Diese Studie beschreibt ein Protokoll zur Untersuchung der Auswirkungen eines veränderten pH-Werts auf die Onkogenexpression mittels RNA-seq-Analyse einer duktalen Pankreaszelllinie.
Methodenartikel
Diese Studie beschreibt ein Protokoll zur Untersuchung der Auswirkungen eines veränderten pH-Werts auf die Onkogenexpression mittels RNA-seq-Analyse einer duktalen Pankreaszelllinie.
Die vierthäufigste krebsbedingte Todesursache, das duktale Adenokarzinom der Bauchspeicheldrüse (PDAC), hat eine Fünf-Jahres-Überlebensrate von 12 %. Diese Krankheit hat eine schlechte Prognose und ist durch ein starres stromales Mikromilieu gekennzeichnet, was eine spürbare Herausforderung bei der Behandlung darstellt. Patienten mit chronischer Pankreatitis haben ein 10-fach höheres Risiko, an PDAC zu erkranken. Bei diesen Patienten sinkt der duktale pH-Wert von pH 8,0 auf pH 6,0 aufgrund einer Bikarbonatinsuffizienz und des entzündlichen Milieus. Unser Ziel war es, die Rolle des sauren Milieus bei chronischer Pankreatitis auf die Onkogenexpression in einer duktalen Pankreaszelllinie zu verstehen.
Daher wurden 80% konfluente humane duktale Epithelzellen der Bauchspeicheldrüse bei pH 6,0 bis pH 7,2 für 6 Stunden inkubiert. Die Gesamt-RNA aus den Zellen wurde verarbeitet, um die Gesamt-mRNA in den Proben anzureichern. Die Genexpression wurde mittels Next-Generation-Sequencing (NGS) von biologischen Replikaten untersucht. Die RNA-seq-Analyse wurde mit Hilfe eines Online-Tools durchgeführt und die differentiell exprimierten Gene (FCs < ± 2.0) identifiziert; es gab 90, 148 und 109 hochregulierte Gene und 20, 14 und 23 herunterregulierte Gene bei einem pH-Wert von 6,0, 6,5 bzw. 7,0. Vier Onkogene wurden bei pH 6,0 hochreguliert, sieben bei pH 6,5 und sieben bei pH 7,0. Die häufigsten Gene, die bei pH 6,0, pH 6,5 und pH 7,0 hochreguliert wurden, waren die lymphozytenzellspezifische Protein-Tyrosinkinase (LCK) [pH 6,0, FC: 2,93; pH 6,5, FC: 2,93; pH 7,0, FC: 3,32], das FGR-Proto-Onkogen, die Tyrosinkinase (FGR) der Src-Familie (FGR) [pH 6,0, FC: 4,17; pH 6,5, FC: 5,25; pH 7,0, FC: 5,09] und ArfGAP mit SH3-Domäne, Ankyrin-Wiederholung und PH-Domäne 3 (ASAP3) [pH 6,0, FC: 2,37; pH 6,5, FC: 3,84; pH 7,0, FC: 2,51]. Das saure Milieu löst die Aktivierung von Proto-Onkogenen aus, die bei chronischer Pankreatitis die Tumorinitiierung auslösen können.
Das duktale Adenokarzinom der Bauchspeicheldrüse (PDAC) gehört zu den Hauptkrebsarten und steht in Bezug auf die Anzahl der damit verbundenen Todesfälle an vierter Stelle unter den Krebsarten1. Eine höhere Sterblichkeitsrate ist bei PDAC-Patienten offensichtlich, und nach neueren Studien liegt die Fünf-Jahres-Überlebensrate bei nur 12 %. Patienten mit dokumentierter chronischer Pankreatitis, einer Erkrankung, die zu einer Entzündung der Bauchspeicheldrüse2 führt, entwickeln mit größerer Wahrscheinlichkeit (etwa 15-16-fach) PDAC3. Es gibt verschiedene Arten von CP mit unterschiedlichen Ätiologien, wie z. B. alkoholbedingte, erbliche und idiopathische CP4. Es ist bekannt, dass die Bedingungen, die während der Zerspanungstherapie auftreten, zur Bildung von verkalkten Steinen, zur Entwicklung von Krebszellen und sogar zu Diabetes führen. Die Prävalenz von PDAC ist bei Patienten mit hereditärer chronischer Pankreatitis hoch5.
Einige physiologische Zustände in der Bauchspeicheldrüse von CP-Patienten können für die Auslösung anderer Beschwerden von Vorteil sein; Dazu gehören das entzündliche Milieu, aktive Verdauungsenzyme und der saure pH-Wert des Pankreassaftes6. Auf dem Gebiet der Entzündung wird eine breite Palette von Studien durchgeführt, da Entzündungen Chaos in der normalen Funktion des Organs verursachen 7,8,9. Ein Ungleichgewicht in der pH-Regulation ist jedoch ein weiteres Phänomen, das die Einleitung des unkontrollierten Wachstums von Zellen auslösen kann10. Der Bauchspeicheldrüsensaft gesunder Menschen ist alkalisch, was dazu beiträgt, den vom Magen produzierten sauren Speisebrei zu neutralisieren. Im Gegensatz dazu bleibt der Pankreassaft bei CP-Patienten sauer, da die Bikarbonatsekretion unzureichend ist. Geringe Mengen an Bikarbonat können den Saft nicht vollständig neutralisieren, was zu einem leicht sauren Milieu im Kanal11 führt.
Frühere Studien deuten darauf hin, dass sich Krebszellen an saure Umgebungen anpassen und dort gedeihen12. In solchen Fällen deuten die Bedingungen, die während des Prozesses der chronischen Pankreatitis bestehen, auf ein günstiges Umfeld für die Proliferation und Metastasierung dieser Zellen hin13. Daher zielte unsere Studie darauf ab, die morphologischen Veränderungen in humanen Pankreasgangzellen zu beurteilen und die Onkogenexpression unter leicht sauren Bedingungen zu beurteilen.
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1. Wiederbelebung der Zelllinie
2. Ändern des pH-Werts des Kulturmediums
3. RNA-Isolierung
HINWEIS: Für die RNA-Isolierung aus Zellen müssen sterile Handschuhe verwendet werden und die Oberfläche muss mit 100 % Ethanol dekontaminiert werden.
4. RNA-seq/Transkriptom
5. Bioinformatik
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Morphologische Veränderungen
Die Inkubation von humanen Pankreas-Gangzellen in einem sauren Medium veränderte die Morphologie der Zellen. Ein konfluentes und dicht gepacktes Zellmuster führte unter sauren Bedingungen zu dispergierten Zellen, und der Zelltod wird mit der Zeit prominent. Im Vergleich zu normalen mediumhaltigen Zellen schrumpften und verkleinerten sich duktale Zellen. Eine drastische Veränderung der Sterberate wurde nach 6 Stunden Inkubation beobachtet. Nach 24 Stunden nahm die Zellzahl ...
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Diese Methode wurde entwickelt, um die Auswirkungen saurer Bedingungen auf nicht-krebsartige duktale Epithelzellen des menschlichen Pankreas in biologischen Wiederholungen zu bestimmen. Eine Veränderung des pH-Wertes des Mediums führte dazu, dass sich die Zellen in einem gestressten Zustand befanden, und es wurde eine Veränderung der Morphologie beobachtet. Die Zellen wurden bei einem pH-Wert von 6,0, 6,5 oder 7,0 für 24 Stunden kultiviert und stündlich überwacht, um die Inkubationszeit ...
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Die Autoren haben keine Interessenkonflikte anzugeben.
Renuka Goudshelwar ist DBT dankbar für die Bereitstellung des Stipendiums. Renuka Goudshelwar dankt der Abteilung für Biochemie der Osmania University (Hyderabad) und Dr. V. V. Ravikanth für seine Unterstützung bei der Analyse der NGS-Daten. Dr. M. Sasikala dankt für die finanzielle Unterstützung, die er vom ICMR, dem Gesundheitsministerium der indischen Regierung (Zuschuss Nr. 94/2020/5582/Proteomics-Adhoc/BMS) erhalten hat.
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 15 mL graduierte Zentrifugenröhrchen (Falcon) | Tarsons | 500031 | für die Probenvorbereitung verwendet |
| 50 mL Messzentrifugenröhrchen (Falcon) | Tarsons | 500041 | für die Probenvorbereitung verwendet |
| Agilent 2100 Bioanalysegerät | Agilent | Agilent G2938A | Instrument zur Bewertung der RNA-Qualität |
| Antibiotische Antimykotische Lösung 100x flüssig | Himedia | A002-100 mL | Zur Vermeidung von Kontaminationen |
| Zellschaber mit drehbarer Klinge | Himedia | TCP223 | Schaben und Sammeln der Zellen |
| CO2 Inkubator | New Brunswick | Galaxy 170 S | Wird für die Inkubation der Kultur verwendet |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM), hoher Glukose- | Himedia | AL007S-500 mL | Medium für die Kultivierung der |
| Zellen Dulbecco's Phosphat gepufferte Kochsalzlösung 1x | Himedia | TL1006-500mL | Zellwäsche |
| Galaxy | (https://usegalaxy.org) | Online-Tool zur Verarbeitung von NSG-Daten | |
| HI FBS (Herkunft: Australien) | Gibco | 10100-147 | Wird für das Wachstum von Zellen verwendet |
| Humane duktale Epithelzelllinie der Bauchspeicheldrüse (HPDEC/ H6C7) | Addex Bio | T0018001 | duktale Pankreaszelllinie |
| Ion Total RNA-Seq Kit v2 | Thermo Fisher Scientific | 4475936 | RNA Probenvorbereitungskit |
| Laminar Air Flow | |||
| Na2HPO4 Diabasic | Sigma Aldrich | S3264-250G | Natriumphosphat Vorbereitung des Puffers |
| NaH2PO4 Monobasic | Sigma Aldrich | S3139-250G | Natriumphosphat-Puffer Vorbereitung |
| NovaSeq 6000 | Illumina | 3376672 | Sequenzer |
| Nunclon Delta Surface (6-Well-Platte) | Thermo Scientific | 140675 | Kultivierung der Zellen |
| Gekühlte Tischzentrifuge | Thermo Scientific | Sorvall ST 8R | Wird für die Zentrifugation |
| verwendet RiboMinus Eukaryote System v2 | Thermo Fisher Scientific | A15026 | rRNA Depletion Kit |
| Rneasy Mini Bausatz | Qiagen | 74104 | Kit zur Isolierung von Gesamt-RNA aus Zellen |
| Thermocycler | Eppendorf | E950040025 PCR-Reaktion | |
| Wasserbad | Equitron | #8406M | Auftauen der Probe |
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