RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ar
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Jiani Ge*1,2, Yunfan Sun*3, Jingsheng Hua*4, Yuanhong Huang5, Yi Wang2, Dandan Tang1, Taoyun Wang1, Jinli Li6, Yanfeng Deng7, Song-Bai Liu1,2
1Department of Chemistry and Life Sciences,Suzhou University of Science and Technology, 2Jiangsu Province Engineering Research Center of Molecular Target Therapy and Companion Diagnostics in Oncology,Suzhou Vocational Health College, 3Department of Hematology,The Second Affiliated Hospital of Soochow University, 4Taizhou University Affiliated Municipal Hospital, School of Medicine,Taizhou University, 5National Clinical Research Center for Hematologic Diseases, Jiangsu Institute of Hematology,The First Affiliated Hospital of Soochow University, 6Department of Radiation Oncology,The Affiliated Hospital of Soochow University, 7Department of Medical Ultrasound,Suzhou TCM Hospital Affiliated to Nanjing University of Chinese Medicine
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
يصف هذا البروتوكول طريقة فعالة لقياس الفرق في تلف الحمض النووي الناجم عن مثبطات النوع الأول والنوع الثاني في الخلايا الطافرة FLT3 من خلال تطبيق مقايسة المذنب.
يظهر التيروزين كيناز 3 (FLT3) الشبيه ب FMS ، وهو مستقبل من الفئة الثالثة التيروزين كيناز ، تكرارا للطفرات بنسبة 30٪ تقريبا في مرضى ابيضاض الدم النخاعي الحاد (AML) ويشكل هدفا علاجيا حاسما. كمثبطات تمثيلية من النوع الأول والنوع الثاني FLT3 ، على التوالي ، يتم استخدام gilteritinib و Quizartinib (AC220) سريريا في إدارة ابيضاض الدم النقوي الحافر FLT3.
يثبط جيلتريتينيب بروتينات FLT3 المنشطة والمعطلة ، مع تثبيط إضافي لأهداف AXL للمساعدة في التغلب على المقاومة. يمنع AC220 FLT3 المنشط. تم استخدام مقايسة المذنب بشكل منهجي لتحديد ومقارنة أنماط تلف الحمض النووي الناجمة عن النوع الأول مقابل مثبطات FLT3 من النوع الثاني في الخلايا الطافرة. كشفت النتائج التجريبية أن تلف الحمض النووي الناجم عن AC220 كان أعلى بكثير من ذلك الناجم عن جيلتريتينيب. لتلف الحمض النووي القوي ، يمكن دمج مثبطات FLT3 مع مثبطات إصلاح تلف الحمض النووي لاستهداف عيوب إصلاح الحمض النووي. توفر النتائج دعما تجريبيا لاستراتيجية الجمع العقلاني للأدوية التي تستهدف تلف الحمض النووي.
يمثل ابيضاض الدم النخاعي الحاد (AML) اضطرابا في الخلايا الجذعية المكونة للدم النسيلية يحدده التوسع المرضي للأسلاف النخاعي غير المتمايزة ، مما يؤدي إلى قمع المكونة للدم وفشل نخاع العظام. يشكل عدم التجانس الجزيئي المتأصل في ابيضاض الدم النقوي الحاد تحديات علاجية كبيرة1. ذات أهمية سريرية خاصة ، تشكل طفرات التيروزين كيناز 3 (FLT3) الشبيهة ب FMS واحدة من أكثر التغيرات الجينية انتشارا في ابيضاض الدم النقوي الحاد ، والتي تحدث في حوالي 30٪ من الحالات ، وتظهر ارتباطا قويا بالنتائج السريرية السلبية2. يخضع مستقبل FLT3 التيروزين كيناز للتنشيط في غشاء البلازما للتوسط في شلالات إشارات PI3K / AKT و RAS / MAPK ، بينما يتم الاحتفاظ بالمتغير المتحور FLT3-ITD داخل الشبكة الإندوبلازمية ، مما يؤدي إلى محول إشارة ثابت ومنشط فسفرة النسخ 5 (STAT5). تؤدي هذه التعديلات الجينية إلى توليد اللوكيميات من خلال آليات متعددة للأورام ، بشكل أساسي من خلال خلل تنظيم نقل الإشارة ، والإشارات التكاثرية غير المنضبطة ، ومقاومة موت الخلايا المبرمج3.
AC220 و gilteritinib ، كمثبطات نموذجية ل FLT3 ، تمنع تكاثر الخلايا وتحفز موت الخلايا المبرمج عن طريق قمع تعبير FLT3 ، ولكن بآليات عمل مختلفة. لا يغطي Gilteritinib (مثبط من النوع الأول) مجموعة واسعة من الطفرات المنشطة ل FLT3 فحسب ، بل يمنع أيضا AXL tyrosine kinase ، والذي يرتبط ارتباطا وثيقا ب FLT3. من خلال التثبيط المزدوج ، يمكن أن يمنع gilteritinib نمو الخلايا السرطانية بشكل أكثر شمولا4. يمارس AC220 (مثبط من النوع الثاني) تأثيره المثبط من خلال الارتباط التنافسي بتشكل كيناز المنشط ، ويستهدف على وجه التحديد جيب ربط ATP بخصوصية عالية5. قد يؤدي هذا التثبيط إلى اعتقال دورة الخلية وزيادة إجهاد تكرار الحمض النووي.
يرتبط جيلتريتينيب بانخفاض خطر المقاومة ويشار إليه للعلاج الأحادي في ابيضاض الدم النقوي الحافر FLT3 الانتكاسي / المقاوم للحرارة. يعتبر AC220 فعالا وانتقائيا لطفرات FLT3-ITD ، مع معدلات استجابة سريرية جيدة ، ولكنه غير فعال لطفرات FLT3-TKD ، وقد يكون مقاوما لطفرات FLT3-TKD بسبب طفرات FLT3-TKD الثانوية (على سبيل المثال ، D835 أو F691L) لتطوير المقاومة. اكتسبت هذه المثبطات مكانة بارزة في علاجات ابيضاض الدم النقوي الحاد بناء على الفعالية السريرية المثبتة والمؤشرات العلاجية المحسنة6. ومع ذلك ، فإن الاستخدام السريري لهذه الأدوية يواجه تحديا من خلال المقاومة المكتسبة والآثار غير المستهدفة. يؤدي الاستخدام طويل الأمد ل AC220 في العيادة إلى المقاومة بسبب طفرات FLT3-TKD ، في حين أن الاستخدام طويل الأمد ل gilteritinib قد يكون له قيود على الطفرات المركبة (على سبيل المثال ، FLT3-ITD جنبا إلى جنب مع TKD) حتى لو لم ينتج عنه مقاومة بسبب طفرات FLT3-TKD7،8.
تمارس هاتان الفئتان من مثبطات FLT3 تأثيرا علاجيا مزدوجا عن طريق إحداث إجهاد تكاثري بشكل غير مباشر من خلال تثبيط FLT3 وحصار مسار الإشارات التكاثرية - إشارات RAS-MAPK و PI3K-AKT-MTOR و STAT5. عادة ما يؤدي حصار تكاثر الخلايا إلى توقف دورة الخلية ، واضطرابات التمثيل الغذائي (خلل تنظيم توازن الأكسدة والاختزال )، وفي النهاية إلى موت الخلايا المبرمج9،10. تولد هذه الآلية في النهاية آفات الحمض النووي التي تنشط تكيفات إصلاح الحمض النووي التعويضية في مجموعات الخلايا المقاومة. يتيح فحص المذنب المقارنة الكمية لملامح تلف الحمض النووي الخاصة بالمثبط في الخلايا الطافرة FLT3. يوفر هذا النهج التجريبي رؤى مهمة لتطوير علاجات مركبة عقلانية تستغل نقاط الضعف في تلف الحمض النووي ، وبالتالي التغلب على المقاومة العلاجية المكتسبة.
تشمل المنهجيات المعاصرة للكشف عن تلف الحمض النووي التحليل الكيميائي المناعي ، والرحلان الكهربائي لهلام الاغاروز لشظايا الحمض النووي ، وتفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) ، وتسلسل الجيل التالي (NGS) ، كل منها يظهر حساسية تحليلية عالية وخصوصية11. ومع ذلك ، فإن هذه الأساليب مقيدة بمتطلبات مالية كبيرة ، ومدد معالجة طويلة ، وشروط تجريبية صارمة. وهذا يؤكد على ضرورة اعتماد استراتيجيات الكشف التي توازن بين الدقة التحليلية والبساطة التشغيلية.
تم استخدام مقايسة المذنب على نطاق واسع في علم السموم البيئية وتقييم السمية الجينية نظرا لحساسيته الفائقة ، وإمكانية الوصول التقني ، والقياس الكمي لتلف الحمض النووي المرئي ، وقابليته للتطبيق الواسع عبر الأنظمة البيولوجية12،13. تم إنشاء ثلاثة متغيرات منهجية رئيسية: مقايسة المذنب القلوي للكشف عن كسر الخيط الفردي / المزدوج ، ومقايسة المذنب المحايد لتحليل كسر الخيط المزدوج ، ومقايسة المذنب المعدل بالإنزيم لتحديد آفة الحمض النووي المحددة. 14
يتضمن المبدأ المنهجي: (1) تحريض خيط الحمض النووي يخترق العلاج التجريبي. (2) التحلل المخزن المؤقت للذوبان الأغشية الخلوية والنووية ، مما يسمح بانتشار البروتين السيتوبلازمي / النووي والحمض النووي الريبي في المخزن المؤقت للرحلان الكهربائي ، بينما يظل الحمض النووي عالي الوزن الجزيئي مجمدا في مصفوفة الاغاروز ؛ (3) التمسخ القلوي (الرقم الهيدروجيني > 13) مما يؤدي إلى فك الحمض النووي وتحرير شظايا الحمض النووي التالفة ؛ (4) الهجرة الأنودية المدفوعة بالمجال الكهربائي للحمض النووي المجزأ مما يخلق مورفولوجيا مميزة للمذنب ، مع احتفاظ الحمض النووي السليم ببنية نووية كروية15،16. يتم تحقيق القياس الكمي لتلف الحمض النووي من خلال التحليل المحوسب لنسبة الحمض النووي للذيل (TDP) ، مما يوفر قياسا دقيقا للتأثير السام للجينات بدقة الخلية الواحدة17.
استخدم هذا التحقيق إطارا تجريبيا منهجيا لمقارنة التأثيرات السامة الجينية التفاضلية ل gilteritinib و AC220 في خلايا FLT3 المتحولة 32D التي تم التحقق من صحتها. يتألف التصميم التجريبي من مكونين رئيسيين: (أنا) إنشاء نموذج تلف الحمض النووي الخاص بطفرة FLT3 ، و (ثانيا) التقييم الكمي لتلف الحمض النووي الناجم عن المخدرات من خلال منهجية فحص المذنب القلوي. تم الحفاظ على خط الخلايا 32D المتحولة FLT3 في ظل ظروف قياسية في المختبر قبل التعرض لمثبطات FLT3 المخففة بشكل متسلسل. تم تقييم الجدوى الخلوية باستخدام فحوصات CCK-8 ، مع الحساب اللاحق لقيم التركيز المثبط النصف الأقصى (IC50) من خلال تحليل الانحدار غير الخطي. تم اختيار قيمة IC50 بخمسة أضعاف كعتبة تحريض تلف الحمض النووي. تم حصاد الخلايا المعالجة بالعقاقير ودمجها في أغاروز منخفض نقطة الانصهار على الشرائح لتحليلها لاحقا. تم إجراء الفصل الكهربائي عند 24 فولت (~ 0.74 فولت / سم) و 300 مللي أمبير لمدة 30 دقيقة في المخزن المؤقت القلوي ، حيث هاجر الحمض النووي المجزأ بشكل أنودي لتشكيل مورفولوجيا المذنب المميزة ، بينما احتفظ الحمض النووي السليم بتكوين النواة الكروية. تم تحقيق القياس الكمي لتلف الحمض النووي من خلال مشروع برمجيات فحص المذنب المحوسب لتحليل الصور (CASP) لقياس لحظة الذيل ، مع زيادة قيم عزم ذيل الزيتون المرتبطة ارتباطا مباشرا بمدى تجزئة الحمض النووي.
1. بناء نموذج تلف الحمض النووي في خلايا 32D مع طفرات FLT3-ITD 18
× 100٪
× 100٪2. تحضير الكاشف وإعداد عينة الخلية
3. إجراء فحص المذنب
4. معالجة البيانات
تم استخدام مقايسة المذنب بشكل منهجي لتحديد ملامح تلف الحمض النووي التفاضلية الناجمة عن gilteritinib و AC220 في خطوط الخلايا المتحولة FLT3. أظهرت التحليلات أن الفرق في تلف الحمض النووي بين مجموعات الخلايا غير المعالجة ب gilteritinib و AC220 لم يكن ذا دلالة إحصائية (P > 0.05). حققت الزيادات المعتمدة على الجرعة في قيم الحمض النووي للذيل (٪) وذيل لحظة الزيتون (OMT) دلالة إحصائية (P < 0.05) بعد التعرض لمدة 2-6 ساعات. يمثل OMT ناتج النسبة المئوية للحمض النووي في الذيل و "المسافة بين مركز ثقل مضان الرأس والذيل". تشير الاختلافات بين الحمض النووي للذيل (٪) وذيل اللحظة الزيتونية (OMT) إلى أن AC220 يسبب تلفا للحمض النووي للخلايا أكثر من جيلتريتينيب (الشكل 3 والشكل 4). في الختام ، يثبت هذا النموذج التجريبي بشكل قاطع أن فحص المذنب يمكن أن يساعد في تقييم اختلافات تلف الحمض النووي لمثبطات FLT3 في نماذج الخلايا الطافرة.

الشكل 1: زائدة المذنب التي تنتجها خلايا FLT3 المتحولة استجابة ل 55 نانومتر جيلتيريتينيب. خلايا FLT3-الطافرة (أ) لم تعالج بجيلتريتينيب ، (ب) بعد 2 ساعة من العلاج بجيلتريتينيب ، (ج) بعد 4 ساعات من العلاج بجيلتريتينيب ، (د) بعد 6 ساعات من العلاج بجيلتريتينيب. يشير السهم إلى المذنب الذي أنتج ذيلا ملحوظا بعد المعالجة الكيميائية. شريط المقياس = 1,000 ميكرومتر. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 2: تتبع المذنب الذي تنتجه الخلايا الطافرة FLT3 استجابة ل 0.15 نانومتر AC220. الخلايا الطافرة FLT3 (أ) التي لم يتم علاجها ب AC220 ، (ب) بعد 2 ساعة من العلاج ب AC220 ، (ج) بعد 4 ساعات من العلاج ب AC220 ، (د) بعد 6 ساعات من العلاج ب AC220. يشير السهم إلى المذنب الذي أنتج ذيلا ملحوظا بعد المعالجة الكيميائية. شريط المقياس = 1,000 ميكرومتر. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 3: تأثيرات gilteritinib و AC220 على النسبة المئوية للحمض النووي للذيل للخلايا الطافرة FLT3. * P < 0.05 ، ** P < 0.01 ، *** P < 0.001 ، مقابل 0 H الخلايا غير المعالجة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4: تأثيرات gilteritinib و AC220 على OMT للخلايا الطافرة FLT3. * P < 0.05 ، ** P < 0.01 ، *** P < 0.001 ، مقابل 0 H الخلايا غير المعالجة. الاختصار: OMT = ذيل لحظة الزيتون. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 5: إجراءات تشغيل برنامج تحليل المذنب CASP. (أ) شاشة العرض بعد فتح البرنامج ، (ب) واجهة العرض بعد استيراد الصور بنجاح. يتم عرض الواجهة بعد استيراد الصور بنجاح. سيؤدي النقر فوق الزر ADJUST إلى إظهار المربع الأبيض المستطيل الذي يتم من خلاله تأطير المذنبات الفردية. (ج) انقر فوق زر التحليل في شريط الأدوات. سيعطي البرنامج المعلمات التالية: ٪ الحمض النووي للذيل ، لحظة الذيل ، لحظة ذيل الزيتون ، إلخ. (د) الأزرار المستخدمة أثناء التشغيل. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
ليس لدى المؤلفين تضارب في المصالح للإفصاح عنها.
يصف هذا البروتوكول طريقة فعالة لقياس الفرق في تلف الحمض النووي الناجم عن مثبطات النوع الأول والنوع الثاني في الخلايا الطافرة FLT3 من خلال تطبيق مقايسة المذنب.
تم دعم هذا العمل من قبل فريق البحث المبتكر للعلوم والتكنولوجيا التابع لمؤسسة جيانغسو للتعليم العالي (2021) ، وبرنامج مركز أبحاث تكنولوجيا الهندسة في كلية جيانغسو المهنية (2023) ، وبرنامج العلوم والتكنولوجيا الطبية والصحية في مقاطعة تشجيانغ (2025KY1861) ، ومؤسسة العلوم الطبيعية الرئيسية لمؤسسات التعليم العالي في جيانغسو في الصين (المنحة رقم 24KJA310008) ، وبرامج كلية سوتشو للصحة المهنية (رقم المنحة. SZWZYTD202201 ، szwzy202406) ، ومشروع مختبر الدولة الرئيسي للطب الإشعاعي والحماية ، جامعة سوشو (GZK12023013).
| 0.5 متر EDTA | بيوتايم | المعيار ST066 | |
| 1x صبغة الحمض النووي YeaRed | ياسين | 10202 إس | |
| خلية 32D | كوبيور | CBP60995 | |
| تيار متردد 220 | الهدف مول | تي 2066 | |
| طقم عد الخلايا -8 | دوجيندو | CK04 | |
| لوحة عد الخلايا | تشيوجينغ | إكس بي ك 25 | |
| حاضنة ثاني أكسيد الكربون 2< / sub> | الحراريه | 51032872 | |
| مشروع برمجيات فحص المذنب (CASP) | |||
| طقم فحص المذنب   ؛ | تريفيجن | 4250-050-ك | |
| سيتيشن 5 | بيوتيك | 16280004 | |
| FBS | عموم | المعيار ST30-3302 | |
| جيلتريتينيب | الهدف مول | تي 4409 | |
| GraphPad بريزم 9.0 | |||
| جهاز طرد مركزي عالي السرعة | الحراريه | 9سؤال2861 | |
| ماصات L-1000XLS + | مطرين | 17014382 | |
| ماصات L-20XLS + | مطرين | 17014392 | |
| خزان النيتروجين السائل | مفيكريوج | ياردة -175-216 | |
| Multiskan FC microplate photometer | الحراريه | 1410101 | |
| Na2OH | داماو | 1588 | |
| برنامج تلفزيوني | سولاربيو | ص 1020 | |
| محلول البنسلين والستربتومايسين، 100x | بيوتايم | ج0222 | |
| RPMI 1640 متوسط | جيبكو | C22400500BT | |
| مجهر الخلايا الحية ثلاثي العينين | موتيك | 1.1001 [إ+12] | |
| فريزر بدرجة حرارة منخفضة للغاية | هير | V118574 |