$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
DNA-methylatie is een belangrijke epigenetische modificatie die zich in menselijke cellen. DNA-methylatie verwijst naar de koppeling van methylgroepen aan cytosineresiduen in CpG dinucleotiden. Dergelijke dinucleotiden worden meestal gevonden in clusters (CpG-eilanden) op de 5 'regio van genen1. In normale cellen bestaan de meeste van deze dinucleotiden in een niet-gemethyleerde toestand, waardoor DNA-transcriptie mogelijk is. Overigens worden veel kankers geassocieerd met hypermethylated CpG-eilanden en transcriptomic silencing2, vooral in tumorsuppressor genen, die op hun beurt bijdragen aan verschillende kenmerken van kanker3.
Aan de andere kant zijn lang gestrooide nucleaire elementen-1 (LINE-1's of L1's) repetitieve, omzetbare DNA-elementen die normaal gesproken hoge niveaus van methylatie hebben op CpG-eilanden. Methylatie van LINE-1 voorkomt translocatie en helpt de genoomintegriteit te behouden. Bij verschillende vormen van kanker wordt LINE-1 verondersteld, wat resulteert in activering en daaropvolgende retroomzetting-gemedieerde chromosomale instabiliteit4. LINE-1 is goed voor bijna 17% van het menselijk genoom5, en de methylatiestatus kan dienen als indicator van de wereldwijde genomische methylatieniveaus6. Globale LINE-1 hypomethylatie wordt geacht vooraf te gaan aan de overgang van cellen naar een tumorfenotype7; daarom, het houdt belofte als een potentiële marker voor het begin van vroege kanker.
Momenteel zijn er verschillende methoden voor methylatie-analyse, waaronder pyrosequencing, methylatie-specifieke PCR, microarrays, en chromatine immunoprecipitatie1. Het gebruik van next-generation sequencing heeft het ook mogelijk gemaakt om genoombrede benaderingen voor detectie van DNA-methylatie op te nemen. Veel van deze methoden zijn afhankelijk van bisulfiet-behandeld DNA, waarbij niet-gemethyleerde cytosinen worden omgezet in uracil en gemethyleerde cytosinen ongewijzigd blijven. Echter, het werken met bisulfiet-behandeld DNA heeft verschillende valkuilen, zoals onvolledige omzettingen van niet-gemethyleerde cytosines uracil, bevooroordeelde versterking van sequenties, en sequencing fouten8.
In methylatie-specifieke sondeversterking (MSPA) richten sondes bestaande uit twee oligonucleotiden zich op DNA-sequenties die een beperkingsplaats (GCGC) bevatten voor het methylatiegevoelige beperkingsenzym HhaI9. Nadat de sondes hybridiseren naar DNA, wordt elk monster verdeeld in twee sets. Sondes in de eerste set ondergaan ligatie, terwijl sondes in de tweede set ondergaan ligatie gevolgd door HhaI-gemedieerde spijsvertering op niet-gemethyleerde CGCG sites. Beide sets van monsters worden vervolgens versterkt door PCR, en de producten worden gescheiden door capillaire elektroforese. Sondes op niet-gemethyleerde locaties worden verteerd door HhaI en worden niet versterkt tijdens PCR, wat resulteert in geen pieksignalen. Sondes op gemethyleerde locaties zijn daarentegen beschermd tegen de spijsvertering en worden daarom versterkt tijdens PCR, waardoor pieksignalen worden opgevangen10.
MSPA heeft verschillende voordelen ten opzichte van alternatieve methoden. Ten eerste vereist het een lage hoeveelheid DNA (50-100 ng) en is het zeer geschikt voor de analyse van DNA uit formaline-vaste paraffine ingebedde monsters10. Het vereist geen bisulfiet-behandeld DNA; in feite is het ongeschikt voor DNA dat op deze manier wordt gewijzigd. Veel monsters kunnen tegelijkertijd worden geanalyseerd en MSPA-sondes kunnen zodanig worden ontworpen dat ze meerdere genen of sequenties tegelijk targeten. Bovendien zijn de sondes specifiek en gevoelig voor gemethyleerd DNA omdat de HhaI-beperkingssite overeenkomt met een sequentie die typisch is voor CpG-eilanden10.
Deze studie onderzocht de effecten van osteosarcoom (OS)-afgeleide extracellulaire blaasjes (EV's) op LINE-1-methylatie in vetweefsel-afgeleide mesenchymale stamcellen (AT-MSCs; Figuur 1). EV's zijn nanoschaal, membraangebonden blaasjes die door de meeste celtypen worden afgescheiden. Ze dragen eiwitten, lipiden, mRNA, microRNA en extra moleculen uit oudercellen11,12. EV's bemiddelen intercellulaire communicatie en spelen belangrijke rollen in verschillende pathofysiologische omstandigheden13,14. Een recente studie toonde aan dat kanker-afgeleide EV's actieve LINE-1 kunnen overbrengen naar ontvanger cellen15. Eerder is gemeld dat EV's van de HOS-143B-cellijn de methylatiestatus van LINE-1 in MMC's kunnen veranderen, naast andere genetische effecten16.
Bij het kweken van cellen voor EV-isolatie is het belangrijk om EV-uitgeput foetaal runderserum [FBS] te gebruiken in het groeimedium, aangezien fbs-afgeleide EV's EV's uit andere bronnen kunnen verstoren en de resultaten kunnen belemmeren17,18. Ultracentrifugation is een van de meest voorkomende methoden voor het afbreken van EV's van FBS. Het is een relatief eenvoudige en kosteneffectieve procedure in vergelijking met alternatieven zoals ultrafiltratie en commerciële EV-uitgeputfbs19. Hier laat het protocol ook zien hoe ev-uitgeputte FBS voor te bereiden door ultracentrifugation.
Dit artikel bevat een gedetailleerd protocol voor de bovengenoemde technieken, van isolatie van EV's van een OS-cellijn tot de methylatieanalyse van LINE-1 in OS-EV behandelde MDO's (figuur 1).