Obecny protokół opisuje etapy oczyszczania i kolejne badania czterech różnych grzybów β-glukanów jako potencjalnych cząsteczek immunomodulujących, które wzmacniają właściwości przeciwnowotworowe mikrogleju przeciwko komórkom glejaka.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Obecny protokół opisuje etapy oczyszczania i kolejne badania czterech różnych grzybów β-glukanów jako potencjalnych cząsteczek immunomodulujących, które wzmacniają właściwości przeciwnowotworowe mikrogleju przeciwko komórkom glejaka.
Jednym z największych wyzwań w opracowywaniu skutecznych terapii przeciwko glejakowi jest pokonanie silnej supresji immunologicznej w mikrośrodowisku guza. Immunoterapia stała się skuteczną strategią odwracania odpowiedzi układu odpornościowego przeciwko komórkom nowotworowym. Makrofagi i mikroglej (GAM) związane z glejakiem są głównymi czynnikami napędzającymi takie scenariusze przeciwzapalne. W związku z tym wzmocnienie odpowiedzi przeciwnowotworowej w GAM może stanowić potencjalną terapię wspomagającą w leczeniu pacjentów z glejakiem. W tym duchu cząsteczki β-glukanu grzybów są od dawna znane jako silne modulatory odporności. Opisano ich zdolność do stymulowania wrodzonej aktywności immunologicznej i poprawy odpowiedzi na leczenie. Te cechy modulujące są częściowo przypisywane ich zdolności do wiązania się z receptorami rozpoznawania wzorców, które, co ciekawe, są silnie wyrażane w GAM. W związku z tym praca ta koncentruje się na izolacji, oczyszczaniu, a następnie stosowaniu β-glukanów grzybów w celu wzmocnienia odpowiedzi rakobójczej mikrogleju na komórki glejaka. Mysie linie komórkowe glejaka (GL261) i mikrogleju (BV-2) są wykorzystywane do testowania właściwości immunomodulujących czterech różnych β-glukanów grzybów ekstrahowanych z grzybów intensywnie stosowanych w obecnym przemyśle biofarmaceutycznym: Pleurotus ostreatus, Pleurotus djamor, Hericium erinaceus i Ganoderma lucidum. Aby przetestować te związki, przeprowadzono testy kostymulacji w celu zmierzenia wpływu wstępnie aktywowanej pożywki kondycjonowanej mikroglejem na proliferację i aktywację apoptozy w komórkach glejaka.
Pomimo pojawienia się nowych osiągnięć w dziedzinie neuroonkologii, oczekiwana długość życia pacjentów z glejakiem pozostaje niewielka. Złoty standard terapii przeciwko nowotworom mózgu opiera się na połączeniu chirurgii, radioterapii i chemioterapii. Jednak w ciągu ostatniej dekady immunoterapia stała się potężną strategią leczenia różnych rodzajów raka1. W związku z tym możliwość wykorzystania odpowiedzi immunologicznej organizmu przeciwko komórkom nowotworowym stała się ostatnio czwartym filarem onkologii.
Od dawna wiadomo, że jednym z największych wyzwań w tej dziedzinie jest pokonanie silnej immunosupresji występującej w mikrośrodowisku guza2. Szczególnie w przypadku glejaka, jednej z najczęstszych i najbardziej agresywnych postaci raka mózgu, odkrycie kluczowych szlaków, które koordynują takie pronowotworowe scenariusze i znalezienie nowych związków, które mogłyby przeciwdziałać depresyjnej odpowiedzi układu odpornościowego, może utorować drogę przyszłym terapiom przeciwko tej nieuleczalnej chorobie.
Mózg posiada własne komórki układu odpornościowego, a najbardziej odpowiednim typem komórek jest mikroglej. Udowodniono, że komórki te zachowują się dość złożysto w różnych chorobach centralnych3. W przypadku pierwotnych guzów mózgu (np. glejaka) komórki te są przesunięte w kierunku fenotypu przeciwzapalnego, który wspiera komórki nowotworowe w kolonizacji miąższu mózgu3. Liczne publikacje podkreśliły główną rolę tych komórek podczas progresji guza. Jednym z głównych powodów takiego stanu rzeczy jest to, że mikroglej związany z glejakiem i naciekane makrofagi (GAM) stanowią jedną trzecią całkowitej masy guza, co sugeruje jednoznaczny wpływ ich stanów aktywacji podczas progresji guza mózgu4,5.
W tym duchu, β-glukany grzybów zostały opisane jako silne cząsteczki wywołujące skuteczne reakcje immunologiczne, w tym fagocytozę i produkcję czynników prozapalnych, prowadzące do eliminacji czynników szkodliwych6,7,8,9,10. Grzybowe β-glukany były na ogół badane przy użyciu ekstraktów z różnych części grzybów. Przypisanie konkretnych efektów wymaga jednak jego oczyszczenia, aby uniknąć niejasności i móc zrozumieć mechanizm działania takich cząsteczek jak czynniki immunomodulujące8.
W tej pracy, rozpuszczalne β-glukany są oczyszczane z owocnika czterech różnych grzybów, regularnie stosowanych jako grzyby jadalne (Pleurotus ostreatus i Pleurotus djamor) oraz lecznicze (Ganoderma lucidum i Hericium erinaceus). W szczególności te cztery grzyby mają duże zastosowanie w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym i zostały wyprodukowane w przyjaznej dla środowiska gospodarce o obiegu zamkniętym w przedsiębiorstwie komercyjnym (patrz tabela materiałów).
Aby położyć podwaliny pod przyszłe zastosowanie grzybów β-glukanów w terapiach raka mózgu, niezbędne są dobrze zdefiniowane strategie oczyszczania i badania przedkliniczne zagłębiające się w ich domniemaną interakcję z komórkami układu odpornościowego, aby ocenić ich potencjalną rolę jako mediatorów przeciwnowotworowych. Praca ta opisuje liczne etapy izolacji i oczyszczania potrzebne do odzyskania rozpuszczalnych β-glukanów zawartych w owocnikach wybranego grzyba. Po pomyślnym oczyszczeniu komórki mikrogleju są aktywowane w celu wzmocnienia ich fenotypu zapalnego. Mysie komórki glejaka wielopostaciowego (GL261) są powlekane innym podłożem kondycjonowanym przez mikroglej, wcześniej traktowanym tymi ekstraktami, a następnie oceniany jest jego wpływ na zachowanie komórek nowotworowych. Co ciekawe, badania pilotażowe z naszego laboratorium (dane nie pokazane) ujawniły, w jaki sposób prozapalny mikroglej może spowolnić migrację komórek nowotworowych i właściwości inwazji nie tylko w komórkach glejaka, ale także w innych liniach komórek nowotworowych. Ta multidyscyplinarna praca może stanowić użyteczne narzędzie dla naukowców zajmujących się onkologią do testowania obiecujących związków zdolnych do wzmocnienia odpowiedzi immunologicznej w wielu różnych typach nowotworów.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Cztery różne warianty grzybów opisane w tym protokole zostały uzyskane z komercyjnego źródła (zobacz Tabelę Materiałów).
1. Izolacja β-glukanów grzybów
2. Badanie in vitro stymulacji mikrogleju indukowanej β-glukanem
3. Kwantyfikacja i analiza proliferacji i apoptozy komórek nowotworowych
UWAGA: Aby zmierzyć potencjalny wpływ różnych β-glukanów na proliferację komórek nowotworowych i apoptozę, w oprogramowaniu ImageJ użyto wewnętrznego skryptu do ilościowego określenia liczby dodatnich pikseli Ki67 (proliferacja) i cCasp3 (apoptoza)13.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Skuteczne oczyszczanie β-glukanów
Masę MP, SMP i SβG otrzymanych z owocników P. ostreatus, P. djamor, G. lucidum i H. erinaceus po procesie ekstrakcji i oczyszczania zestawiono w Tabeli 1. Podstawowy skład (całkowite węglowodany, β-glukany i białka) MP, SMP i SβG otrzymanych z grzybów przedstawiono w Tabeli 2. Wyniki te pokazują, że zastosowany protokół pozwolił na odzyskanie dużej ilości białek w SMP. Jednakże obróbka enzymatyczna...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W pracy opisano zastosowanie dobrze znanych technik do skutecznego izolowania, oczyszczania i charakteryzowania zawartości SβG z czterech różnych grzybów. Wyniki pokazały, że po ekstrakcji SMP gorącą wodą, uzyskanych z P. ostreatus, P. djamor, G. lucidum i H. erinaceus, a następnie leczeniu hydrolitycznym α-amylazą, glukozydazą i proteazą, zawartość α-glukanu i białka została zmniejszona, co znacznie wzbogaciło ilość czystych SβGs.
Mimo to zaobserwowaliśmy, ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Nie ma sprzecznych interesów, które można by zadeklarować.
Chcielibyśmy podziękować dr Vasiliki Economopoulos za jej wewnętrzny skrypt do pomiaru sygnału fuluorescencji w ImageJ. Chcielibyśmy również podziękować CITIUS (Uniwersytet w Sewilli) i całemu personelowi za wsparcie podczas demonstracji. Prace te były wspierane przez hiszpański FEDER I + D + i-USE, US-1264152 z Uniwersytetu w Sewilli oraz Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades PID2021-126090OA-I00
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Szkiełka 8-dołkowe | Thermo Fisher, USA | 171080 | |
| Piec suszący na powietrzu | J.P. Selecta S.A., Hiszpania | 2000210 | |
| Albumin | Sigma-Aldrich, St. Louis | A7030 | |
| Alcalase | Novozymes, Dania | proteaza | |
| Alexa Fluor 488 | Thermofisher, USA | A32731 | |
| Alexa Fluor 647 | Thermofisher, USA | A32728 | |
| Młyn ostrzowy | Retsch, Niemcy | SM100 | |
| Albumina surowicy bydlęcej | MERK, Niemcy | A9418 | |
| Membrana rurkowa celulozowa | Sigma-Aldrich, St. Louis | D9402 | |
| Wirówka | MERK, Niemcy | Eppendorf, 5810R | |
| Kolokacja plugginsów | ImageJ | (https://imagej.net/imaging/colocalization-analysis ) | |
| DAPI | MERK, Niemcy | 28718-90-3 | |
| Dextrans | Pharmacosmos, Holbalk, Dania | Dekstran 410, 80, 50 | |
| Dulbecco´ s zmodyfikowany Eagle´ s medium, Gluta MAXTM | Gibco, Life Technologies, Carlsbad, CA, USA | 10564011 | |
| Extenda (α- amylaza/glukoamylaza) | Novozymes, Dania | ||
| Surowica bydlęca płodu | Gibco, Life Technologies, Carlsbad, CA, USA | A4736301 | |
| spektrometu FT-IR | Bruker-Vertex, Szwajcaria | VERTEX 70v | |
| Oprogramowanie do | tworzenia wykresów i analizyGraphPad Prism (GraphPad Software, Inc.) | ||
| System H2SO4 | |||
| HPLC | Waters Corp, Milford, MA, USA | Inkubator HPLC | |
| Eppedorf | Galaxy 170S | ||
| Spektrometr masowy | Q Exactive GC, Thermo Scientific | 725500 | |
| Paraformaldehyd | MERK, Niemcy | P6148 | |
| Penicylina/streptomycyna | Sigma-Aldrich, St. Louis | P4458 | |
| pH-metr | Crison, Barcelona, Hiszpania | Basic 20 | |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanami | Gibco, Life Technologies, Carlsbad, CA, USA | 1010-015 | |
| Królik Rozszczepiony Kaspaza-3 (Asp175) | Przeciwciało Abcam, Wielka Brytania | ab243998 | |
| Szczur Ki-67 Monoklonalny | Thermofisher, USA | MA5-14520 | |
| Parownik obrotowy | Bü chi Ibé rica S.L.U., Hiszpania | El Rotavapor R-100 | |
| Ultra-hydrożelowa liniowa kolumna do filtracji żelowej (300 mm x 7,8 mm) | Waters Corp, Milford, MA, USA | WAT011545 | |
| Spektrofotometr UV | Amersham Bioscience, Wielka Brytania | Ultrospec 2100 pro | |
| VectaMount | Vector Laboratories, C.A, USA | H-5000-60 | |
| Łaźnia wodna | J.P. Selecta S.A., Hiszpania | ||
| System mikroskopu konfokalnego Zeiss LSM 7 DUO. | Zeiss, Niemcy | ||
| β-glukan Zestaw testowy | Megazyme, Bray, Co. Wicklow, Irlandia | K-BGLU | |
| β-glukany | Setas y Hongos del Sur, S.L. | Dostarczono cztery warianty grzybów |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.