هنا ، نقدم بروتوكولا لفحص كيفية تنظيم lncPVT1 لاستقرار HIF-1α والتعبير الجيني المحلل للسكر في خلايا سرطان الغدة الدرقية ، مما يتيح دراسة تنظيم التمثيل الغذائي والأهداف العلاجية المحتملة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة بحثية
هنا ، نقدم بروتوكولا لفحص كيفية تنظيم lncPVT1 لاستقرار HIF-1α والتعبير الجيني المحلل للسكر في خلايا سرطان الغدة الدرقية ، مما يتيح دراسة تنظيم التمثيل الغذائي والأهداف العلاجية المحتملة.
باعتباره سرطان الغدد الصماء الأول ، يظهر سرطان الغدة الدرقية اتجاها وبائيا متسارعا بين السكان. على الرغم من التقدم في طرائق العلاج ، لا يزال التكرار والورم الخبيث يمثلان تحديات. ظهر الحمض النووي الريبي الطويل غير المشفر PVT1 (lncPVT1) كمنظم مسرطن محفوظ في أنواع متعددة من السرطان ، ومع ذلك فإن وظيفته المحددة في TC تتطلب مزيدا من الاستكشاف. ركز بحثنا على فحص كيفية تأثير lncPVT1 على تحلل السكر في ظل كل من ظروف نورموكسيك ونقص الأكسجين باستخدام خطوط خلايا TC TPC-1 و K1. أدى الإفراط في التعبير عن lncPVT1 إلى تعزيز استهلاك الجلوكوز وإنتاج اللاكتات بشكل كبير تحت نقص الأكسجة ، مما يؤكد قدرته على زيادة تحلل السكر. علاوة على ذلك ، قام lncPVT1 بتنظيم جينات تحلل السكر الرئيسية مثل GLUT1 و HK1 و HK2 و PGK1 ، وسهل تكاثر خلايا TC. ميكانيكيا ، استقر lncPVT1 العامل المحفز لنقص الأكسجة 1α (HIF-1α) عن طريق إعاقة تحللها وتؤدي إلى تراكمها. ثم يرتبط هذا HIF-1α المتراكم بتسلسلات تنظيمية محددة تتحكم في التعبير عن الجينات المشاركة في تحلل السكر ، مما يؤدي في النهاية إلى تنشيط هذه الجينات وتعزيز نشاط تحلل السكر. توضح النتائج التي توصلنا إليها أن lncPVT1 ينظم استقرار HIF-1α والتعبير الجيني المحلل للسكر ، مما يعزز فهمنا لعملية التمثيل الغذائي TC ويحتمل أن يكشف عن أهداف علاجية جديدة.
شهد سرطان الغدة الدرقية (TC) ، وهو ورم خبيث شديد الانتشار في الغدد الصماء ، زيادة سريعة في معدلات الإصابة1. على الرغم من التقدم في الاستراتيجيات العلاجية ، بما في ذلك الإجراءات الجراحية والعلاج الإشعاعي والعلاج الهرموني للغدة الدرقية ، لا تزال نسبة كبيرة من مرضى TC يواجهون خطر تكرار الورم والورم الخبيث ، مما يؤكد الحاجة إلى فهم أعمق للتسبب الجزيئي2،3. يرتبط تطوير TC بالعديد من عوامل الخطر الراسخة ، بما في ذلك التعرض للإشعاع المؤين ، والتلامس مع المواد الكيميائية المسرطنة ، وتعاطي التبغ ، والسمنة. ومع ذلك ، فإن الآليات الأساسية المعقدة لا تزال بعيدة المنال4. نظرا للفهم المحدود للآليات الجزيئية ل TC ، فقد تم إيلاء اهتمام متزايد للحمض النووي الريبي غير المشفر ، وخاصة lncRNAs ، لأدوارها التنظيمية في السرطان.
تثبت الأدلة الناشئة أن lncRNAs هي منظمات محورية للعمليات البيولوجية متعددة الأوجه ، لا سيما في تطور الورم ، من خلال آليات مثل التضفير البديل ، وتنظيم النسخ ، و microRNA (miRNA) الإسفنج5،6،7. يقع الإزاحة المتغيرة للورم البلازمي 1 (PVT1) في اتجاه مجرى الكروموسوم 8q24.21 والجين الورمي C-myc8. من بين هؤلاء ، حظي lncPVT1 ، وهو lncRNA يقع في اتجاه مجرى الجين الورمي C-myc في الكروموسوم 8q24.21 ، باهتمام كبير لأدواره المسرطنة في العديد من الأورام الخبيثة ، بما في ذلك سرطان الكبد9 وسرطان الخلايا الكلوية10. ومع ذلك، لا تزال الآثار الوظيفية ل lncPVT1 في TC غير مستكشفة إلى حد كبير.
تخضع الخلايا السرطانية لإعادة برمجة التمثيل الغذائي ، وهي سمة رئيسية لتكوين الأورام ، حيث تظهر نشاطا متزايدا لمحلل السكر إلى جانب انخفاض الفسفرة المؤكسدة ، وهي تأثير واربورغ11. نقص الأكسجة ، وهو سمة بيئية دقيقة شائعة في الأورام الصلبة ، يؤثر بشكل عميق على سلوك الورم ، ويعزز تحلل السكر والعدوانية ، ويمنح تشخيصا ضعيفا12. العامل 1 المحفز لنقص الأكسجة (HIF-1) ، وهو عامل رئيسي ينظم رد فعل الخلية لمستويات الأكسجين المنخفضة ، ينسق عددا كبيرا من التغييرات التكيفية التي تدعم بقاء الورم وتطوره13. أظهرت الدراسات السابقة أن lncPVT1 يعدل تحلل السكر في الأورام الخبيثة المتعددة ، بما في ذلك سرطان الثدي14 ، وسرطان البنكرياس الغديالأقنائي 15 ، والساركوما العظمية16. بالإضافة إلى ذلك ، ثبت أن lncPVT1 يعزز تكاثر الخلايا عن طريق تثبيت HIF-1α في سرطان البلعوم الأنفي17. ومع ذلك ، لم يتم الإبلاغ عن العلاقة بين تعبير lncPVT1 والمعلمات السريرية في السرطان. بالإضافة إلى ذلك ، لا تزال الوظيفة والآليات المحددة أو الآثار السريرية الفريدة ل lncPVT1 غير واضحة في TC. لذلك ، كان الهدف من هذه الدراسة هو استكشاف كيفية تأثير lncPVT1 على استقلاب الجلوكوز في خطوط خلايا TC TPC-1 و K1 المعرضة لنورموكسيا ونقص الأكسجة. درسنا تأثير الإفراط في التعبير عن lncPVT1 على استهلاك الجلوكوز وإنتاج اللاكتات وتكاثر الخلايا. قمنا أيضا بفك تشفير آليات تثبيت HIF-1α التي تحكمها lncPVT1 وآثارها الناتجة على برمجة النسخ المرتبطة بتحلل السكر. يقدم هذا التحقيق الشامل وجهات نظر جديدة حول كيفية مساهمة lncPVT1 في تكوين الأورام ، لا سيما في سياق إعادة برمجة التمثيل الغذائي والتكيف مع نقص التأكسج.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
زراعة الخلايا والتعداء
تمت زراعة خطوط خلايا سرطان الغدة الدرقية البشري (TC) TPC-1 و K1 في وسط النسر المعدل (DMEM) من Dulbecco الذي يحتوي على 4.5 جم / لتر من الجلوكوز ، مكملا ب 10٪ مصل أبقار الجنين و 100 ميكروغرام / مل البنسلين الستربتومايسين. تم الحفاظ على الخلايا عند 37 درجة مئوية في حاضنة مرطبة تحتوي على 5٪ ثاني أكسيد الكربون2. لعلاج نقص الأكسجة ، تم نقل 1 × 105 خلايا إلى غرفة محكمة الغلق لنقص الأكسجين متوازنة مع 1٪ O2 و 5٪ ثاني أكسيد الكربون2 و 94٪ N2 عند 37 درجة مئوية لمدة 24 ساعة ، ما لم ينص على خلاف ذلك. تم إنشاء الإفراط في التعبير المستقر ل lncPVT1 (lncPVT1 OE) والتحكم السلبي المقابل (NC) في خلايا TPC-1 و K1 باستخدام نظام تعبير الفيروسات العدسية ، باتباع تعليمات الشركة المصنعة.
تقييم مستويات الجلوكوز
لتقييم استهلاك الجلوكوز ، تمت زراعة خطوط خلايا سرطان الغدة الدرقية في ظل ظروف نورموكسيك (21٪ O2) وظروف نقص التأكسج (1٪ O2) لمدة 24 ساعة. تم قياس تركيزات الجلوكوز في وسط المزرعة باستخدام مجموعة أدوات فحص الجلوكوز وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة. باختصار ، تم خلط 2 ميكرولتر من الوسط المكيف مع كاشف عمل الجلوكوز المحضر حديثا واحتضانه عند 37 درجة مئوية لمدة 10 دقائق. تم قياس الامتصاص عند 530 نانومتر باستخدام قارئ microplate لتحديد مستويات الجلوكوز.
تقييم مستويات اللاكتات
تم استزراع خطوط خلايا سرطان الغدة الدرقية TPC-1 و K1 (2 × 104 خلايا / بئر) في ظل ظروف طبيعية (21٪ O2 ، 5٪ ثاني أكسيد الكربون2 ، 37 درجة مئوية) وظروف نقص الأكسجين (1٪ O2 ، 5٪ ثاني أكسيد الكربون2 ، 37 درجة مئوية) لمدة 24 ساعة. بعد الحضانة ، تم طرد ألواح الاستزراع عند 300 × جم لمدة 5 دقائق في درجة حرارة الغرفة لخلايا الحبيبات والحطام. بعد ذلك ، تم جمع 2 ميكرولتر من المادة الطافية الموضحة من كل بئر وخلطها مع 200 ميكرولتر من كاشف مقايسة اللاكتات في صفيحة مكونة من 96 بئرا. تم تحضين خليط التفاعل عند 37 درجة مئوية لمدة 10 دقائق ، وبعد ذلك تمت إضافة محلول توقف لإنهاء التفاعل. تم قياس الامتصاص عند 530 نانومتر باستخدام قارئ ميكرولوحة. تم تحديد تركيزات اللاكتات من خلال مقارنة قيم الامتصاص بمنحنى قياسي تم إنشاؤه من معايير اللاكتات المعروفة (تتراوح عادة من 0 إلى 20 نانومول). تم إجراء جميع القياسات ثلاث نسخ.
مقايسة تكاثر الخلايا
تم زرع خلايا سرطان الغدة الدرقية في صفيحة 96 بئرا بكثافة 3 × 103 خلايا لكل بئر في 100 ميكرولتر من وسط الاستزراع. ثم تم تحضين الخلايا تحت ظروف نورموكسيك (21٪ O2 ، 5٪ ثاني أكسيد الكربون2 ، 37 درجة مئوية) أو نقص الأكسجين (1٪ O2 ، 5٪ ثاني أكسيد الكربون2 ، 37 درجة مئوية) لمدة 0 ساعة أو 24 ساعة أو 48 ساعة. في كل نقطة زمنية ، تمت إضافة 10 ميكرولتر من كاشف تكاثر الخلايا إلى كل بئر من صفيحة مكونة من 96 بئرا. ثم تم تحضين اللوحة عند 37 درجة مئوية لمدة 40 دقيقة. بعد الحضانة ، تم قياس الكثافة البصرية عند 450 نانومتر (OD450) باستخدام قارئ صفيحة دقيقة لتحديد تكاثر الخلايا. تم إجراء جميع القياسات في ثلاثة نسخ تقنية على الأقل.
تحليل qRT-PCR
تم استخراج إجمالي الحمض النووي الريبي من 1 × 106 خلايا سرطان الغدة الدرقية في ظل ظروف نورموكسيك (21٪ O2 ، 5٪ ثاني أكسيد الكربون2 ، 37 درجة مئوية) وظروف نقص الأكسجة (1٪ O2 ، 5٪ ثاني أكسيد الكربون2 ، 37 درجة مئوية) باستخدام كاشف استخراج جوانيدينيوم ثيوسيانات - فينول - كلوروفورم وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة. تم تقييم نقاء وتركيز الحمض النووي الريبي طيفيا عن طريق قياس نسب الامتصاص عند 260/280 نانومتر. لتخليق الحمض النووي التكميلي (cDNA) ، تم نسخ 500 نانوغرام من إجمالي الحمض النووي الريبي عكسيا في حجم تفاعل 20 ميكرولتر يحتوي على النسخ العكسي ، وبادئات سداسي عشوائية ، و dNTPs ، ومثبط RNase ، ومخزن مؤقت للتفاعل. تم إجراء النسخ العكسي عند 25 درجة مئوية لمدة 10 دقائق ، متبوعا ب 42 درجة مئوية لمدة 50 دقيقة ، وانتهى بالتسخين عند 70 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة.
تم إجراء تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي باستخدام نظام الكشف القائم على SYBR Green في حجم تفاعل إجمالي يبلغ 20 ميكرولتر يحتوي على قالب (1: 5 إلى 1: 20 تخفيف لتخليق (كدنا) الأصلي) ، ومزيج رئيسي من SYBR Green PCR ، وبادئات أمامية وخلفية (كل منها عند 0.2 ميكرومتر) ، وماء خال من النوكلياز. تم إجراء تضخيم تفاعل البوليميراز المتسلسل على جهاز تدوير حراري مع ظروف الدورة التالية: التمسخ الأولي عند 95 درجة مئوية لمدة 3 دقائق. 40 دورة من التمسخ عند 95 درجة مئوية لمدة 15 ثانية ، والتلدين عند 60 درجة مئوية لمدة 30 ثانية ، والتمديد عند 72 درجة مئوية لمدة 30 ثانية ؛ متبوعا بتحليل منحنى الذوبان للتحقق من خصوصية التضخيم.
تم تصميم تسلسلات التمهيدي ل GLUT1 و HK1 و HK2 و PGK1 و GAPDH (الجدول 1) بناء على التسلسلاتالمنشورة 18 وتم تصنيعها تجاريا. تم تطبيع مستويات التعبير عن الجينات المستهدفة إلى GAPDH وحسابها باستخدام طريقة 2-ΔΔCt 19.
وصمة عار غربية
بعد العلاج ، تم غسل خلايا سرطان الغدة الدرقية 2x بمحلول ملحي مخزن بالفوسفات البارد (PBS) وتم تحللها باستخدام مقايسة الترسيب المناعي المشع (RIPA) العازلة المكملة بكوكتيل مثبط البروتياز تم تحضين محللات الخلايا على الجليد لمدة 30 دقيقة مع الخلط المتقطع ثم يتم طردها بالطرد المركزي عند 12,000 × جم لمدة 15 دقيقة عند 4 درجات مئوية لإزالة الحطام غير القابل للذوبان. تم تحديد تركيز البروتين في المادة الطافية باستخدام مقايسة حمض البيسينشونيك (BCA) وفقا لتعليمات الشركة المصنعة. تم خلط كميات متساوية من البروتين (30 ميكروغرام لكل عينة) مع مخزن مؤقت للتحميل 5x ، وغليها عند 95 درجة مئوية لمدة 5 دقائق ، وتحميلها على 10٪ من المواد الهلامية SDS-بولي أكريلاميد للفصل الكهربائي. تم فصل البروتينات عن طريق الرحلان الكهربائي عند 120 فولت لمدة 90 دقيقة تقريبا ثم تم نقلها إلى أغشية فلوريد البولي فينيلدين (PVDF) باستخدام نظام نقل رطب عند 100 فولت لمدة 90 دقيقة عند 4 درجات مئوية. تم حظر الأغشية بحليب خالي الدسم بنسبة 5٪ في محلول ملحي مخزن يحتوي على 0.1٪ Tween-20 (TBST) لمدة ساعة واحدة في درجة حرارة الغرفة لمنع الارتباط غير المحدد. بعد ذلك ، تم تحضين الأغشية طوال الليل عند 4 درجات مئوية مع تخفيف الأجسام المضادة الأولية في المخزن المؤقت للحظر: الأجسام المضادة ل HIF-1α (1: 3,000) والأجسام المضادة للبيتا أكتين (1: 8,000). بعد الغسيل 3x مع TBST (كل منها لمدة 10 دقائق) ، تم تحضين الأغشية بأجسام مضادة ثانوية مترافقة ببيروكسيداز الفجل المخفف 1: 5,000 في المخزن المؤقت للحجب لمدة ساعة واحدة في درجة حرارة الغرفة. بعد ثلاث غسلات TBST إضافية ، تم تصور نطاقات البروتين باستخدام نظام الكشف عن التلألؤ الكيميائي المحسن (ECL) وتصويرها باستخدام نظام توثيق الهلام.
مقايسة لوسيفيراز المزدوجة
للتحقيق في التنظيم النسخي للجينات المرتبطة بتحلل السكر بواسطة lncPVT1 ، تم زرع خلايا TPC-1 في صفيحة 24 بئرا بكثافة 1 × 105 خلايا لكل بئر وزرعتها في DMEM تحتوي على 4.5 جم / لتر من الجلوكوز ، مع استكمال 10٪ مصل بقري الجنين و 100 ميكروغرام / مل من البنسلين الستربتومايسين بين عشية وضحاها. تم نقل الخلايا بشكل مشترك مع 500 نانوغرام من بلازميد مراسل لوسيفيراز اليراع الذي يحركه عنصر الاستجابة لنقص الأكسجة (HRE) و 50 نانوغرام من بلازميد التحكم في رينيلا لوسيفيراز باستخدام كاشف تعداء قائم على الدهون بتركيز نهائي يبلغ 2 ميكرولتر لكل بئر ، وفقا لتعليمات الشركة المصنعة. تم تأكيد كفاءة التعداء من خلال تضمين تعداء متوازي مع بلازميد يعبر عن GFP وتقييم تعبير GFP تحت مجهر مضان 24 ساعة بعد التعدي. بعد الحضانة لمدة 24 ساعة في ظل ظروف نورموكسيك (21٪ O2) أو نقص التأكسج (1٪ O2) ، تم قياس أنشطة لوسيفيراز باستخدام نظام مقايسة مراسل لوسيفيراز المزدوج. تم تطبيع نشاط Firefly luciferase إلى نشاط Renilla luciferase ، وتم استخدام النسبة للتحليل المقارن عبر العينات.
تحليل البيانات
تم تقديم جميع البيانات كمتوسط ± SD. تم تنفيذ التقييمات الإحصائية في برنامج التحليل الإحصائي. أجريت مقارنات بين المجموعات باستخدام اختبارات t مستقلة ، وتم تحديد الدلالة الإحصائية بناء على عتبة قيمة p أقل من 0.05.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تحلل السكر المعزز في خطوط خلايا TC بوساطة lncPVT1
أنشأنا في البداية lncPVT1 OE و NC في خلايا TPC-1 و K1 باستخدام نظام تعبير الفيروسات العدسية. تم تأكيد الإفراط في التعبير الناجح عن lncPVT1 بواسطة qRT-PCR (الشكل 1A-B). لتقييم التأثير على تحلل السكر ، تمت زراعة الخلايا تحت نورموكسيا ونقص الأكسجة لمدة 24 ساعة. أشارت النتائج التي توصلنا إليها إلى أن نقص الأكسجة عزز بشكل...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
باعتباره أكثر الأورام الخبيثة في الغدد الصماء شيوعا ، يشكل TC تحديات كبيرة من حيث تكراره ورم خبيث22. لا يزال المشهد الميكانيكي لتكوين الغدة الدرقية غير محدد بشكل كامل ، لا سيما فيما يتعلق بالتنظيم بوساطة lncRNA لإعادة البرمجة الأيضية المسرطنة والسلوكيات الخلوية الأساسية23 . في هذه الدراسة ، ركزنا على lncPVT1 المسرطم وتأثيره على تحلل السكر واستقرار HIF-1α في خلايا TC.
يمثل تأثير واربورغ توقيعا أيضيا أساسيا في الأو...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويؤكد المؤلفون عدم وجود تضارب في المصالح، سواء كان ماليا أو غير مالي.
تم توفير تمويل البحث من خلال مشروع خطة فوجيان للعلوم والتكنولوجيا (2022J01784).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| مجموعة فحص بروتين BCA | ميلونبيو | MA0082-2 | مقايسة القياس الكمي للبروتين WB |
| خزانة السلامة الحيوية | ليشين | HFsafe-1200LC | مرور الخلية وتوسعها |
| الطرد المركزي | بايانج | ب 320 أ | خلايا الطرد المركزي |
| نظام التصوير الكيميائي | بيو راد (الولايات المتحدة الأمريكية) | ChemiDoc تاتش | البنك الدولي للتطوير |
| حاضنة ثاني أكسيد الكربون < الفرعية > 2 < / > | ثيرمو (الولايات المتحدة الأمريكية) | 311 | ثقافة الخلية |
| طقم الكشف عن التلألؤ الكيميائي ECL | ميلونبيو | م 0186-1 | البنك الدولي للتطوير |
| مقياس التدفق الخلوي | دينار بحريني | فاكس كالبر | فحص موت الخلايا المبرمج لقياس التدفق الخلوي |
| مجهر مضان مقلوب | نيكون (اليابان) | TS2-FL | مراقبة الخلية |
| أداة تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي الفلوري | ABI (الولايات المتحدة الأمريكية) | 7300 | تجربة تفاعل البوليميراز المتسلسل |
| جابد دي | بروتين تك | 60004-1-آي جي | الأجسام المضادة المرجعية الداخلية WB |
| طقم فحص الجلوكوز | جيانتشنغ | أ 154-1-1 | الفحص الكيميائي الحيوي |
| HIF1A | بوستر | أ 00013 | الأجسام المضادة WB |
| HRP المقترن Affinipure الماعز المضاد للفأر IgG (H + L) | بروتين تك | SA00001-1 | تجربة الكيمياء المناعية (IHC) |
| HRP المقترن Affinipure الماعز المضاد للأرانب IgG (H + L) | بروتين تك | SA00001-2 | تجربة الكيمياء المناعية (IHC) |
| خط خلية K1 | بنك الخلية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم (شنغهاي ، الصين) | NA | خط خلايا سرطان الغدة الدرقية الحليمي البشري |
| طقم فحص حمض اللاكتيك | جيانتشنغ | أ019-2-1 | الفحص الكيميائي الحيوي |
| قارئ الصفيحة الصغيرة | ثيرمو (الولايات المتحدة الأمريكية) | ك 3 | كشف ELISA |
| طقم تحضير جل فائق السرعة من بيج (15٪) | ميلونبيو | إم0384 | الرحلان الكهربائي WB |
| أداة PCR | بيو راد (الولايات المتحدة الأمريكية) | بي تي سي 100 | تجربة تفاعل البوليميراز المتسلسل |
| علامة بروتين قوس قزح ملطخة مسبقا | ميلونبيو | م إيه 0342 | الرحلان الكهربائي WB |
| نظام الرحلان الكهربائي العمودي للبروتين | بيو راد (الولايات المتحدة الأمريكية) | باور باك 200 | الرحلان الكهربائي WB |
| المخزن المؤقت لتحميل البروتين SDS-PAGE (5X) | بيوتايم | P0015L | الرحلان الكهربائي WB |
| كبريتات دوديسيل الصوديوم (SDS) | سيغما | 151-21-3 | الرحلان الكهربائي WB |
| خط خلية TPC-1 | بنك الخلية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم (شنغهاي ، الصين) | NA | خط خلايا سرطان الغدة الدرقية البشري |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.