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Research Article
Irida Kastrati1, Loruhama Delgado-Rivera2, Gergana Georgieva3, Gregory R. J. Thatcher2, Jonna Frasor1
1Physiology and Biophysics, College of Medicine,University of Illinois at Chicago, 2Medicinal Chemistry and Pharmacognosy, College of Medicine,University of Illinois at Chicago, 3College of Pharmacy,University of Illinois at Chicago
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Erratum Notice
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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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
Este procedimiento demostrará cómo sintetizamos y caracterizamos la actividad de las células madre anti-NFκB y anticancerosas de un profármaco aspirina-fumarato.
La inflamación es un sello distintivo del cáncer que subyace en la incidencia del cáncer y la promoción y progresión finalmente a la metástasis. Por lo tanto, la adición de un fármaco anti-inflamatorio a regimientos estándar contra el cáncer puede mejorar los resultados del paciente. Uno de estos fármacos, la aspirina (ácido acetilsalicílico, ASA), se ha explorado para la quimioprevención del cáncer y de la actividad anti-tumor. Además de inhibir el eje 2-prostaglandina ciclooxigenasa, actividades contra el cáncer de ASA también se han atribuido a la inhibición del factor nuclear ĸB (NFĸB). Dado que el uso prolongado puede causar ASA toxicidad gastrointestinal, una estrategia de profármaco se ha aplicado con éxito. En este profármaco diseñar el ácido carboxílico de ASA se enmascara y farmacóforos adicionales se incorporan.
Este protocolo describe cómo se sintetizó un profármaco de aspirina fumarato, GTCpFE, y caracterizado su inhibición de la vía NFĸB en células de cáncer de mama y el cáncer de atenuación de tallo-como adecuadacorbatas, un fenotipo NFĸB dependiente importante. GTCpFE inhibe eficazmente la vía NFĸB en líneas celulares de cáncer de mama, mientras que ASA carece de cualquier actividad inhibidora, indicando que la adición de fumarato a la estructura ASA contribuye significativamente a su actividad. Además, GTCpFE muestra una actividad significativa de células madre contra el cáncer mediante el bloqueo de la formación mammosphere y atenuando el CD44 asociado a las células madre del cáncer + CD24 - inmunofenotipo. Estos resultados establecen una estrategia viable para desarrollar mejores medicamentos anti-inflamatorios para la quimioprevención y tratamiento del cáncer.
La inflamación es una característica que subyace en múltiples aspectos de la tumorigénesis, como la incidencia y la promoción y progresión finalmente a la metástasis 1. En el cáncer de mama, esto se ve apoyado por observaciones epidemiológicas que muestran que el uso regular de la aspirina fármaco no esteroide anti-inflamatorio clásica (ácido acetil salicílico, ASA) se asocia con una reducción tanto en la incidencia de cáncer de mama, y el riesgo de metástasis y recurrencia 2,3. ASA actúa principalmente mediante la inhibición de la actividad de la ciclooxigenasa-2, que a menudo se regula positivamente en el cáncer de mama 4,5. Sin embargo, los efectos anticancerígenos de ASA también puede ser mediada por la supresión del factor nuclear kappa B aberrante (NFkB) de señalización 6-8. Esto es importante porque una vía de NFkB desregulado promueve la supervivencia de células tumorales, proliferación, migración, invasión, la angiogénesis, y la resistencia a la terapia 9-11. activación de la vía NFkB también es fundamental para el montajeuna respuesta inmune. Por lo tanto, para la terapia contra el cáncer en el que se requiere la inhibición prolongada NFkB, hay que considerar los efectos secundarios perjudiciales que implican la supresión inmune de larga duración. Por lo tanto, ASA puede servir como un buen punto de partida para la optimización terapéutica.
Una limitación para la aplicación de ASA en la terapia del cáncer es las dosis elevadas requeridas para la ciclooxigenasa 2 y la inhibición de NFkB, que están asociados con toxicidad gastrointestinal, tales como úlceras y sangrado estomacal 12,13. Sin embargo, la conversión de ASA en profármaco en forma de éster, pueden reducir la toxicidad gastrointestinal de ASA. Para mejorar aún más la potencia y / o añadir funcionalidad, los elementos estructurales adicionales o farmacóforos auxiliares también se pueden incorporar en el diseño del profármaco de éster. Uno de tales farmacóforo añade para mejorar ASA potencia contra la vía de NFkB es fumarato, que hemos demostrado previamente que es importante para la inhibición de la vía NFkB 14,15.
15, GTCpFE, y planteó la hipótesis de que dicha molécula híbrida sería seguro todavía potente contra la vía NFkB. Hemos probado su actividad anti-NFkB en las células de cáncer de mama y su capacidad para bloquear las células madre de cáncer de mama (CSC) 15, que dependen de NFkB señalización para la supervivencia y el crecimiento de 16-21. Nos encontramos con que la potencia de GTCpFE contra la vía NFkB se mejora significativamente en AAS 15. Además, la formación de bloques GTCpFE mammosphere y atenúa el CSC marcador de superficie CD44 + CD24 - fenotipo inmune, lo que indica que GTCpFE es capaz de erradicar los CAC 15. Estos resultados establecen que el profármaco aspirina-fumarato como un agente anti-inflamatorio eficaz que también pueden dirigirse a células madre cancerosas de mama. En cuanto a la terapia del cáncer de mama, GTCpFE puede tener el potencial para tratar la enfermedad agresiva y mortal.
1. Síntesis de la aspirina-fumarato del profármaco GTCpFE
2. GTCPFE inhibe la actividad NFĸB en células de cáncer de mama
3. GTCpFE inhibe las células madre del cáncer de mama in vitro
En la Figura 1, la estructura química de la aspirina profármaco-fumarato, GTCpFE, y su actividad inhibidora de la citoquina inducida vía NFĸB en células de cáncer de mama se indican. GTCpFE inhibe ambos extremos NFĸB, NFĸB-RE actividad de luciferasa (Figura 1B) y la expresión de NFĸB genes diana, como la Molécula de Adhesión Intercelular 1 (ICAM1), quimiocina CC Motif ligando 2 (CCL2), y el factor de necrosis tumoral (TNF) (Figura 1C) en MCF-7 de cáncer de mama. Calculado concentración inhibitoria al 50% (IC 50) valor en ambos extremos es de ~ 20 M. IC 50 valor se calcula utilizando un software de gráficos. En comparación sí ASA incluso a 200 micras (10x IC 50 de GTCpFE) no muestra actividad inhibidora (Figura 1B, línea azul) en células de cáncer de mama. Esto indica que la estrategia de profármaco de la adición de farmacóforo fumarato de ASA SIGNIFICAntly mejora su actividad anti-NFĸB.
Para medir la actividad anti-CSC, se utilizaron dos ensayos: el mammosphere (MS) ensayo de formación y la población de células que expresan el CD44 + CD24 - inmunofenotipo, un marcador de superficie CSC de buena fe en el cáncer de mama 24. GTCpFE inhibe la formación de MS de MDA-MB-231 células de cáncer de mama de una manera dependiente de la dosis se muestra en la Figura 2A. Al igual que en la inhibición de la vía NFĸB en cultivos adherentes, el valor IC50 para la formación mammosphere es de ~ 20 mM. Se espera que esta coherencia, dado que se basan en los CAC NFĸB señalización para la supervivencia y propagación 16-21. Además, GTCpFE pre-tratamiento dio como resultado un agotamiento significativo de la CD44 + CD24 - población (Figura 2B) en células MDA-MB-231. En conjunto, estos resultados establecen la capacidad de GTCpFE para apuntar eficazmente células madre cancerosas de mama.

Figura 1: GTCpFE inhibe la vía NFĸB en células de cáncer de mama. (A) La estructura química de la aspirina profármaco-fumarato, GTCpFE. (B - C) MCF-7 células se trataron previamente durante 2 h con diversas concentraciones de GTCpFE, ASA, o vehículo seguido de tratamiento con TNF (10 ng / ml) durante 2-4 hr. Actividad (B) NFkB-RE se midió mediante un ensayo indicador de luciferasa dual. (C) Expresión de genes diana NFkB, ICAM1, CCL2 y TNF se midió mediante RT-qPCR. la actividad inhibidora de la droga se representa como% de TNF solo. Los datos se presentan como media ± SEM. Esta cifra ha sido modificado de referencia 15. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figure.

Figura 2: GTCpFE inhibe la formación mammosphere y el CD44 + CD24 - inmunofenotipo de las células del cáncer de mama. (A) mammosphere (MS) formación de células MDA-MB-231 se midió después del tratamiento con diferentes concentraciones de GTCpFE. La cuantificación del crecimiento EM (izquierda) y las imágenes representativas de la EM a 20x (derecha) se muestran. El efecto de GTCpFE se representa como% de control del vehículo. (B) El CD44 + CD24 - población se determinó mediante análisis FACS de las células MDA-MB-231 tratadas con 50 mM GTCpFE de 72 hr. se muestra la cuantificación de cada porcentaje de la población (izquierda) y gráficos de dispersión representativos de FACS (derecha). Los datos se presentan como media ± SEM y análisis estadístico de ANOVA de 2 vías SSadeudado por Tukey post-test. *** P <0,001. Esta cifra ha sido modificado de referencia 15.
Los autores no tienen nada que revelar.
Este procedimiento demostrará cómo sintetizamos y caracterizamos la actividad de las células madre anti-NFκB y anticancerosas de un profármaco aspirina-fumarato.
Este trabajo fue apoyado por subvenciones proporcionadas por los Institutos Nacionales de Salud (NIH), R01 CA200669 a JF y R01 CA121107 a GRJT, y por una beca postdoctoral de Susan G. Komen for the Cure a IK (PDF12229484).
| RPMI 1640 Red Tecnologías de vida media | 11875-093 | Calentar hasta 37 &° C antes de usar | |
| IMEM | Corning | 10-024-CV | Calentar hasta 37 ° C antes de usar |
| DMEM / F12 Medio | ThermoFisher | 21041-025 | Calentamiento hasta 37 ° C antes de usar |
| MEM NEAA 10 mM 100x | Life Technologies | 11140 | |
| Penicilina Estreptomicina | Life Technologies | 15140-122 | |
| L-Glutamina 100x | Life Technologies | 25030-081 | |
| Insulina | Sigma-Aldrich | I-1882 | |
| Suero Fetal Bovino | Atlanta Biologicals | S11150 | |
| Tripsina 2.5% 10x | Invitrogen | 15090046 | |
| Metilcelulosa | Sigma | M0262 | |
| B27 Suplemento 50x | Gibco | 17504-044 | |
| EGF | Gibco | PHG0311L | |
| NFκ Constructo de luciferasa B-RE | Clontech | pGL4.32 | |
| Construcción de Luciferasa Renilla | Promega | pGL4.70 | |
| Lipofectamina 2000 | ThermoFisher | 11668-019 | |
| Ensayo reportero de luciferasa dual | Promega | 120000032 | |
| Espectrofotómetro NanoDrop | ThermoFisher | ||
| Eppendorf Mastercycler | Sistema de PCR en tiempo realEppendorf | ||
| StepOne | MicroscopioThermo Scientific | ||
| Eclipse | AnalizadorNikon | ||
| CyAn ADP | Beckman Coulter | ||
| QCapture Software | QImaging | ||
| Summit Software | Beckman Coulter | ||
| GraphPad Software | Prisma | ||
| TRIzol | ThermoFisher | 15596-018 | |
| M-MLV Transcriptasa inversa | Invitrogen | 28025-013 | |
| 100 mM dNTP Set | Invitrogen | 10297-018 | |
| Hexámeros aleatorios | Invitrogen | 48190-011 | |
| Fast SYBR Green Master Mix | ThermoFisher | 4385612 | |
| Costar 96W, accesorio ultra bajo | Corning | 3474 | |
| HBSS, 1x | ThermoFisher | 14025134 | |
| anticuerpo conjugado CD44-APC | BD Pharmingen | 560990 | Tienda en 4 ° C, proteger de la luz |
| anticuerpo CD24-PE | BD Pharmingen 560991 | Almacenar a 4 & grados; C, protege de la luz | |
| TNF humano recombinante y alfa; | Fisher | 210TA100 | |
| CCL2 Primer Secuencia de avance | AGAATCACCAGCAGCAAGTCC | ||
| CCL2 Primer Secuencia | inversa | TCCTGAACCCACTTCTGCTTGG | |
| ICAM1 Secuencia inversa | de cebador | TGACGAAGCCAGAGGTCTCAG | |
| ICAM1 Secuencia | de avance de cebador | AGCGTCACCTTGGCTCTAGG | |
| TNF Primer Secuencia de avance | AAGGGTGACCGACTCAGCG | ||
| TNF Primer Secuencia | inversa | ATCCCAAAGTAGACCTGCCCA | |
| 36B4 Primer Secuencia | directa | GTGTTCGACAATGGCAGCAT | |
| 36B4 Primer Secuencia | inversa | GACACCCTCCAGGAAGCGA | |
| Hidróxido de sodio | Sigma-Aldrich | S5881-500G | |
| 4-hidroxibencílico Alcohol | Sigma-Aldrich | 20806-10G | |
| O-Cloruro de acetilsalicililoilo | Sigma-Aldrich | 165190-5G | |
| Pentóxido de fósforo | Sigma-Aldrich | 79610-100G | |
| Cloruro de fumaroil etílico | Sigma-Aldrich | 669695-1G | |
| Sulfato de sodio | Sigma-Aldrich | 246980-500G | |
| 4-dimetilaminopiridina | Sigma-Aldrich | 714844-100ML | 0.5 M en tetrahidrofurano |
| Trietilamina | Sigma-Aldrich | T0886-100ML | |
| Tolueno | Sigma-Aldrich | 244511-100ML | |
| Acetato de etilo | Sigma-Aldrich | 270989-100ML | |
| Tetrahidrofurano | Sigma-Aldrich | 401757-2L | |
| 400 MHz Espectrómetro de RMN FT | Véase Bruker' s Usuario de Avance' s Manual, versión 000822 para más detalles |