强势围观南京医科大学IF40+研究:围绕国自然热点“外泌体”+“CAF”,光动物模型就有4、5种,思路太适合报基金了!

文摘   2024-09-26 15:40   上海  

编者按:很多粉丝研究“肿瘤相关成纤维细胞”、“外泌体”、miRNA等,一般情况是围绕细胞间通讯,从发病机制的角度开展研究。而今天介绍的文章则从治疗的角度,将几个热点有机结合了起来。这样的思路也非常适合申报国自然,因此推荐给大家:
  • WNT配体-载体蛋白工程化外泌体对COPD的治疗作用与机制研究

  • 工程化外泌体仿生支架靶向递送circ-PIEZO1促进股骨头坏死修复及其机制研究

  • 共载Olaparib和siβ-catenin的靶向工程化外泌体用于克服MGMT缺陷型胶质母细胞瘤的替莫唑胺耐药性

  • 工程化外泌体缓释系统经miR-340-5p-NOD1/RIP2/NF-κB轴抑制巨噬细胞浸润所致椎间盘退变的机制研究

  • 导电水凝胶负载iPSC来源细胞及piR-1245工程化外泌体通过改善局部微环境促进心肌梗死重建的机制

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一、研究团队介绍

2024年6月南京医科大学研究团队在《Signal Transduction and Targeted Therapy》(影响因子高达40.8)发表一篇题为“Engineered extracellular vesicles for targeted reprogramming of cancer-associated fibroblasts to potentiate therapy of pancreatic cancer”的研究论文。

文章作者团队仅5人,第一作者Pengcheng Zhou来自江苏省南通大学附属医院外科,通讯作者张业伟教授来自南京医科大学第二附属医院普外科,也是肝胆胰脾中心的教授。张教授涉猎范围广泛,肝胆胰脾相关恶性疾病的发病机制和进展均有多项成果及高分文章发表。作为外科医生,他将临床和科研结合得十分紧密,不仅科研成果丰富,临床创新也不少。接下来让我们一起学习大佬的文章吧。

资料来源:南京医科大学第二附属医院官网

二、文章简介

胰腺癌的预后极差,发病率呈上升趋势,但目前患者一经诊断,往往是晚期,治疗方式有限。近年来针对胰腺癌的发病机制研究中,肿瘤微环境起到关键作用,其中肿瘤相关成纤维细胞(CAFs)参与胰腺癌的侵袭、转移和耐药性。张业伟教授的科研团队通过对外泌体(一种细胞分泌的囊泡,可作为细胞间信息交流载体)进行工程化改造,靶向CAFs进行重编程,最终调控胰腺癌肿瘤微环境,达到抑瘤的治疗作用。研究为外泌体在肿瘤治疗中的应用提供创新策略,也为胰腺癌的治疗和转化研究提供了新思路。

三、如何讲好文章的故事

初读文章,尝试带着问题去思考,收获会更多:

1、为什么选择含有miR-138-5p和药物的外泌体?
2、如何证明成纤维细胞代谢被重编程?

3、如何证明外泌体的治疗作用?

图1:miR-138-5p对胰腺癌相关成纤维细胞(CAFs)的影响

首先第一步,作者发现正常成纤维细胞和胰腺癌相关成纤维细胞相比,miR-138-5p在后者中明显降调(图1),自然引出了治疗思路:何不通过升高癌细胞内的miR-138-5p来使得细胞变正常呢?而外泌体是近年来发现的细胞间小囊泡,工程化外泌体可以达到输送miRNA以及抗肿瘤药物的作用,是绝佳的载体,于是作者构建了包含有miR-138-5p和抗肿瘤药物PFD的外泌体,称为“IEVs-PFD/138”,作者通过整合素α5靶向肽(IEVs-PFD/138)进行表面修饰,增强了CAFs靶向能力(图2)。

图2:制备装载miR-138-5p和吡非尼酮(PFD)的强化靶向外泌体IEVs-PFD/138

自此第一个问题得到了解答1、为什么选择含有miR-138-5p和药物的外泌体?”,因为有差异,而且外泌体装置药物治疗效果好。

接下来的结果就围绕着“IEVs-PFD/138”展开。 

其次,在图3和补充图中,作者通过挖掘六个数据库确定了miR-138-5p的潜在靶基因:FERMT2,这个基因的表达与CAFs的增殖和迁移呈正相关,随后作者通过qPCR、免疫印迹、免疫共沉淀等试验证明miR-138-5p参与调节FERMT2-PYCR1轴,进一步调节脯氨酸和胶原的形成(图4)。

图3:miR-138-5p在胰腺癌相关成纤维细胞(CAFs)中的功能和机制分析

图4:FERMT2在肿瘤相关成纤维细胞(CAFs)中与TGFBR1和PYCR1相互作用。

IEVs-PFD/138可以明显抑制TGFBR1和FERMT2-PYCR1复合物,进而调节CAFs中的脯氨酸代谢,从而下调细胞内脯氨酸含量。因此,应用IEVs-PFD/138是一种潜在的治疗策略,可以调节CAFs的激活和分泌特征以及胶原的形成。这也回答了第二个问题“2、如何证明成纤维细胞代谢被重编程?”,因为CAFs中的脯氨酸代谢通路被上述机制所改变。

紧接着,我们一起来看看作者如何回答第三个问题:“3、如何证明外泌体的治疗作用?”,分别从以下三个水平进行充分论证:

①细胞水平、②3D细胞团(类器官)水平、③多种动物水平,作者均证明了IEVs-PFD/138优秀的抗肿瘤作用。

图5: IEVs-PFD/138在肿瘤相关成纤维细胞(CAF)表型逆转、癌细胞抑制和增强药物渗透中的作用。

细胞水平就是常见的对增殖、迁移等细胞生物行为学的抑制作用(图5A-J)

类器官水平主要通过量化类器官的体积来评价抑制作用(图5K-M)

动物水平中,研究人员构建了多种小鼠模型,如3D人源胰腺癌细胞移植模型,PANC-1胰腺癌细胞和CAFs纤维素细胞的胰腺癌模型小鼠模型、胰腺癌PDX模型、原位促结缔组织增生胰腺癌模型及C57/B6 模型(图6-9及部分补充图)等。

图6:在皮下结增生胰腺癌模型中,IEVs-PFD/138治疗的效果。

图7:在患者来源的异种移植物(PDX)胰腺癌模型中,IEVs-PFD/138的治疗效果。

图8:原位纤维增生性胰腺癌模型中,IEVs-PFD/138治疗效果。

图9:在原位纤维增生性胰腺癌C57/B6模型中,IEVs-PFD/138的效果。

最后,通过静脉注射外泌体进行治疗,结果发现仅带药物或仅带miR-138-5p的外泌体可显著抑制肿瘤生长,而强强联合的IEVs-PFD/138外泌体抗肿瘤效果好,小鼠生存时间延长。

注:除了常规肿瘤大小(Tumor volume)重量(Weight)外,还用了其余指标评价体内模型的疗效,如免疫印迹、HE染色、检测肿瘤弹性(Elastic modulus of tumors.)、实体肿瘤密度(solid stress),也让人眼前一亮(图7 G-H)。腹水、腹部转移灶、肝转移淋巴结等指标也与临床牢牢结合,有理有据(图8-9)。多种动物模型的应用,也让该结论普适性更强,更有说服力。

四、亮点解读及对国自然申请的启发

大佬的文章优点颇多,摘录几个对国自然或者基金申请及文章撰写有很大帮助的亮点同大家分享:

① 工程化外泌体:文章中对外泌体进行改造,加入miRNA及药物,对其靶向功能进行强化,直接升级成SSR级别外泌体,达到精准靶向治疗目的。这也让该篇文章的临床价值更进一步。

② 肿瘤微环境CAFs重编程:微环境和重编程两大热点结合,通过阐述细胞间相互作用,导致重编程的改变,这是文章的机制亮点,也是讲好故事的底色,因此在写基金或撰文时候不光要引用热点,还要巧妙编织热点间的相互作用关系

③ 丰富的动物模型:文章后面3个主图主要是在各种动物模型中证明工程化外泌体的治疗效果,不得不感慨大佬课题组充足的经费和精湛的动物实验技术。其中让人眼前一亮的评估方法(如肿瘤弹性、密度)不妨也写进国自然的研究计划里,说不定就让评审专家心动给一个通过了。

END

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