进行治疗,并根据耐药机制,结合BRAF和MEK抑制剂(BRAFi+MEKi)进行治疗。尽管联合治疗已被证明具有优越的临床效益,但获得性耐药性仍然普遍存在,并限制了总体生存效益。最近的研究表明,致癌变化可以导致肿瘤细胞代谢的改变,使细胞对营养物质(如谷氨酰胺氨基酸)产生依赖性。在这里,我们评估了获得性耐药的黑色素瘤细胞是否表现出谷氨酰胺依赖性,以及谷氨酰胺代谢是否可以成为治疗耐药细胞的潜在分子靶点。

方法:采用等基因BRAFi敏感亲本(V600)BRAF突变黑色素瘤细胞系和耐药(通过vemurafenib慢性治疗获得)亚系评估谷氨酰胺摄取和谷氨酰胺剥夺敏感性的差异。为了评估更广泛的抗性机制,还研究了亚系对BRAFi+MEKi具有抗性的等基因对。由于耐药细胞对谷氨酰胺缺乏症的敏感性增加,我们使用谷氨酰胺酶抑制剂BPTES[双-2-(5-苯基乙酰氨基-1,2,4-噻二唑-2-基)乙基硫醚]和L-L-DON(6-二氮杂-5-氧杂-L-亮氨酸)在体内外治疗MAPK途径抑制剂(MAPKi)耐药细胞群。

结果:我们证明,与MAPKi敏感细胞相比,MAPKi获得的耐药细胞摄取更多的谷氨酰胺,并且对谷氨酰胺缺乏的敏感性增加。此外,发现BPTES和L-DON在降低MAPKi耐药亚系细胞存活率方面比亲本细胞群更有效。我们还表明,突变NRAS对突变NRAS驱动的抗性中的谷氨酰胺成瘾至关重要。在体内测试时,我们发现来自耐药细胞的异种移植物对BPTES或L-DON治疗比来自亲代细胞的更敏感。

结论:我们的研究证明了靶向谷氨酰胺代谢作为抑制黑色素瘤获得性MAPKi耐药性的替代策略的潜力。

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数字

图1
图1
维穆拉非尼耐药细胞对谷氨酰胺的吸收和使用率高于维穆拉芬尼敏感细胞。将黑色素瘤M249和M229 vemurafenib敏感(亲本)和单药耐药(SDR)细胞系镀成60%的融合细胞,隔夜培养后改变培养基。仅将Medium用作控件。然后培养细胞24小时。然后从生长细胞中取出培养基,测量谷氨酰胺摄取量、NH4 +如材料和方法所述,使用Nova Bioprofiler 100plus进行生产、葡萄糖摄取和乳酸生产。对细胞进行计数,结果表示为每细胞谷氨酰胺摄取量(mmol/L)和NH4 +每细胞产量(mmol/L)和b条每个细胞的葡萄糖摄取量(mmol/L)和每个细胞的乳酸生成量(mmol/L)代表了三次实验的平均值(±标准偏差)。
图2
图2
Vemurafenib耐药细胞对谷氨酰胺缺乏更敏感。黑色素瘤M249和b条M229单药耐药(SDR)细胞在含有或不含谷氨酰胺(Gln)或葡萄糖(Gluc)的培养基中培养。24小时后,使用微机荧光细胞毒性试验DIMSCAN(n=6,**p<0.01)显示代表性图像和与完全培养基中对照细胞相比的存活分数(存活率%)。Western blot分析也用于评估PARP裂解水平,作为两者凋亡的指标c(c)M249和d日M229亲本和SDR细胞系。e(电子)用AnnexinV和DAPI染色的M249亲代和耐药细胞流式细胞术检测细胞凋亡。M249亲本和SDR细胞在含有和不含谷氨酰胺的培养基中培养24小时。代表于斑点印迹以及AnnexinV阳性细胞的百分比。如果黑色素瘤双药耐药(DDR)细胞株M249 DDR5在含有和不含谷氨酰胺(Gln)或葡萄糖(Gluc)的培养基中培养。24小时后,使用DIMSCAN(一种基于微机荧光的细胞毒性试验,n=6,***p<0.001)显示与完全培养基中的对照细胞相比的代表性图像和存活率(存活率%)。用AnnexinV和DAPI染色的M249亲代细胞和DDR细胞流式细胞术检测细胞凋亡。M249亲本和DDR细胞在含有和不含谷氨酰胺的培养基中培养24小时。代表于斑点印迹以及AnnexinV阳性细胞的百分比。
图3
图3
Vemurafenib耐药细胞对谷氨酰胺酶抑制剂更敏感。M249和M229亲本单药耐药(SDR)细胞在培养基对照(DMSO)或10μM BPTES存在下培养48小时。将SDR细胞系与vemurafenib(1μM)和BPTES联合培养。使用DIMSCAN技术评估与载体对照(DMSO)相比的存活细胞分数百分比(存活%)(n=6,***p<0.001,*p<0.05)。b条M249和M229亲本和单个耐药细胞在载体对照(水)或10μM L-DON存在下培养48小时。SDR细胞系接受vemurafenib(1μM)和L-DON的联合治疗。使用DIMSCAN技术评估与载体对照(DMSO)相比的存活细胞百分比(存活率%)(n=6,***p<0.001,*p<0.05)。c(c)M249亲本和双耐药(DDR)细胞在培养基对照(DMSO)或10μM BPTES存在下培养48小时。DDR细胞系与vemurafenib(1μM)、selumetinib(1μM)和BPTES联合培养。使用DIMSCAN技术评估与载体对照(DMSO)相比的存活细胞百分比(存活率%)(n=6,***p<0.001)。d日M249单(SDR)和双(DDR)耐药株在有或无抑制剂(1μM vemurafenib用于SDR,1μM Vemurafeni和1μM selumentib用于DDR)的情况下培养,然后用10μM BPTES或剥夺谷氨酰胺(Gln)处理48小时。使用DIMSCAN技术评估存活细胞分数与载体对照(DMSO)的百分比(存活率%)。
图4
图4
拆除美国国家科学院vemurafenib耐药细胞对谷氨酰胺酶抑制剂的敏感性降低。用shNRAS或shControl慢病毒颗粒感染黑色素瘤M249耐药细胞,48小时后筛选出对嘌呤霉素耐药的细胞。定量PCR检测shControl和shNRAS感染细胞中NRAS的相对mRNA表达。b条shNRAS或shControl细胞在10μM BPTES存在下培养48小时或与载体对照(DMSO)一起培养。与载体对照(DMSO)相比,使用DIMSCAN分析测定存活细胞百分率(存活率%)(n=6,*p<0.05)。
图5
图5
对Vemurafenib耐药的黑色素瘤对体内谷氨酰胺酶抑制剂治疗敏感。Nod Scid Gamma(NSG)小鼠注射5×106右侧皮下接种M249亲本或单个耐药细胞。当肿瘤大小达到平均100 mm时肿瘤细胞体积,每隔一天通过腹腔注射给予15 mg/kg BPTES或载体对照(DMSO)治疗。测量肿瘤的长度和宽度。肿瘤体积(mm)计算方法为(长×宽×宽)/2。图表表示平均肿瘤体积±SD。b条裸鼠注射2×106右侧皮下接种M249耐药细胞。当肿瘤大小达到平均100 mm时肿瘤细胞体积,每周两次通过腹腔注射给予20 mg/kg L-DON或溶媒对照(水)治疗。图表表示平均肿瘤体积±SD。

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