人 iPSC 内皮模型中舒尼替尼单独处理与透明质酸补充的比较,分别检查功能和糖萼结构。原创概念示意,非原始实验数据。
人 iPSC 内皮模型中舒尼替尼单独处理与透明质酸补充的比较,分别检查功能和糖萼结构。原创概念示意,非原始实验数据。(图示:J&E Bio)(J&E Bio)

先建立能测量多种血管功能的人内皮模型

舒尼替尼(sunitinib)是抗癌用多靶点酪氨酸激酶抑制剂,血管损伤是其安全性研究中的问题。美国伊利诺伊大学芝加哥分校(University of Illinois Chicago)等团队将人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPSC)分化为内皮细胞,比较药物暴露后的功能改变与保护性干预。

模型来自 4 条健康人 iPSC 系。细胞呈鹅卵石样外形,表达 CD31 和 VE-cadherin 等内皮标志,并能摄取乙酰化低密度脂蛋白。研究接着检测活力、成管、迁移及跨内皮电阻,把细胞身份与药物反应分开评价。

图 1 的每个数据点代表一条细胞系 3 次独立实验的平均值。这个重复设计检查细胞系之间及实验内的稳定性,但没有纳入接受舒尼替尼治疗的患者来源细胞。

1 μM 舒尼替尼影响成管、迁移和屏障

团队先比较 0.25–1.5 μM 舒尼替尼的活力影响。处理 72 小时后,1 μM 条件下细胞活力下降约 20%。随后用 0.5 与 1 μM 比较功能:24 小时后,1 μM 组形成有组织网络的能力和划痕闭合能力明显下降,0.5 μM 组这些变化不明显。

单层内皮细胞的跨内皮电阻(transendothelial electrical resistance,TEER)在 1 μM 组显著降低,提示屏障完整性受损。成管与划痕闭合分别反映体外网络形成和迁移,TEER 则评价单层屏障,这些指标提供互补证据。

细胞连接染色显示,在两种浓度下均出现 VE-cadherin 分布不连续、内移及细胞周边应力纤维增加。结构改变与功能指标的浓度反应并不完全相同;后续主要实验采用能稳定产生功能损伤的 1 μM 条件。

表达变化提示透明质酸合成受影响

研究将 4 条细胞系分别暴露于溶剂或 1 μM 舒尼替尼 72 小时,随后开展长链非编码 RNA(long non-coding RNA,lncRNA)表达分析。按表达变化倍数与假发现率阈值,共检出 180 条差异表达 lncRNA,其中 59 条上调、121 条下调。

HAS2-AS1 是下调候选之一,定量逆转录聚合酶链式反应进一步确认其表达减少。主文还报告,舒尼替尼处理降低透明质酸合成酶 HAS2 表达,透明质酸结合蛋白染色和培养上清检测均显示透明质酸减少。

分离不同大小的透明质酸后,高分子量成分减少,而低分子量成分未显著增加。作者据此认为,结果更支持总体合成不足;数据没有显示低分子量片段随高分子量成分减少而显著增加。

透明质酸补充同时检查功能与表面糖萼

团队用透明质酸合成抑制剂 4-甲基伞形酮(4-methylumbelliferone,4-MU)作药理比较。1 mM、24 小时条件下,透明质酸染色和成管能力下降;屏障检测也出现损伤。这个比较帮助判断,透明质酸不足是否可能参与内皮功能改变。

随后比较舒尼替尼单独处理与高分子量透明质酸(high molecular-weight hyaluronic acid,HMW-HA)补充。补充处理改善成管、划痕闭合和屏障指标,为进一步检验透明质酸补充的保护作用提供功能证据。

糖萼是内皮细胞表面的富糖结构。为在体外形成可检测糖萼,研究在分化阶段加入环孢素 A 促进功能成熟。团队用小麦胚芽凝集素染色和侧视共聚焦图像测量厚度,比较舒尼替尼单独处理与联合 HMW-HA 补充。

图 6 的比较采用 1 μM 舒尼替尼、300 μg/mL HMW-HA,处理 72 小时,来自 3 条 iPSC 系,每条系为 3 次独立实验的平均。舒尼替尼使糖萼变薄,HMW-HA 补充保留了较完整的糖萼。这个结果评价细胞表面结构,其人体血管保护意义仍需后续研究。

人细胞结果支持安全性研究,临床保护作用尚未验证

舒尼替尼处理还提高 E-selectin、VCAM-1 和 ICAM-1 等内皮激活相关表达,并增加与细胞外基质降解有关的 ADAMTS5 信号。糖萼、透明质酸和炎症相关指标的共同变化,为继续研究药物损伤机制提供线索。

作者用每日给药持续 3–4 周可能产生累积、舒尼替尼在水相培养液中溶解度较低解释 1 μM 的选择,并援引既有研究称,体外毒性预测有时采用高于体内有效剂量的浓度。1 μM 高于文中所述约 0.2 μM 临床峰浓度;作者没有建立体外剂量与人体暴露的定量对应,这里呈现的是所用体外条件下的细胞反应。

论文还包含小鼠验证。上述人细胞结果来自健康 iPSC 系,尚未检验患者治疗中的血管保护效果,也未证明透明质酸补充不会影响抗肿瘤疗效;体外暴露与人体用药的差异也限制了结论外推。

来源与延伸阅读

  1. Modulation of lncRNA links endothelial glycocalyx to vascular dysfunction of tyrosine kinase inhibitor Cardiovascular Research. 2023. doi:10.1093/cvr/cvad087 ↗