腦膠質(zhì)瘤是成人最常見(jiàn)的顱內(nèi)惡性腫瘤，具有高侵襲性和高復(fù)發(fā)率。藥物無(wú)法有效通過(guò)血腦屏障是導(dǎo)致治療效果不佳的重要原因之一。課題組前期應(yīng)用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)對(duì)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤及其癌旁組織的血管內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞仍然保持一定程度的血腦屏障特性。大量活性外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和緊密連接分子仍存在于腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞中，很可能會(huì)影響抗腫瘤藥物的有效遞送。

 

2023年1月2日，陜西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院張磊教授解源副教授團(tuán)隊(duì)與第四軍醫(yī)大學(xué)唐都醫(yī)院王樑教授團(tuán)隊(duì)，共同通訊在《Neuro-Oncology》雜志上發(fā)表題為《Wnt Signaling Regulates MFSD2A-dependent Drug Delivery through Endothelial Transcytosis in Glioma》的研究論文。

 

本研究應(yīng)用多種轉(zhuǎn)基因小鼠模型，揭示了Wnt/Mfsd2a信號(hào)通路調(diào)控血管內(nèi)皮細(xì)胞胞吞轉(zhuǎn)運(yùn)在膠質(zhì)瘤藥物遞送中的分子機(jī)制，為膠質(zhì)瘤的治療方案設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。

 

圖片來(lái)源：《Neuro-Oncology》

（https://doi.org/10.1093/neuonc/noac288）

 

研究材料

在這項(xiàng)研究中，研究人員應(yīng)用了Cav1敲除（Cav1-ko）小鼠、Mfsd2a敲除（Mfsd2a-ko）小鼠、Cav1/Mfsd2a雙敲小鼠和可持續(xù)表達(dá)Mfsd2a的Mfsd2a-GOF（Cdh5-Cre^ERT2; ROSA26^{STOPfloxMfsd2a/TdTomato}）小鼠，構(gòu)建了體內(nèi)GBM模型（其中Cav1敲除小鼠，Mfsd2a敲除小鼠，Cdh5-Cre^ERT2小鼠，Mfsd2a-ROSA26^{STOPfloxMfsd2a/TdTomato}小鼠模型均由賽業(yè)生物提供）。體外研究中則采用了小鼠腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞bEND.3構(gòu)建體外血腦屏障模型。

 

研究方法

此外，研究人員還在本研究中應(yīng)用了多種技術(shù)，例如，利用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)、QPCR、體外BBB模型、生存實(shí)驗(yàn)、高效液相色譜檢測(cè)、免疫電鏡技術(shù)、免疫熒光染色、免疫組織化學(xué)染色、western blot、小鼠內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析、GSEA等。

 

技術(shù)路線

 

研究結(jié)果

1. 阻斷Wnt信號(hào)通路可顯著增強(qiáng)化療藥物遞送

使用體外血腦屏障模型（圖1A），作者發(fā)現(xiàn)阻斷Wnt信號(hào)通路可顯著增強(qiáng)化療藥物替莫唑胺(TMZ)穿透血腦屏障的效率（圖1B）。同時(shí)，在兩種原位膠質(zhì)母細(xì)胞瘤小鼠模型中，使用Wnt信號(hào)通路阻斷劑LGK974治療荷瘤小鼠，通過(guò)高效液相色譜測(cè)定顱內(nèi)腫瘤中TMZ的含量，發(fā)現(xiàn)Wnt信號(hào)通路阻斷可顯著增強(qiáng)TMZ向腫瘤組織遞送（圖1C-D）。

 

阻斷Wnt信號(hào)通路可顯著增強(qiáng)藥物遞送^[1]

 

2. Wnt信號(hào)通路阻斷能夠降低血腦屏障關(guān)鍵分子Mfsd2a的表達(dá)

通過(guò)對(duì)腫瘤血管細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)，Wnt信號(hào)通路阻斷能夠降低血腦屏障關(guān)鍵分子Mfsd2a的表達(dá)，同時(shí)增加血管通透性標(biāo)記物Plvap和細(xì)胞囊泡胞吞轉(zhuǎn)運(yùn)標(biāo)記物CAV1的表達(dá)（圖2）。

 

Wnt信號(hào)通路在腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞中調(diào)控轉(zhuǎn)胞吞作用相關(guān)基因^[1]

 

隨后，作者應(yīng)用Mfsd2a敲除（Mfsd2a-ko，由賽業(yè)生物提供）小鼠和可持續(xù)表達(dá)Mfsd2a的Mfsd2a-GOF（Cdh5-Cre^ERT2；ROSA26^{STOPfloxMfsd2a/TdTomato}，由賽業(yè)生物提供）小鼠進(jìn)一步驗(yàn)證分析，發(fā)現(xiàn)Wnt信號(hào)通路調(diào)控化療藥物遞送依賴Mfsd2a的表達(dá)。圖3A可見(jiàn)在Mfsd2a-GOF小鼠中未觀察到Wnt信號(hào)通路抑制所導(dǎo)致的TMZ遞送增強(qiáng)。在Mfsd2a-GOF小鼠中，LGK974和TMZ治療聯(lián)合治療的生存獲益被逆轉(zhuǎn)（圖3B）。以上結(jié)果表明，Wnt介導(dǎo)的TMZ遞送調(diào)節(jié)依賴于Mfsd2a的表達(dá)。

 

Wnt信號(hào)通路調(diào)控化療藥物遞送依賴Mfsd2a的表達(dá)^[1]

 

3.Wnt信號(hào)通路影響Mfsd2a介導(dǎo)的胞吞作用

作者應(yīng)用體外血腦屏障模型、Cav1敲除（Cav1-ko）小鼠、Cav1/Mfsd2a雙敲小鼠進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)降低caveolae介導(dǎo)的細(xì)胞胞吞轉(zhuǎn)運(yùn)后可影響Mfsd2a敲除對(duì)化療藥物遞送的調(diào)控作用。在Mfsd2a敲除小鼠中TMZ遞送顯著增強(qiáng)，但在Mfsd2a和Cav1雙敲小鼠中，增強(qiáng)的TMZ遞送被逆轉(zhuǎn)(圖4A)。免疫電鏡圖提示，LGK974治療導(dǎo)致腫瘤血管內(nèi)皮中caveolae介導(dǎo)的細(xì)胞胞吞作用顯著增加（圖4B-C）。進(jìn)一步研究表明，LGK974治療導(dǎo)致對(duì)照小鼠中的TMZ遞送增加，但在Cav1敲除小鼠中則未受影響（圖4D）；LGK974治療導(dǎo)致對(duì)照小鼠腫瘤中血管內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)吞囊泡水平增加，但在Cav1敲除小鼠中則未見(jiàn)其變化（圖4E-F）。此外，在Cav1敲除小鼠中，TMZ和LGK974治療對(duì)荷瘤小鼠存活率改善的協(xié)同作用也被逆轉(zhuǎn)（圖4G）。

 

Wnt信號(hào)通過(guò)在腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞中增強(qiáng)Mfsd2a介導(dǎo)的胞吞轉(zhuǎn)運(yùn)作用來(lái)增加化療藥物替莫唑胺的遞送^[1]

 

研究結(jié)論

總的來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)研究指出了Wnt/Mfsd2a/caveolae-mediated transcytosis軸是提高化療藥物遞送的重要靶點(diǎn)，揭示了Wnt/Mfsd2a信號(hào)通路調(diào)控血管內(nèi)皮細(xì)胞胞吞轉(zhuǎn)運(yùn)在膠質(zhì)瘤藥物遞送中的分子機(jī)制，為膠質(zhì)瘤的治療方案設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。

 

原文檢索：

[1]Xie Yuan, He Liqun, Zhang Yanyu, Huang Hua, Yang Fan, Chao Min, Cao Haiyan, Wang Jianhao, Li Yaling, Zhang Lingxue, Xin Lele, Xiao Bing, Shi Xinxin, Zhang Xue, Tang Jiefu, Uhrbom Lene, Dimberg Anna, Wang Liang and Zhang Lei. Wnt Signaling Regulates MFSD2A-dependent Drug Delivery through Endothelial Transcytosis in Glioma[J].Neuro Oncology. 2023 Jan 2:noac288.

 

賽業(yè)小鼠模型構(gòu)建

賽業(yè)生物構(gòu)建了Cav1、Mfsd2a基因敲除小鼠與條件性基因敲除小鼠，更有活體小鼠已加入『紅鼠資源庫(kù)』，快至2周交付！確保您在短時(shí)間內(nèi)獲得更具性價(jià)比的實(shí)驗(yàn)用鼠，為您的研究加點(diǎn)速~

 

Cav1 KO小鼠

品系名稱：

C57BL/6N-Cav1^em1C/Cya

品系編號(hào)：

KOCMP-12389-Cav1-B6N-VA

產(chǎn)品編號(hào)：

S-KO-01349

應(yīng)用方向：

代謝研究,心血管系統(tǒng),腫瘤研究,神經(jīng)系統(tǒng),信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),肝臟/膽道系統(tǒng),腎和泌尿系統(tǒng)

打靶方案：

 

Cav1 flox小鼠

品系名稱：

C57BL/6J-Cav1^em1Cflox/Cya

品系編號(hào)：

CKOCMP-12389-Cav1-B6J-VA

產(chǎn)品編號(hào)：

S-CKO-01561

應(yīng)用方向：

代謝研究,心血管系統(tǒng),腫瘤研究,神經(jīng)系統(tǒng),信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),肝臟/膽道系統(tǒng),腎和泌尿系統(tǒng)

打靶方案：

 

Mfsd2a KO小鼠

品系名稱：

C57BL/6J-Mfsd2a^em1C/Cya

品系編號(hào)：

KOCMP-76574-Mfsd2a-B6J-VA

產(chǎn)品編號(hào)：

S-KO-14899

應(yīng)用方向：

免疫系統(tǒng),心血管系統(tǒng),神經(jīng)系統(tǒng),視力/眼睛,消化系統(tǒng),肝臟/膽道系統(tǒng),行為/神經(jīng)

打靶方案：

 

Mfsd2a flox小鼠

 

品系名稱：

C57BL/6J-Mfsd2a^em1Cflox/Cya

品系編號(hào)：

CKOCMP-76574-Mfsd2a-B6J-VA

產(chǎn)品編號(hào)：

S-CKO-16507

應(yīng)用方向：

免疫系統(tǒng),心血管系統(tǒng),神經(jīng)系統(tǒng),視力/眼睛,消化系統(tǒng),肝臟/膽道系統(tǒng),行為/神經(jīng)

打靶方案：