Este protocolo descreve um método eficaz para quantificar a diferença no dano ao DNA induzido por inibidores do tipo I e tipo II em células mutantes FLT3 por meio da aplicação do ensaio cometa.
Artigo de método
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Este protocolo descreve um método eficaz para quantificar a diferença no dano ao DNA induzido por inibidores do tipo I e tipo II em células mutantes FLT3 por meio da aplicação do ensaio cometa.
A tirosina quinase 3 semelhante à FMS (FLT3), uma tirosina quinase do receptor de classe III, exibe uma frequência de mutação de aproximadamente 30% em pacientes com leucemia mieloide aguda (LMA) e constitui um alvo terapêutico crítico. Como inibidores representativos de FLT3 tipo I e tipo II, respectivamente, gilteritinibe e quizartinibe (AC220) são clinicamente empregados no tratamento da LMA mutante FLT3.
O gilteritinibe inibe as proteínas FLT3 ativadas e inativadas, com inibição adicional dos alvos AXL para ajudar a superar a resistência. O AC220 inibe o FLT3 ativado. O ensaio cometa foi sistematicamente empregado para quantificar e comparar padrões de danos ao DNA induzidos por inibidores de FLT3 tipo I versus tipo II em células mutantes. Os resultados experimentais revelaram que o dano ao DNA causado pelo AC220 foi significativamente maior do que o causado pelo Gilteritinibe. Para fortes danos ao DNA, os inibidores de FLT3 podem ser combinados com inibidores de reparo de danos ao DNA para atingir defeitos de reparo de DNA. Os resultados fornecem suporte experimental para a estratégia de combinação racional de drogas direcionadas a danos no DNA.
A leucemia mieloide aguda (LMA) representa um distúrbio clonal de células-tronco hematopoiéticas definido pela expansão patológica de progenitores mieloides indiferenciados, resultando em supressão hematopoiética e falência da medula óssea. A heterogeneidade molecular inerente da LMA apresenta desafios terapêuticos significativos1. De particular significado clínico, as mutações da tirosina quinase 3 (FLT3) semelhantes à SFM constituem uma das alterações genéticas mais prevalentes na LMA, ocorrendo em aproximadamente 30% dos casos, e demonstram uma forte correlação com resultados clínicos adversos2. A tirosina quinase do receptor FLT3 sofre ativação na membrana plasmática para mediar as cascatas de sinalização PI3K / AKT e RAS / MAPK, enquanto a variante mutante FLT3-ITD é retida no retículo endoplasmático, induzindo a fosforilação persistente do Transdutor de Sinal e Ativador da Transcrição 5 (STAT5). Essas alterações genéticas conduzem a leucemogênese por meio de múltiplos mecanismos oncogênicos, principalmente por meio da desregulação da transdução de sinal, sinalização proliferativa descontrolada e resistência apoptótica3.
AC220 e gilteritinibe, como inibidores típicos de FLT3, inibem a proliferação celular e induzem a apoptose suprimindo a expressão de FLT3, mas com diferentes mecanismos de ação. O gilteritinibe (um inibidor do tipo I) não apenas cobre um espectro mais amplo de mutações ativadoras de FLT3, mas também inibe a tirosina quinase AXL, que está intimamente relacionada ao FLT3. Por meio da inibição dupla, o gilteritinibe pode bloquear o crescimento de células cancerígenas de forma mais abrangente4. O AC220 (um inibidor do tipo II) exerce seu efeito inibitório por meio da ligação competitiva à conformação da quinase ativada, visando especificamente a bolsa de ligação ao ATP com alta especificidade5. Essa inibição pode levar à parada do ciclo celular e ao aumento do estresse de replicação do DNA.
O gilteritinibe está associado a um baixo risco de resistência e é indicado para monoterapia na LMA com mutação FLT3 recidivante/refratária. O AC220 é eficaz e seletivo para mutações FLT3-ITD, com boas taxas de resposta clínica, mas é ineficaz para mutações FLT3-TKD e pode ser resistente a mutações FLT3-TKD devido a mutações secundárias de FLT3-TKD (por exemplo, D835 ou F691L) ao desenvolvimento de resistência. Esses inibidores ganharam destaque na terapêutica da LMA com base na eficácia clínica demonstrada e na melhora dos índices terapêuticos6. No entanto, o uso clínico dessas drogas é desafiado pela resistência adquirida e pelos efeitos fora do alvo. O uso prolongado de AC220 na clínica leva à resistência devido a mutações FLT3-TKD, enquanto o uso prolongado de gilteritinibe pode ter limitações para mutações compostas (por exemplo, FLT3-ITD combinado com TKD), mesmo que não resulte em resistência devido a mutações FLT3-TKD 7,8.
Essas duas classes de inibidores de FLT3 exercem um efeito terapêutico duplo, induzindo indiretamente o estresse replicativo por meio da inibição de FLT3 e bloqueio da via de sinalização proliferativa-RAS-MAPK, PI3K-AKT-mTOR, sinalização STAT5. O bloqueio da proliferação celular geralmente leva à parada do ciclo celular, distúrbios metabólicos (desregulação da homeostase redox) e, finalmente, à apoptose 9,10. Esse mecanismo, em última análise, gera lesões de DNA que ativam adaptações compensatórias de reparo de DNA em populações de células resistentes. O ensaio do cometa permite a comparação quantitativa de perfis de danos ao DNA específicos do inibidor em células mutantes FLT3. Essa abordagem experimental fornece insights críticos para o desenvolvimento de terapias combinadas racionais que exploram vulnerabilidades a danos no DNA, superando assim a resistência terapêutica adquirida.
As metodologias contemporâneas para detecção de danos ao DNA abrangem análise imuno-histoquímica, eletroforese em gel de agarose de fragmentos de DNA, reação em cadeia da polimerase (PCR) e sequenciamento de nova geração (NGS), cada um demonstrando alta sensibilidade e especificidade analítica11. No entanto, essas abordagens são limitadas por requisitos financeiros substanciais, durações de processamento prolongadas e condições experimentais rigorosas. Isso ressalta o imperativo de adotar estratégias de detecção que equilibrem a precisão analítica com a simplicidade operacional.
O ensaio cometa tem sido amplamente utilizado na avaliação de toxicologia ambiental e genotoxicidade devido à sua sensibilidade superior, acessibilidade técnica, quantificação visualizada de danos ao DNA e ampla aplicabilidade em sistemas biológicos12,13. Três variantes metodológicas principais foram estabelecidas: ensaio de cometa alcalino para detecção de quebra de fita simples/dupla, ensaio de cometa neutro para análise de quebra de fita dupla e ensaio de cometa modificado por enzima para identificação de lesão de DNA específica. 14
O princípio metodológico envolve: (1) Indução de quebras de fita de DNA por meio de tratamento experimental; (2) Dissolução mediada por tampão de lise de membranas celulares e nucleares, permitindo a difusão de proteínas citoplasmáticas/nucleares e RNA em tampão de eletroforese, enquanto o DNA de alto peso molecular permanece imobilizado na matriz de agarose; (3) Desnaturação alcalina (pH > 13) induzindo desenrolamento de DNA e liberação de fragmentos de DNA danificados; (4) Migração anódica eletroforética conduzida por campo de DNA fragmentado criando morfologia característica do cometa, com DNA intacto retendo estrutura nucleóide esférica15,16. A quantificação de danos ao DNA é obtida por meio da análise computadorizada da porcentagem de DNA da cauda (TDP), fornecendo medição precisa do impacto genotóxico na resolução de uma única célula17.
Esta investigação empregou uma estrutura experimental sistemática para comparar os efeitos genotóxicos diferenciais do gilteritinibe e do AC220 em células 32D mutantes FLT3 validadas. O desenho experimental compreendeu dois componentes principais: (i) estabelecimento de um modelo de dano ao DNA específico da mutação FLT3 e (ii) avaliação quantitativa do dano ao DNA induzido por drogas por meio da metodologia de ensaio de cometa alcalino. A linhagem celular 32D mutante FLT3 foi mantida sob condições in vitro padrão antes da exposição a inibidores de FLT3 diluídos em série. A viabilidade celular foi avaliada por meio de ensaios CCK-8, com posterior cálculo dos valores de concentração inibitória semimáxima (IC50) por meio de análise de regressão não linear. Um valor de IC50 quíntuplo foi escolhido como limiar de indução de danos ao DNA. As células tratadas com drogas foram colhidas e incluídas em agarose de baixo ponto de fusão em lâminas para análise subsequente. A separação eletroforética foi realizada a 24 V (~ 0,74 V / cm) e 300 mA por 30 min em tampão alcalino, durante o qual o DNA fragmentado migrou anodicamente para formar a morfologia característica do cometa, enquanto o DNA intacto reteve a configuração nucleóide esférica. A quantificação de danos ao DNA foi obtida por meio de análise de imagem computadorizada do projeto de software de ensaio cometa (CASP) medindo o momento da cauda, com valores aumentados do momento da cauda da azeitona correlacionando-se diretamente com a extensão da fragmentação do DNA.
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1. Construção de um modelo de dano ao DNA em células 32D com mutações FLT3-ITD 18
× 100%
× 100%2. Preparação de reagentes e preparação de amostras de células
3. Procedimento de ensaio cometa
4. Processamento de dados
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O ensaio cometa foi sistematicamente empregado para quantificar perfis diferenciais de danos ao DNA induzidos por gilteritinibe e AC220 em linhagens celulares mutantes FLT3. As análises mostraram que a diferença no dano ao DNA entre as populações de células não tratadas com gilteritinibe e AC220 não foi estatisticamente significativa (P > 0,05). Os aumentos dependentes da dose nos valores de DNA da cauda (%) e cauda do momento da azeitona (OMT) alcançaram significância estatística (P < 0,05) após exposições de 2-6 ...
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O ensaio cometa representa um avanço significativo nas metodologias de avaliação de genotoxicidade. Essa técnica oferece vantagens distintas sobre as abordagens convencionais por meio de sua acessibilidade técnica, resolução de célula única e visualização direta de padrões de dano por meio de perfis de migração eletroforética. No desenvolvimento terapêutico da LMA, o ensaio cometa permite a avaliação sistemática dos perfis genotóxicos dos agentes candidatos durante as fases de validação ...
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Os autores não têm conflitos de interesse a divulgar.
Este trabalho foi apoiado pela Equipe de Pesquisa Inovadora para Ciência e Tecnologia da Instituição de Ensino Superior de Jiangsu (2021), o Programa do Centro de Pesquisa de Tecnologia de Engenharia da Faculdade Vocacional de Jiangsu (2023), o Programa Provincial de Ciência e Tecnologia Médica e de Saúde de Zhejiang (2025KY1861), a Fundação Chave de Ciências Naturais das Instituições de Ensino Superior de Jiangsu da China (Concessão nº 24KJA310008), os Programas da Faculdade de Saúde Vocacional de Suzhou (Concessão nº. SZWZYTD202201, szwzy202406) e Projeto do Laboratório Estadual de Medicina e Proteção contra Radiação, Universidade de Soochow (GZK12023013).
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| 0,5 M EDTA | Beyotime | ST066 | |
| 1x coloração de ácido nucleico YeaRed | Yeasen | 10202ES | |
| CÉLULA 32D | Cobioer | CBP60995 | |
| AC220 | TargetMol | T2066 | |
| Kit de contagem de células-8 | Dojindo | CK04 | |
| Placa de contagem de células | QiuJing | XB-K-25 | |
| Incubadora CO2 | Thermo | 51032872 | |
| Projeto de software de ensaio cometa (CASP) | |||
| Kit de ensaio CometAssay | Trevigen | 4250-050-K | |
| Citação 5 | BioTek | 16280004 | |
| FBS | PANELA | ST30-3302 | |
| Gilteritinibe | TargetMol | T4409 | |
| GraphPad Prism 9.0 | |||
| centrífuga de alta velocidade | Thermo | 9AQ2861 | |
| Pipetas L-1000XLS+ | Rainin | 17014382 | |
| Pipetas L-20XLS+ | Rainin | 17014392 | |
| tanque de nitrogênio líquido | Mvecryoge | YDS-175-216 | |
| Fotômetro de microplacas Multiskan FC | Thermo | 1410101 | |
| Na2OH | DADÃO | 1588 | |
| PBS | Solarbio | Pág. 1020 | |
| Solução de Penicilina-Estreptomicina, 100x | Beyotime | C0222 | |
| RPMI 1640 médio | Gibco | C22400500BT | |
| Microscópio trinocular de células vivas | Motico | 1.1001E+12 | |
| Congelador de temperatura ultrabaixa | Cabelo | V118574 |
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