IF 9.1,黄金昶团队新发现:癌旁围刺抑制内皮细胞GLO1促肿瘤血管正常化

文摘   2024-07-12 10:19   美国  

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北京中医药大学针灸肿瘤研究所黄金昶教授

与美国圣约翰大学陈哲生教授为通讯作者

万宇翔助理研究员为第一作者

于2024年6月29日

Cancer Letters(IF:9.1)

发表针灸学研究论文

Electroacupuncture facilitates vascular normalization by inhibiting Glyoxalase1 in endothelial cells to attenuate glycolysis and angiogenesis in triple-negative breast cancer

电针通过抑制内皮细胞中的GLO1来减轻三阴性乳腺癌患者的糖酵解和血管生成,从而促进血管正常化

(原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304383524004890)


点击原文或在微信公众号内发送关键字癌旁围刺治疗乳腺癌”即可获得全文PDF

   研究发现与亮点:

  • 电针疗法对于乳腺癌移植瘤血管的干预:癌旁电针围刺显著促进三阴性乳腺癌移植瘤血管正常化,并在干预后第三天效应最佳;

  • 联合紫杉醇疗效显著:该时点联合紫杉醇化疗能够显著增加抗肿瘤疗效。内皮细胞GLO1是电针围刺调控血管生成的关键靶点。

  • 治疗策略转变:从血管生长因子转向内皮细胞代谢。

  • 靶点:内皮细胞GLO1是电针围刺调控血管生成的关键靶点。


重点摘要


背景:

三阴性乳腺癌(TNBC)是一种预后较差的疾病,具有高复发率、高转移率和高死亡率。抗血管生成治疗是TNBC的重要靶向治疗方法之一。

基于前期本团队研究发现针刺显著提高乳腺癌肿瘤局部药物浓且该效应可能与针刺改善肿瘤血管微循环有关,由此我们推测癌旁围刺可能对肿瘤血管有着促进结构和功能正常化的作用。

基于该假说,我们通过活体光声成像联合离体组织检测确定癌旁围刺促血管正常化的效应及时间窗范围,并通过DIA蛋白组学联合非靶代谢组学筛选其出效应机制及作用关键靶点GLO1,从在体和离体两个维度验证阐明癌旁围刺下调关键靶点GLO1调控TNBC移植瘤血管的作用机理。

目的:

    电针疗法的探索:研究强调了周围肿瘤电针疗法作为一种非药物干预手段在TNBC治疗中的潜力。

方法:

    研究方法:包括动物模型的建立、电针干预、光声成像、免疫组化、流式细胞术、蛋白质印迹、qRT-PCR、肿瘤抑制率计算、DIA蛋白质组学、非靶向代谢组学、生物信息学分析、HUVEC Glo1敲低/过表达、Matrigel plug血管生成实验等。

    实验模型:使用4T1乳腺癌异种移植瘤模型,通过体内光声成像和体外组织检测来评估电针疗法对肿瘤血管正常化的影响。


研究结果:

1、主要发现:

  • 电针干预后第3天,小鼠乳腺癌移植瘤血管密度显著下调血管周细胞覆盖增加内皮细胞间连接更加紧密,血管基底膜完整性改善,并且电针围刺在周细胞覆盖、内皮细胞黏附连接和基底膜覆盖方面优于贝伐珠单抗;

  • 同时,电针围刺还能在该时点有效改善肿瘤组织缺氧减少血管通透性促进血管灌注增加从血管结构和功能均提示了针刺促进乳腺癌移植瘤血管正常化的作用效应。

  • 基于针刺促乳腺癌移植瘤血管正常化的作用效应,研究者进一步在效应时间窗内外分别给予紫杉醇联合化疗发现,针刺在血管正常化时间窗内联合紫杉醇可显著提高抗肿瘤效果。

2、Glo1的作用:

电针疗法显著降低了4T1异种移植瘤内皮细胞中的Glo1表达。

      Glo1的下调或电针疗法抑制了血管生成,而Glo1的过表达增加了血管形成。


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进一步,研究者通过DIA蛋白组学联合非靶向代谢组筛选出针刺促乳腺癌移植瘤血管正常化的关键途径之一:甲基乙二醛降解途径,该途径为糖酵解过程中的分支,其中乙二醛酶1(GLO1)是针刺作用的关键效应靶点。







3、体外实验:

    在人脐静脉内皮细胞(HUVECs)中,Glo1的药理抑制和基因敲低抑制了细胞增殖并促进了细胞凋亡,这是通过下调甲基乙二醛-糖酵解途径实现的。

4、斑马鱼模型:

    使用Glo1沉默的斑马鱼模型进一步证实了Glo1在血管发育中的作用。

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    针对筛选出的GLO1作用靶点,研究者通过免疫荧光双染配合流式分析共同验证了电针围刺对肿瘤血管内皮细胞GLO1的下调作用。进一步构建人脐静脉内皮细胞HUVECs的GLO1沉默/过表达稳转细胞系,并通过小鼠基质胶栓模型配合RSOM活体光声成像检测验证了针刺通过下调内皮细胞GLO1抑制血管生成并促进周细胞募集的效应。

    研究者进一步通过药物抑制和基因沉默两个维度从细胞水平探索并验证了GLO1下调对内皮细胞血管生成的抑制作用,并且通过斑马鱼在体水平的GLO1沉默技术,充分验证了GLO1下调对整体脉管系统的抑制作用。


    值得关注的是,抑制内皮细胞GLO1的表达能够显著增加周细胞的募集,这一发现对于肿瘤血管正常化内皮细胞与周细胞crosstalk的深入研究提供了方案,是具有源于中医原始创新的现代血管生物学研究新发现。

    该研究新发现的GLO1有望通过增强血管靶向载体发展成为抗肿瘤血管生成的新靶点。该研究的顺利完成得益于国家自然科学基金、北京市自然科学基金、中华中医药学会青年人才托举项目以及北京中医药大学校级科研基金的大力支持。

    未来研究,研究者将进一步探索明确内皮细胞GLO1下调对周细胞募集以及二者交互作用机制、电针围刺下调内皮细胞GLO1的作用机制。进一步为针刺联合化疗的中西医协同肿瘤创新模式提供更多更扎实的基础研究支撑,为中医原创思维助力现代科学生物靶标发现和拓展贡献我们的力量。






结论:

    研究结果表明,癌旁电针围刺能显著促进三阴性乳腺癌移植瘤血管正常化,并在干预后第三天效应最佳,该时点联合紫杉醇化疗能够显著增加抗肿瘤疗效。内皮细胞GLO1是电针围刺调控血管生成的关键靶点。


    研究负责人黄金昶教授表示:“针刺促肿瘤血管正常化的灵感来源于症积的‘瘤络瘀阻’理论与针刺‘祛瘀通络’,该研究具有传统的中医理论渊源和现代的围刺干预肿瘤微环境前沿理念,为中医理论指导下中西医结合的原始创新。

    本项研究为围刺联合化疗增效的中西医肿瘤协同治疗模式提供了重要的理论支持。基于针刺联合化疗的核心方向,我们临床已经开展针刺联合新辅助化疗/辅助化疗助力低位直肠癌患者降期保肛、乳腺癌患者术后保乳防复发以及妇科肿瘤患者阴道残端保留等独具特色的原创性工作,为广大肿瘤患者带来了新的希望。

    需要强调的是针刺促肿瘤血管正常化为针刺联合化疗的临床应用提供了坚实基础,同时研究发现针刺调控肿瘤血管生成的内皮细胞作用靶点GLO1是基于对细胞糖酵解代谢的调控途径,不同于目前的抗血管生成分子靶向药物作用点,这也是借力针刺发现新靶点一个典范、一个高效方法。”


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