今天大号上我们介绍了一下从“小分子药物、代谢物”角度通过与靶基因互作后发挥功能的“套路”,大致分了5个步骤(从重庆医科大学这篇NC看“小分子、代谢物、肠道菌群”要发到10+需要做哪些工作?)。其实这个思路只要大家多看看文献,总结一下就会发现“都差不多”,下面我们换个角度,看看要验证这篇NC研究中的关键发现,需要做到什么样的程度才算严谨。
我们先简单汇总一下这项NC的研究内容:
蜂王浆的成分中链脂肪酸10-羟基-2-癸烯酸(10-HDA)(小分子药物成分)通过靶向天冬酰胺β-羟化酶(ASPH)(关键靶点),调控ERK/p53/p21和GSK3β/p16信号通路(下游信号通路),从而抑制“软骨细胞衰老”(细胞与热点表型)并改善软骨退变和疼痛(临床问题)。
主要的研究内容(简要)
研究团队首先通过体外实验验证了10-HDA对软骨细胞增殖、代谢和衰老的影响,然后利用手术诱导的内侧半月板不稳定(DMM)小鼠模型和自然老化小鼠模型来评估10-HDA的体内效果。
通过DARTS和CETSA技术鉴定了ASPH作为10-HDA的潜在靶点,并进一步通过基因编辑技术(CRISPR-Cas9)构建ASPH基因敲除细胞模型,结合转录组测序分析,揭示了ASPH在软骨细胞衰老中的作用及其调控网络。
最后通过分子生物学和细胞生物学实验验证了10-HDA通过ASPH/ERK/p53/p21和ASPH/GSK3β/p16信号轴抑制软骨细胞衰老的分子机制。
下面我们通过问题来看研究的论证逻辑:
1.为了证明10-HAD抑制软骨细胞衰老并改善软骨退变和疼痛,体现哪些实验设计?
a)在评价10-HAD抑制软骨细胞衰老这个问题时,是否用了多株软骨细胞?
R:是的,研究中使用了来自野生型C57BL/6J 小鼠的原代软骨细胞和人C28/I2软骨细胞系,以评估10-HDA对细胞增殖和代谢的影响。
b)在评价软骨退变和疼痛的动物模型时,是否用了不同的动物模型?
R:研究中使用了手术诱导的内侧半月板不稳定(DMM)小鼠模型和自然老化小鼠模型来评估10-HDA对软骨退变和疼痛的影响。
c)在10-HAD抑制软骨细胞衰老、改善软骨退变和疼痛时,剂量、给药方式和时间点是如何确定的?
R:研究中通过体外实验确定了10-HDA的作用浓度,并在动物模型中通过剂量效应实验确定了有效剂量。给药方式包括关节内注射和口服给药,时间点根据DMM模型的病理进展和自然老化小鼠的生理状态来确定。
d)10-HAD抑制软骨细胞衰老,是否存在剂量依赖效应?
R:是的,研究中观察到10-HDA对软骨细胞增殖和代谢的影响具有剂量依赖性,并且在动物模型中也观察到了剂量依赖的治疗效果。
e)在评价10-HAD抑制软骨细胞衰老时,从细胞形态、细胞功能、通路变化和明星指标上都做了哪些实验?
R:研究中进行了多项实验来评估10-HDA的效果,包括:
细胞形态:使用SA-β-gal染色评估细胞衰老。
细胞功能:通过CCK-8、EdU掺入实验评估细胞增殖,通过Tunel实验评估细胞凋亡。
通路变化:通过qPCR和Western blot分析了ERK/p53/p21和GSK3β/p16信号通路的变化。
明星指标:检测了p16、p21等衰老标志物的表达。
f)为了排除非特异性作用或者其它干扰因素,除了对照与10-HAD处理外,还有哪些分组?
R:研究中设置了多个对照组,包括PBS对照组、IL-1β处理组以及不同浓度的10-HDA处理组,以排除非特异性作用。此外,还使用了ASPH基因敲除细胞模型和过表达模型来进一步验证10-HDA的作用是否依赖于ASPH。
2.研究发现10-HAD通过直接靶向天冬酰胺β-羟化酶(ASPH)抑制软骨细胞衰老,实验设计上,如何体现出ASPH在10-HAD抑制抑制软骨细胞衰老中的关键必要作用?
R:
1)药物亲和力响应靶标稳定性(DARTS)实验:通过DARTS实验,研究者发现10-HDA能够保护一个分子量在50-75 kDa的蛋白质不被蛋白酶降解,后续质谱分析鉴定这个蛋白质为ASPH,从而揭示了ASPH可能是10-HDA的直接作用靶点。
2)细胞热位移分析(CETSA):通过CETSA实验,研究者发现10-HDA能够增强ASPH蛋白的热稳定性,进一步证实了10-HDA与ASPH之间的直接相互作用。
3)ASPH基因敲除(KO)细胞模型:研究者利用CRISPR-Cas9技术构建了ASPH基因敲除的C28/I2细胞模型,以评估ASPH在10-HDA调控软骨细胞代谢中的作用。在ASPH-KO细胞中,10-HDA对软骨细胞代谢的调控作用减弱或消失,如COL2的激活和MMP13的抑制受到影响,这表明ASPH对于10-HDA的效应是必要的。
4)ASPH过表达细胞模型:研究者还在ASPH-KO细胞中重新表达了含有10-HDA结合位点的ASPH突变体(Δ2),发现这可以恢复10-HDA对软骨细胞代谢的调控作用,从而证实ASPH的特定结构域对10-HDA的作用至关重要。
5)信号通路分析:通过Western blot和qPCR等技术,研究者检测了10-HDA对ASPH-KO细胞中ERK/p53/p21和GSK3β/p16信号通路的影响,发现10-HDA通过ASPH调节这些信号通路,进而影响软骨细胞的衰老。
好,内容我们先说到这里。
如果大家有基金申请或者课题思路上的疑问,