技术展示丨运用高内涵荧光成像和单细胞追踪分析描绘AMPK活性在瓦博格耐药性中的动态变化和调控机制
糖酵解在索拉非尼诱导的 Warburg 效应中维持 AMPK 激活(Glycolysis maintains AMPK activation in sorafenib-induced Warburg effect)。文章已经被Molecular Metabolism接收,期刊为SCI收录,2022年影响因子8.1,JCR分区Q1区,中科院SCI分区医学2区。通讯作者为王欢,北京沃锶达细胞技术有限公司总经理兼首席科学家。
可提供基于细胞系或人源心肌细胞的高内涵荧光成像和单细胞追踪分析服务 Vercelldo technological laboratory can provide service of high content fluoresence imaging and single cell analysis based on a number of different cell lines or human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes.
运用高内涵荧光成像和单细胞追踪分析描绘AMPK活性在瓦博格耐药性中的动态变化和调控机制
在不同的培养条件下,AMPK 的激活动态与细胞对索拉非尼(肝细胞癌 (Hepatocellular carcinoma, HCC) 的一线治疗方法)的耐药性存在关联。
设计细胞表达 AMPK 活性生物传感器,在索拉非尼诱导的耐药期间以高通量方式监测单个 HCC 细胞中的 AMPK 激活。
索拉非尼诱导 AMPK 短暂激活,其持续时间取决于葡萄糖。抑制糖酵解可缩短 AMPK 激活;而增加糖酵解会增加其激活持续时间。
AMPK 的激活持续时间对于癌症逃逸治疗很重要,而糖酵解是 AMPK 激活持续时间的关键调节因子。
肝细胞癌(HCC)是世界第二大致命癌症。索拉非尼作为治疗HCC的一线药物,仍会诱导瓦博格效应产生耐药性,即癌细胞在氧气充足的情况下仍使用糖酵解产能。AMP激活蛋白激酶(AMPK)是一种异三聚体蛋白激酶,起到感知和守护能量稳态的作用。AMPK的激活是索拉非尼耐药性的关键,同时它也是许多治疗糖尿病、肥胖症和癌症的药物靶点。对AMPK在空间和时间上不同的调控决定了其不同的功能,不同信号会引起AMPK发生不同的区室化从而使其对目标进行选择性的调控。然而对AMPK时间维度的研究相较于空间维度并不多,本研究基于荧光共振能量转移原理(FRET),高内涵荧光成像和单细胞追踪分析技术,在时间维度上研究了不同糖浓度对AMPK激活时长的影响,为肝癌细胞产生糖酵解增加的耐药性提供了新的机制研究。
本研究构建了稳定表达AMPK活性生物报告器(AMPKAR2)的肝癌细胞系(Huh7-AMPKAR2),并基于荧光共振能量转移原理,利用高内涵成像技术,检测单细胞内AMPK活性,研究AMPK活性在时间维度上随药物诱导的瓦博格效应的发生而产生的变化。
AMPK激活时间在高糖浓度诱导索拉非尼耐药性中更长Huh7—AMPKAR2细胞在高糖条件下(25mM)对索拉非尼表现出更高水平耐药性,细胞活力相比于低糖条件(0或2.5)下增加了2-4倍,细胞死亡比例相比于无糖条件也更低(图1 A、C、D)。通过FRET和高内涵成像分析追踪AMPK指数随时间(加药前后)变化,发现在 0、2.5、5 和 25 mM 葡萄糖条件下,AMPK 对索拉非尼的激活持续时间平均为 90.4、122.6、127.4 和 141.9 分钟,显著受到糖浓度的影响,且在高糖浓度中激活时间更长(图1 B、E-J)。
2-脱氧葡萄糖(2-DG)是己糖激酶II的竞争性抑制剂,而己糖激酶II催化了糖酵解的第一步,通过加入2-DG可以抑制糖酵解的发生。研究通过试验发现,在高糖浓度下,细胞外酸化率(ECAR)在加入2-DG后急剧下降,证明了其对糖酵解的抑制作用(图2A-B)。进一步,通过高内涵成像分析,研究发现在索拉非尼预处理后,2-DG的加入显著缩短了AMPK的激活时长(图2C-G)。Western Blot的实验结果与FRET的实验结果相一致(图2H-J)。
葡萄糖的补充显著提升了在无糖条件下培养的Huh7-AMPKAR2细胞的ECAR,证明了葡萄糖的补充增加了细胞的糖酵解活动(图3 A-B)。当Huh7-AMPKAR2在低糖浓度(2.5mM)下进行索拉非尼的预处理时,只有3.6%的细胞在整个高内涵成像时间内持续AMPK的激活。而在分别补充12.5mM和25mM葡萄糖后,FRET分析结果显示持续激活AMPK的细胞比例分别增加到了45%和71%,平均激活时长从91.1分钟分别增加到了159.8分钟和180.6分钟(图3C-G)。Western Blot的实验结果与FRET的实验结果相一致(图 3 I-J)。葡萄糖和索拉非尼的组合相较于单独索拉非尼提高了细胞的活性(图3H)。
CONCLUSION
肝癌细胞的存活在高糖索拉非尼的处理下显著高于低糖药物的处理,说明细胞在高糖中具有更强的对索拉非尼的耐药性。AMPK被索拉非尼的激活同样受到糖浓度的影响,高糖浓度延长了AMPK的激活时长。糖酵解对高糖浓度条件下AMPK的持续激活起到关键作用,抑制糖酵解将缩短AMPK的激活时间;同时糖酵解足以在低糖浓度下维持AMPK的激活,增加糖酵解会延长AMPK的激活时间。所以,糖酵解是调节索拉非尼诱导的瓦博格效应中AMPK激活的关键因子,而本研究通过高内涵荧光成像和单细胞追踪分析首次观测到AMPK在耐药性产生过程中的动态变化和单细胞异质性反应;不仅具有对药物药理研究的科学价值,也将推动高通量细胞内激酶活性检测技术在药物研发中的应用。
Sijia Guo, Chenhao Zhang, Haiou Zeng, Yantao Xia, Chenghao Weng, Yichen Deng, Luda Wang, Huan Wang, Glycolysis maintains AMPK activation in sorafenib-induced Warburg effect, Molecular Metabolism, 2023, 101796, ISSN 2212-8778,
https://doi.org/10.1016/j.molmet.2023.101796
(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212877823001308)
作者:陈章言
全部评论(0条)
推荐阅读
-
- 技术展示丨运用高内涵荧光成像和单细胞追踪分析描绘AMPK活性在瓦博格耐药性中的动态变化和调控机制
- 技术展示丨运用高内涵荧光成像和单细胞追踪分析描绘AMPK活性在瓦博格耐药性中的动态变化和调控机制
-
- 【网络研讨会】利用多重荧光成像分析技术设计您的研究课题
- 【网络研讨会】利用多重荧光成像分析技术设计您的研究课题
-
- 【网络研讨会】利用多重荧光成像分析技术设计您的研究课题
- 【网络研讨会】利用多重荧光成像分析技术设计您的研究课题
-
- 倒置显微镜CKX53升级荧光观察和荧光成像拍摄
- 倒置显微镜CKX53升级荧光观察和荧光成像拍摄
-
- 珀金埃尔默多款新品发布,为分析检测技术再添利器
- 珀金埃尔默多款新品发布,为分析检测技术再添利器
-
- 邀请函丨材料表征与分析检测技术
- 邀请函丨材料表征与分析检测技术
-
- 直播预告 | 12.18-21 第五届材料表征与分析检测技术网络会议
- 直播预告 | 12.18-21 第五届材料表征与分析检测技术网络会议
-
- 相约西安丨2023陕西省分析测试技术交流会暨陕西省分析测试年会
- 相约西安丨2023陕西省分析测试技术交流会暨陕西省分析测试年会
-
- 利用微流控系统和实时图像处理实现单细胞的弹性自动测量
- 细胞的力学特性与其生理状态和功能密切相关。微流控系统成为高通量细胞力学特性研究的强大工具。本文介绍了一种实时自动测量单细胞弹性模量的微流控系统。该系统集成了具有细胞收缩微通道的微流控芯片、压力泵、精密差压传感器和在线分析细胞变形的程序。
-
- 【精彩回顾】石家庄与太原类器官 3D 培养和高内涵成像应用论坛圆满落幕
- 【精彩回顾】石家庄与太原类器官 3D 培养和高内涵成像应用论坛圆满落幕
①本文由医疗器械网入驻的作者或注册的会员撰写并发布,观点仅代表作者本人,不代表医疗器械网立场。若内容侵犯到您的合法权益,请及时告诉,我们立即通知作者,并马上删除。
②凡本网注明"来源:医疗器械网"的所有作品,版权均属于医疗器械网,转载时须经本网同意,并请注明医疗器械网(www.120med.com)。
③本网转载并注明来源的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品来源,并自负版权等法律责任。
④若本站内容侵犯到您的合法权益,请及时告诉,我们马上修改或删除。邮箱:hezou_yiqi
最新话题
最新资讯
- 一次性使用真空采血管(EDTA抗凝管:血常规管)生产厂家哪家好?
- 一次性使用真空采血管生产厂家哪家好?如何选择?
- 观众预登记开通|第32届成都医博会观众预登记全面启动,邀您3月7-9日共聚蓉城!
- 焕新起航,蓄势前行|第32届成都医博会火热来袭!
- 一次性使用唾液采集器:便捷高效的唾液样本收集保存运输解决方案!
- 【邀请函】第32届成都医博会来啦,2025年3月7-9日,与您相约成都世纪城国际展览中心!
- TOC清洁验证棉签擦拭棒在生物制药等行业中的重要应用!
- 一次性无菌宫颈采样拭子助力女性HPV检测便捷、安全高效采样取样!
- 一次性使用碘伏溶液皮肤消毒器:得力的术前大面积皮肤消毒工具!
- 【双节同庆】坛墨质检第六届标物节,佳节共庆, “粽”享壕礼!
作者榜
参与评论
登录后参与评论