Les protéines de transport membranaire sont essentielles à la communication entre les cellules, ainsi qu’au maintien de l’homéostasie cellulaire. Parmi les protéines de transport membranaire, les canaux ioniques servent à stimuler la croissance et le développement des cellules et à maintenir l’état des cellules dans des environnements difficiles et changeants. Il a également été rapporté que les canaux ioniques conduisent et soutiennent le développement de tumeurs solides, à la fois systémiques et dans le système nerveux central (SNC)1,2. Par exemple, les canaux KCa3.1 sont responsables de la régulation du potentiel membranaire et du contrôle du volume cellulaire, ce qui est important dans la régulation du cycle cellulaire. Des canaux KCa3.1 défectueux ont été signalés pour contribuer à la prolifération anormale des cellules tumorales3. De plus, les canaux ioniques peuvent contribuer à la dissémination métastatique des cancers. Les canaux du potentiel récepteur transitoire (TRP), par exemple, sont impliqués dans l’afflux de Ca 2+ et de Mg2+; Cet afflux active plusieurs kinases et protéines de choc thermique qui fonctionnent pour réguler la matrice extracellulaire entourant une tumeur, ce qui est, à son tour, important pour initier les métastases cancéreuses4.
Étant donné que les canaux ioniques peuvent contribuer au développement de cancers, ils peuvent également être des cibles pour le traitement du cancer lié aux médicaments. Par exemple, la résistance aux modalités de traitement, y compris la chimiothérapie et la nouvelle immunothérapie, est liée à la dysrégulation de la fonction des canaux ioniques 5,6,7. En outre, les canaux ioniques deviennent des cibles médicamenteuses importantes pour entraver la croissance et le développement des cancers, avec des médicaments à petites molécules réutilisés (approuvés par la FDA) à l’étude, ainsi que des biopolymères, y compris des anticorps monoclonaux 1,2,8,9. Bien qu’il y ait eu beaucoup de progrès sur ce front, la découverte de médicaments contre le cancer des canaux ioniques reste sous-développée. Cela est dû en partie aux défis uniques de l’étude des canaux ioniques dans les cellules cancéreuses. Par exemple, il existe des limites techniques dans la mise en place de tests électrophysiologiques pour les composés à action lente et des différences temporelles dans l’activation des canaux et l’action du médicament. En outre, la solubilité des composés peut également entraver les progrès, car la plupart des systèmes électrophysiologiques automatisés couramment utilisés aujourd’hui utilisent des substrats hydrophobes, ce qui peut contribuer aux artefacts résultant de l’adsorption des composés. En outre, les grands traitements moléculaires bioorganiques tels que les produits naturels, les peptides et les anticorps monoclonaux sont techniquement difficiles à dépister à l’aide de tests électrophysiologiques conventionnels10. Enfin, les propriétés bioélectriques des cellules cancéreuses restent mal comprises11.
Pendant ce temps, la coloration par immunofluorescence des canaux ioniques est souvent difficile. Cela est dû, en partie, à la complexité de leurs structures et de leur contexte dans la membrane, qui ont un impact sur la capacité de générer et d’utiliser des anticorps pour les études de microscopie. Il est particulièrement important que la spécificité, l’affinité et la reproductibilité des anticorps utilisés pour colorer les canaux ioniques soient validées. Les anticorps commerciaux pour les canaux ioniques doivent être envisagés en fonction de leur stratégie de validation et de leur dossier de publication. Les expériences doivent inclure des témoins négatifs pour démontrer l’absence de liaison non spécifique par knockdown ou knockout de la protéine cible. Alternativement, les lignées cellulaires dans lesquelles la protéine cible est absente ou en faible abondance basée sur les déterminations d’ARNm ou de protéines peuvent servir de témoins négatifs. Par exemple, cette étude montre la localisation de la sous-unité du récepteur (GABA) Gabra5 dans une lignée cellulaire de médulloblastome (D283). Les cellules D283 avec un siRNA knockdown et les cellules Daoy, une autre lignée cellulaire de médulloblastome cérébelleux, ont été colorées pour Gabra5 et n’ont montré aucune coloration appréciable (données non présentées).
Ici, des méthodes sont présentées pour analyser et tester la fonction des canaux ioniques, ainsi que l’effet des modulateurs des canaux ioniques sur les cellules cancéreuses. Des protocoles sont fournis pour (1) colorer les cellules d’un canal ionique, (2) tester l’état polarisé des mitochondries, (3) établir la fonction du canal ionique à l’aide de l’électrophysiologie et (4) valider des médicaments in vitro. Ces protocoles mettent l’accent sur les études du récepteur 2,12,13,14,15,16 de l’acide gamma-aminobutyrique de type A (GABA A), un canal anionique chlorure et un récepteur neurotransmetteur inhibiteur majeur. Cependant, les méthodes présentées ici s’appliquent à l’étude de nombreuses autres cellules cancéreuses et canaux ioniques.