雌激素受體陽性(ER+)乳腺癌約占全部乳腺癌病例的70%,其侵襲轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致患者死亡的主要因素。盡管內(nèi)分泌治療顯著改善了ER+乳腺癌患者的預(yù)后,但治療過程中出現(xiàn)的獲得性耐藥嚴(yán)重限制了長期療效,成為腫瘤復(fù)發(fā)與轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵臨床瓶頸。因此,探索新型治療靶點(diǎn)及開發(fā)更有效的干預(yù)策略具有重要臨床意義。
近期發(fā)表于《Jeju Journal of Island Sciences》的一項(xiàng)研究,揭示了MEK1/2抑制劑曲美替尼(Trametinib)對(duì)ER+乳腺癌細(xì)胞中ETV4表達(dá)的調(diào)控機(jī)制及其抗腫瘤效應(yīng)。研究者利用CellCyte X活細(xì)胞成像系統(tǒng),在2D及3D培養(yǎng)的MCF-7細(xì)胞模型中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),確證曲美替尼可顯著抑制細(xì)胞增殖。研究結(jié)果為 ETV4 作為 ER+乳腺癌潛在治療靶點(diǎn)提供了新的實(shí)驗(yàn)證據(jù),也為采用 MEK 抑制劑靶向 ETV4 以克服內(nèi)分泌治療耐藥提供了理論基礎(chǔ)。
材料與方法
1. 細(xì)胞培養(yǎng)與耐藥株構(gòu)建
MCF-7 細(xì)胞培養(yǎng)于含 10% 胎牛血清、100 U/mL 青霉素與100 μg/mL 鏈霉素的 DMEM 培養(yǎng)基,培養(yǎng)條件為 37℃、5% CO₂。他莫昔芬耐藥 MCF-7(TAM-R_MCF-7)細(xì)胞參照文獻(xiàn)構(gòu)建:PBS 洗滌后更換無酚紅 DMEM,添加 10% 活性炭處理胎牛血清及 0.1 μM 4 - 羥基他莫昔芬,誘導(dǎo) 2 周后逐步提升藥物濃度至 3 μM,全程約 9 個(gè)月。
2. 蛋白免疫印跡分析
細(xì)胞經(jīng)PBS 洗滌后,以 RIPA 裂解液提取總蛋白,離心去除細(xì)胞碎片。蛋白樣品經(jīng) SDS-PAGE 分離后轉(zhuǎn)印至硝酸纖維素膜,依次孵育一抗及 HRP 標(biāo)記二抗,采用 ECL 化學(xué)發(fā)光法顯影,ChemiDoc 成像系統(tǒng)(Bio-Rad)采集信號(hào)。
3. 報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)
采用雙熒光素酶報(bào)告基因系統(tǒng)檢測(cè)ETV4啟動(dòng)子活性。MCF-7、T47D、BT474細(xì)胞以1×10⁵個(gè)/孔接種于12孔板,過夜培養(yǎng)后使用Fugene6試劑瞬時(shí)轉(zhuǎn)染含ETV4啟動(dòng)子-RenSP的質(zhì)粒。細(xì)胞在含/不含1 μM曲美替尼的培養(yǎng)基中培養(yǎng)24小時(shí),使用發(fā)光儀(Tecan)檢測(cè)海腎熒光素酶活性。
4. 2D細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)
MCF-7細(xì)胞以2×10³個(gè)/孔接種于96孔板,連續(xù)培養(yǎng) 96 h。使用CellCyte X活細(xì)胞成像系統(tǒng)自動(dòng)采集圖像,設(shè)定時(shí)間點(diǎn)為0、24、48、72、96小時(shí)。
通過CellCyte X軟件內(nèi)置分析模塊完成細(xì)胞區(qū)域分割,以細(xì)胞覆蓋面積定量分析不同濃度曲美替尼的增殖抑制作用。
5. 3D球體生長實(shí)驗(yàn)與大小評(píng)估
MCF-7細(xì)胞以3×10³個(gè)/孔接種于超低吸附96孔板,300×g離心3分鐘促進(jìn)細(xì)胞聚集。24h后加入含不同濃度(0.001、0.01、0.1 μM)曲美替尼的培養(yǎng)基,每24h采集圖像。
使用CellCyte X軟件測(cè)量球體周長,評(píng)估藥物對(duì)3D細(xì)胞生長的抑制作用。實(shí)驗(yàn)重復(fù)兩次,每組設(shè)3個(gè)復(fù)孔。
6. 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析
所有實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)三次,數(shù)據(jù)以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。使用GraphPad Prism 8軟件進(jìn)行單因素方差分析,以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
1. MAPK 信號(hào)通路調(diào)控 ER+乳腺癌細(xì)胞中 ETV4 的表達(dá)
已有研究證實(shí),絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號(hào)通路可通過磷酸化作用上調(diào)ETV4表達(dá)并增強(qiáng)其轉(zhuǎn)錄活性。為驗(yàn)證該調(diào)控機(jī)制在ER+乳腺癌中同樣存在,本研究使用 MEK1/2 抑制劑曲美替尼處理 MCF-7 細(xì)胞。結(jié)果顯示,曲美替尼顯著降低ERK1/2 Thr202/Tyr204位點(diǎn)磷酸化水平(p<0.01),證實(shí)MEK1/2活性被有效抑制;Western blot檢測(cè)顯示ETV4蛋白表達(dá)呈劑量依賴性下降,這表明MAPK通路直接調(diào)控ER+乳腺癌細(xì)胞中ETV4的表達(dá)。

圖 1. 曲美替尼對(duì) MCF-7 細(xì)胞中 MAPK 信號(hào)下游效應(yīng)因子 ETV4 的影響
2. 曲美替尼在轉(zhuǎn)錄水平抑制 ETV4 表達(dá)
為深入探究曲美替尼(Trametinib)下調(diào)ETV4的分子機(jī)制,本研究采用ETV4啟動(dòng)子熒光素酶報(bào)告質(zhì)粒檢測(cè)其轉(zhuǎn)錄活性。結(jié)果顯示:在三種ER+乳腺癌細(xì)胞系(MCF-7、T47D、BT474)中,經(jīng)1 μM曲美替尼處理24小時(shí)后,ETV4啟動(dòng)子活性均顯著降低(p<0.001)。該結(jié)果證實(shí)曲美替尼在轉(zhuǎn)錄水平直接抑制ETV4表達(dá)。

圖 2. 曲美替尼對(duì) ETV4 的轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用
3. 曲美替尼在 2D 與 3D 模型中均抑制乳腺癌細(xì)胞生長
通過CellCyte X活細(xì)胞動(dòng)態(tài)成像系統(tǒng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn):在2D培養(yǎng)體系中,曲美替尼對(duì)MCF-7細(xì)胞增殖呈現(xiàn)劑量依賴性抑制,細(xì)胞覆蓋面積較對(duì)照組顯著降低。為模擬體內(nèi)腫瘤微環(huán)境復(fù)雜性,本研究采用3D腫瘤球體模型。結(jié)果顯示曲美替尼同樣可顯著抑制球體增長,表現(xiàn)出穩(wěn)定的抗增殖效應(yīng)。上述結(jié)果證實(shí),曲美替尼在 2D 單層細(xì)胞及 3D 球體模型中均具有一致的抑瘤活性,不受細(xì)胞間相互作用及微環(huán)境異質(zhì)性的影響。

圖 3. 曲美替尼對(duì) MCF-7 細(xì)胞 2D 增殖及 3D 球體生長的抑制作用
4. ETV4 在他莫昔芬耐藥細(xì)胞中表達(dá)顯著上調(diào)
與親本 MCF-7 細(xì)胞相比,TAM-R_MCF-7 細(xì)胞中 ETV4 的蛋白水平與 mRNA 水平均明顯升高,提示 ETV4 異常上調(diào)可能他莫昔芬耐藥的發(fā)生發(fā)展有關(guān),為后續(xù)靶向 ETV4 逆轉(zhuǎn)耐藥提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

圖 4. 與親本 MCF-7 細(xì)胞相比,TAM-R_MCF-7 細(xì)胞中 ETV4 表達(dá)升高
5. MAPK-ETV4 軸驅(qū)動(dòng)耐藥細(xì)胞的增殖
TAM-R_MCF-7 細(xì)胞增殖速率顯著高于親本細(xì)胞,表現(xiàn)出更強(qiáng)的惡性表型。結(jié)合上述結(jié)果推測(cè):在 ER+乳腺癌進(jìn)展及耐藥過程中,MAPK 信號(hào)異常激活可轉(zhuǎn)錄上調(diào) ETV4,進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞快速增殖。曲美替尼可通過阻斷 MAPKETV4 信號(hào)軸,成為克服他莫昔芬耐藥的潛在策略。

圖 5. 與親本 MCF-7 細(xì)胞相比,TAM-R_MCF-7 增殖能力顯著增強(qiáng)
CellCyte X 技術(shù)優(yōu)勢(shì)
本研究充分體現(xiàn)了CellCyte X活細(xì)胞成像系統(tǒng)在抗腫瘤藥物體外評(píng)價(jià)中的主要優(yōu)勢(shì):
- 自動(dòng)化成像,降低人為誤差:系統(tǒng)可預(yù)設(shè)長期成像方案,實(shí)現(xiàn)多孔板高通量、連續(xù)無擾成像,保證數(shù)據(jù)采集的一致性與重復(fù)性,顯著減輕實(shí)驗(yàn)人員操作負(fù)擔(dān)。
- 精準(zhǔn)圖像分析,支持定量研究:軟件內(nèi)置分析模塊可自動(dòng)完成細(xì)胞覆蓋面積、球體直徑 / 周長等指標(biāo)識(shí)別與量化,輸出標(biāo)準(zhǔn)化、可追溯數(shù)據(jù),提升實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠性與說服力。
- 兼容多體系培養(yǎng)模型:系統(tǒng)適配常規(guī)貼壁培養(yǎng)板與超低吸附 3D 培養(yǎng)板,可支持 2D 增殖、3D 腫瘤球體、細(xì)胞共培養(yǎng)等多種模型,滿足體外腫瘤研究多樣化需求。
這些功能使CellCyte X成為腫瘤藥物篩選、機(jī)制研究、耐藥模型構(gòu)建等領(lǐng)域的理想工具。
應(yīng)用前景與總結(jié)
本研究借助CellCyte X 活細(xì)胞成像系統(tǒng),實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)并定量評(píng)估了 MEK1/2 抑制劑曲美替尼對(duì) ER+乳腺癌 MCF-7 細(xì)胞的增殖抑制效應(yīng),證實(shí)其在 2D 與 3D 培養(yǎng)體系中均具有穩(wěn)定、一致的抗腫瘤活性,并進(jìn)一步闡明了 ETV4 作為乳腺癌潛在治療靶點(diǎn)的臨床價(jià)值。
CellCyte X 系統(tǒng)憑借其自動(dòng)化操作、高精度分析及多模型適配能力,為腫瘤生物學(xué)及藥物篩選研究提供了高效、可靠的技術(shù)平臺(tái)。在精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和新型抗腫瘤藥物快速發(fā)展的背景下,該技術(shù)有望加速基礎(chǔ)研究向臨床轉(zhuǎn)化,推動(dòng)個(gè)體化治療策略的優(yōu)化與落地。