В данном исследовании представлен протокол оценки влияния куркумина на поведение клеток ретинобластомы посредством модуляции пути Wnt/β-катенина и экспрессии miR-22.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Исследовательская статья
* These authors contributed equally
В данном исследовании представлен протокол оценки влияния куркумина на поведение клеток ретинобластомы посредством модуляции пути Wnt/β-катенина и экспрессии miR-22.
Ретинобластома (РБ) является распространенной внутриглазной злокачественной опухолью, поражающей младенцев и детей, однако ее точная этиология и патогенез остаются до конца неизученными. Куркумин, биоактивный полифенол, ингибирует прогрессирование опухоли посредством микроРНК-опосредованной модуляции сигнального каскада Wnt/β-катенина. Это исследование было направлено на выяснение того, как куркумин опосредует свои противоопухолевые эффекты при RB, изучая его регуляцию экспрессии микроРНК-22 (miR-22) и изучая лежащие в ее основе молекулярные механизмы. Две валидированные модели ретинобластомы (SO-RB50/WERI-Rb-1) лечили куркумином в различных концентрациях. Чтобы определить регуляцию передачи сигналов Wnt/β-катенина в miR-22, клетки-мишени трансдуцировали либо лентивирусом, имитирующим miR-22, либо лентивирусом с нефункциональным контролем. Модели опухолей ксенотрансплантата были созданы у мышей с использованием RB-клеток человека для наблюдения за влиянием куркумина in vivo на размер опухоли, экспрессию miR-22 и уровни белка Wnt/β-катенина. Клеточную пролиферацию, инвазию и апоптоз оценивали с помощью анализа двойного окрашивания CCK-8, Transwell и Annexin V-APC-PI соответственно. Уровни miR-22 количественно определяли с помощью ОТ-ПЦР, а профили экспрессии Wnt1 и β-катенина определяли с помощью вестерн-блоттинга. Лечение куркумином привело к снижению пролиферации и инвазивности в RB-клетках, одновременно усиливая апоптоз и повышая экспрессию miR-22. Ингибирование miR-22 уменьшало влияние куркумина на сигнальный путь Wnt/β-катенина. В исследованиях ксенотрансплантатов куркумин значительно уменьшал размер опухоли и усиливал экспрессию miR-22 в опухолях, эффективно подавляя передачу сигналов Wnt/β-катенина. Эти результаты показывают, что куркумин ингибирует пролиферацию и инвазивность RB-клеток, способствуя апоптозу, в первую очередь опосредованному за счет повышения регуляции miR-22 и последующего ингибирования пути Wnt/β-катенина.
Ретинобластома (РБ) – злокачественное новообразование у детей с высокой агрессивностью, возникающей в тканях сетчатки, представляет существенную угрозу для здоровья, особенно для детей в возрасте до пяти лет. Генетические мутации, особенно те, которые влияют на ген RB1, тесно связаны с развитием этого заболевания1. Учитывая значительную распространенность ретинобластомы (РБ) среди младенцев и детей, а также тот факт, что ежегодно регистрируется около 9000 новых случаев, преимущественно в странах с низким уровнем дохода и развивающихся странах, всестороннее понимание механизмов заболевания является обязательным для разработки эффективных терапевтических стратегий и улучшения результатов лечения пациентов2. На протяжении многих лет исследования RB в основном были сосредоточены на геномных изменениях, в частности, на экспрессии микроРНК3. Безусловно, miR-34a и miR-22 оказались жизненно важными игроками в онкогенезе RB 4,5. Среди этих микроРНК miR-22 продемонстрировала свое участие в онкогенезе при различных видах рака 6,7,8, влияя на пролиферацию, инвазию и миграцию 6,9. Более того, предыдущие исследования показали снижение экспрессии miR-22 как в мышиных, так и в человеческих RB-клеточных линиях, что еще больше подчеркивает его потенциальную роль вэтом заболевании.
Куркумин, основной биологически активный куркуминоид в корневищах Curcuma longa, является основным ингредиентом традиционной медицины и азиатской кухни11. Его богатый фармакологический профиль, охватывающий противоопухолевое, противомикробное, противовоспалительное, антиоксидантное и нейропротекторное действие, привлек значительное внимание в биомедицинских исследованиях 12,13,14. Многочисленные исследования изучали его противоопухолевую роль при RB, подчеркивая его влияние на различные сигнальные пути, включая NF-κB15, JAK/STAT16 и MRP117. По сравнению с этими ранее изученными путями, ось куркумин-miR-22/Wnt/β-катенин может предложить более целенаправленный и специфичный подход, потенциально улучшая терапевтическую эффективность и уменьшая побочные эффекты.
Предыдущие исследования показали, что куркумин достигает противоопухолевых эффектов за счет модуляции оси сигнального пути TET1/Wnt/β-катенина в клетках гепатоцеллюлярной карциномы18 и раковых клеток толстой кишки19. Тем не менее, может ли куркумин подавлять прогрессию опухоли в RB-клетках, влияя на сигнальный путь Wnt/β-катенина, остается неизвестным. В недавних исследованиях сообщалось о снижении экспрессии miR-22 в клетках ретинобластомы и плоскоклеточного рака полости рта, связанном с изменениями активности сигнального пути Wnt/β-катенина20,21. Учитывая практическую применимость, куркумин проявляет эффективную противоопухолевую активность в определенном диапазоне концентраций (10-40 мкМ in vitro)15,22 и может быть введен in vivo с управляемыми фармакокинетическими свойствами, что облегчает трансляционные исследования. Таким образом, данное исследование направлено на создание модели RB для изучения того, повышает ли куркумин уровни miR-22 и впоследствии снижает сигнальную активность Wnt/β-катенина, обеспечивая потенциально более эффективную и клинически значимую терапевтическую стратегию по сравнению с традиционными подходами модуляции NF-κB, JAK/STAT или MRP1.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все процедуры, связанные с животными, были рассмотрены и одобрены Комитетом по этике и благополучию животных (AEWC) Тяньцзиньской офтальмологической больницы (Approval No. NKYY-DWLL-2023-054). Используемые реагенты и оборудование приведены в Таблице материалов.
1. Культура клеток
Клетки линий ретинобластомы человека WERI-Rb-1 и SO-RB50 культивировали в модифицированной среде Dulbecco Eagle с высоким содержанием глюкозы с добавлением 10% эмбриональной бычьей сыворотки и 1% пенициллин-стрептомицина. Клетки высевали при соответствующей плотности в колбах для культур и поддерживали при температуре 37 °С во влажной атмосфере, содержащей %CO2. Среду заменяли каждые 2-3 дня, а клетки пропускали при 70%-80% конфлюенции с использованием стандартной трипсинизации.
2. Эксперименты на животных
В общей сложности было использовано 48 голых мышей Balb/c без специфических патогенов (возрастом 4 недели, 16-18 г). Животных содержали в стерильных, индивидуально вентилируемых клетках под ламинарным потоком воздуха с контролируемыми условиями окружающей среды 26-28 °C и относительной влажностью 40%-60%. Корм, вода и подстилка были стерилизованы перед использованием. Мышам был предоставлен свободный доступ к пище и воде, и они были акклиматизированы в течение недели перед экспериментами.
3. Группировка и лечение животных
Для инокуляции опухоли использовали клетки WERI-Rb-1 и SO-RB50, стабильно трансфицированные либо мимикой miR-22, либо отрицательной контрольной последовательностью. Клетки в логарифмической фазе роста собирали, ресуспендировали в стерильном фосфатно-солевом буфере и доводили до плотности 5 × 107 клеток/мл. Каждой мыши подкожно вводили 0,1 мл суспензии в правую переднюю конечность. Мыши были случайным образом разделены на шесть групп (n = 6 в группе): модельная группа, группа куркумина, группа мимики miR-22, группа miR-22 имитация + куркумин, группа отрицательного контроля miR-22 и группа отрицательного контроля miR-22 + группа куркумина. В группах, получавших куркумин, мышам вводили внутрибрюшинные инъекции 15 мг/кг куркумина один раз в сутки, начиная сразу после инокуляции опухолевых клеток. Остальные группы получали равные объемы ДМСО в качестве управления транспортным средством.
4. Измерение массы и объема опухоли
Частота изъятия опухоли составила примерно 80-90% у ксенотрансплантатированных голых мышей. Размер опухоли измеряли еженедельно с помощью цифрового штангенциркуля, при этом самый длинный диаметр записывался как длина (L), а самый короткий диаметр — как ширина (W). Объем опухоли рассчитывали по формуле V = (L × W2)/2. Мышей регулярно контролировали рост опухоли и состояние здоровья, а гуманные конечные точки применяли, если опухолевые опухоли превышали 1500мм3 или если у животных проявлялись признаки дистресса или потери веса. В конце 4-й недели мышей усыпляли путем ингаляцииCO2 с последующим вывихом шейки матки, чтобы обеспечить смерть. Опухоли препарировали и взвешивали сразу после удаления.
5. Трансфекция микроРНК
Для трансфекции использовали синтетические олигонуклеотиды, в том числе miR-22, отрицательный контроль, анти-miR-22 (20-метокси-модифицированный), анти-miR негативный контроль, Wnt1-специфичные миРНК и контрольные миРНК. Клетки при 70%-80% конфлюенции засеивали в 6-луночные планшеты за сутки до трансфекции. Трансфекцию проводили с использованием реагента на основе липидов в соответствии с инструкцией производителя. Для каждой лунки нуклеиновые кислоты разводили в бессывороточной среде и соединяли с реагентом для трансфекции в рекомендуемом соотношении с образованием комплексов, которые инкубировали в течение 15-20 мин при комнатной температуре, а затем добавляли по каплям в клетки в полной среде. Итоговый объем на лунку составил 2 мл. После 6 ч инкубации при 37 °C с 5%CO2 среду заменяли свежей полной средой. Клетки поддерживали в течение 48 ч перед последующими анализами. Эффективность трансфекции оценивали с помощью количественной ПЦР в реальном времени. Три различные миРНК, нацеленные на Wnt1 (si-Wnt1-1: 5'-CCAAGAGTCTGCAACTGGTACTCGA-3'; si-Wnt1-2: 5'-CGAGAAACGGCGTTTATCTTCGCTA-3'; si-Wnt1-3: 5'-GCTTCCTCATGAACCTTCACAACAA-3') использовали по отдельности или в виде эквимолярной смеси для минимизации побочных эффектов.
6. Набор для подсчета клеток Kit-8 (CCK-8)
Клетки засеивали в 96-луночные планшеты с плотностью 5 × 103 ячейки на лунку в 100 мкл полной среды и давали прилипнуть в течение ночи. После обработки указанными концентрациями куркумина в течение указанного времени непосредственно в каждую лунку добавляли 10 мкл рабочего раствора CCK-8. Лунки, содержащие только среду, служили пустыми контрольными отверстиями. Планшеты инкубировали при 37 °C с 5%CO2 в течение 4 ч, после чего измеряли поглощение при 490 нм с помощью считывателя микропланшетов. Жизнеспособность клеток рассчитывалась следующим образом:
Жизнеспособность (%) =
x 100
Были построены кривые «доза-реакция», и соответственно была определена полумаксимальная ингибиторная концентрация (IC50) куркумина.
7. Трансвелл-анализ
Для проведения миграционного анализа клетки суспендировали в бессывороточной среде и засеивали в верхние камеры вкладышей Transwell (размер пор 8 мкм) со скоростью 3 × 105 клеток по 200 мкл на вставку. Нижние камеры заполняли 600 мкл готовой среды, содержащей 10% фетальной бычьей сыворотки в качестве хемоаттрактанта. Планшеты инкубировали при 37 °C с 5%CO2 в течение 24 ч. После инкубации немигрирующие клетки на верхней поверхности мембраны аккуратно удаляли стерильным ватным тампоном. Вкладыши дважды промывали фосфатно-соевым буфером, фиксированным в 5% глутаральдегиде при 4 °C в течение 30 минут, снова промывали и окрашивали 0,1% кристаллического фиолетового в течение 30 минут при комнатной температуре. Излишки красителя удаляли промывкой в PBS. Мембранам дали высохнуть на воздухе, а мигрировавшие клетки визуализировали под инвертированным микроскопом при увеличении 400×. Для количественной оценки были отображены три случайных поля на каждую вставку, а также рассчитано среднее количество ячеек.
8. Аннексин V-APC-PI анализ
Клетки из каждой группы собирали, дважды промывали предварительно охлажденным фосфатно-солевым буфером (PBS) и центрифугировали при 300 × г в течение 5 мин при 4 °C. Гранулу ресуспендировали в 300 мкл 1× связывающего буфера при плотности примерно 1 × 106 клеток/мл. Добавляли аннексин V-APC (5 мкл) и инкубировали образцы в течение 15 мин при комнатной температуре в темноте. Непосредственно перед проточной цитометрией к 200 мкл клеточной суспензии добавляли 5 мкл йодида пропидия и инкубировали в течение 5 мин при комнатной температуре. Образцы анализировали на проточном цитометре с использованием соответствующих каналов (APC и PI), а данные обрабатывали с помощью стандартных стратегий гейтирования для различения живых, ранних апоптотических, поздних апоптотических и некротических клеток.
9. Профилирование qRT-PCR
Общую РНК экстрагировали фенол-хлороформным методом, а концентрацию и чистоту определяли методом ультрафиолетовой спектрофотометрии. Для обратной транскрипции использовали 1 мкг общей РНК в реакции объемом 20 мкл с мастер-смесью обратной транскрипции в соответствии с протоколом производителя. Количественную ПЦР проводили в 20 мкл реакциях, содержащих 2 мкл кДНК, 10 мкл мастер-смеси SYBR Green и 0,4 мкМ каждого праймера. Реакции проводили на ПЦР-системе в реальном времени со следующей циклической программой: 95 °C в течение 1 мин, затем 40 циклов при 95 °C в течение 15 с и 63 °C в течение 25 с, с получением флуоресценции в конце каждого цикла. Для проверки специфичности продукта был проведен анализ кривой плавления при температуре от 55 °C до 95 °C. Каждый образец анализировали в трех экземплярах, а относительную экспрессию количественно определяли с помощью метода 2-ΔΔCt. U6 служил референсным геном для количественного определения микроРНК, а β-актин использовался для нормализации мРНК.
Последовательности праймеров были следующими: U6: вперед 5'-CTCGCTTCGGCAGCACACA-3', обратный 5'-AACGCTTCACGAATTGCGT-3'; miR-22: вперед 5'-GCCTGAAGCTGCCAGTTGA-3', задний 5'-GTGCAGGGTCGAGGT-3'; Wnt1: вперед 5'-CGATGGTGGGGTGTGAAC-3', задний 5'-CCGGATTGGCGTATCAGAC-3'; β-актин: вперед 5'-AGTGTGACGTGGACATCCGCAAAG-3', обратный 5'-ATCCACATCTGCTGGAAGGTGGAC-3'. Данные амплификации обрабатывались с помощью программного обеспечения системы. Все грунтовки были получены от коммерческого поставщика.
10. Вестерн-блот
Белки экстрагировали из культивируемых клеток или тканей с помощью буфера для лизиса, содержащего ингибиторы протеазы, а концентрации белков определяли методом бицинхониновой кислоты. Равное количество белка (40 мкг на полосу) разделяли 10% SDS-PAGE при постоянном напряжении (80 В для стекирующего геля и 120 В для разрешающего геля) и переносили на мембраны из поливинилидендифторида с помощью мокрой системы переноса при напряжении 100 В в течение 90 мин. Мембраны блокировали в 5 % обезжиренном молоке, приготовленном в трис-буферном физрастворе с 0,1 % Tween-20 (TBST) в течение 1 ч при комнатной температуре. Первичные антитела против Wnt1, β-катенина и β-актина разводили в соотношении 1:1000 в TBST, содержащем 1% обезжиренного молока, и инкубировали с мембранами в течение ночи при 4 °C. После трехкратной промывки TBST (по 10 мин) мембраны инкубировали с пероксидазой-конъюгированным с хреном вторичным антителом (разведение 1:5000) в течение 1 ч при комнатной температуре. После еще трех промывок с помощью TBST белковые полосы были визуализированы с помощью реагента для обнаружения хемилюминесценции, а сигналы были захвачены с помощью цифровой системы визуализации. Интенсивность полос была количественно определена с помощью программного обеспечения ImageJ.
11. Анализ люциферазы
Была сконструирована репортерная плазмида дикого типа (Wnt1-WT), содержащая 3'UTR Wnt1 с предсказанными сайтами связывания miR-22, и мутантный репортер (Wnt1-MUT) с нарушенными сайтами связывания. Клетки ретинобластомы человека засеивали в 24-луночные планшеты с плотностью от 1 × 10до 5 клеток на лунку и ко-трансфицировали репортерными плазмидами Wnt1-WT или Wnt1-MUT вместе с мимикой miR-22 или отрицательным контролем с использованием реагента для трансфекции на основе липидов. Для каждой лунки использовали 500 нг репортерной плазмиды и 50 нМ микроРНК, имитирующей или контрольную. После 48 ч инкубации при 37 °C с 5 %CO2 клетки лизировали в 100 мкл буфера пассивного лизиса. Активность люциферазы Firefly и Renilla измеряли последовательно с помощью системы двойного репортерного анализа люциферазы в соответствии с протоколом производителя. Активность люциферазы светлячков нормализовали до активности люциферазы Renilla для контроля эффективности трансфекции. Каждое условие было проверено в тройных лунках и повторено в трех независимых биологических репликах.
12. Статистический анализ
Все данные представлены в виде среднего ± стандартного отклонения (SD) по меньшей мере от трех независимых биологических репликатов. Статистический анализ проводился с использованием статистического программного обеспечения. Сравнения между несколькими группами проводились с помощью одностороннего дисперсионного анализа (ANOVA) с последующим апостериорным тестом Тьюки. p-значение <0,05 считалось статистически значимым.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Дозозависимые антипролиферативные и антиинвазивные эффекты куркумина на клетки ретинобластомы человека, сопровождающиеся деактивацией пути Wnt/β-катенина
RB-клетки человека обрабатывали различными дозами куркумина в течение 24 часов. Полученные данные выявили дозозависимое снижение жизнеспособности и инвазии клеток в сочетании с увеличением апоптоза. В частности, по мере увеличения концентрации куркумина с 10 до 50 мкМ, пролиферация клеток постепенно снижалась как в клеточных линиях SO-Rb50, так и в W...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Куркумин, полифенол, получаемый из корневищ Curcuma longa, известен своими противовоспалительными, антиангиогенными, антипролиферативными и антиоксидантными свойствами23,24. Кроме того, он обладает противоопухолевыми свойствами, в частности, способностью индуцировать апоптоз в злокачественныхклетках. Несмотря на то, что в предыдущих исследованиях подчеркивалось подавляющее рост действие куркумина на RB-кле...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
У авторов нет конфликта интересов, о котором можно было бы заявить.
Национальный фонд естественных наук Китая (82271218); Научный фонд Тяньцзиньской глазной больницы (общий проект ykyb1908).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Annexin V-APC/PI набор для двойного окрашивания | Соларбио | КА1020 | количественно оценить апоптоз в RB-клетках с помощью проточной цитометрии |
| Набор для анализа CCK-8 | Бейотим | С0038 | Измерьте поглощение при длине волны 490 нм для оценки пролиферативной способности клеток |
| CO2 инкубатор | Эппендорф | поддерживать оптимальные условия культивирования (37°; C, 5% CO2 и насыщенная влажность) для размножения RB-клеток | |
| Куркумин | Сигма | С1386 г. | Исследование противоопухолевого действия куркумина на ретинобластому (РБ) |
| Хемилюминесцентная подложка ECL | Биосс | С05-07004 | визуализируйте белковые полосы в вестерн-блоттинге |
| Фетальная бычья сыворотка (FBS) | ВиваСелл | К04001-500 К04002-500 | Клеточная культура |
| Проточная цитометрия | Бекман Коултер | Галлиос | количественно проанализировать скорость апоптоза клеток |
| Программное обеспечение ImageJ | Национальные институты здравоохранения | версия 6 | Анализ полос вестерн-блоттинга, оценка уровня экспрессии белка |
| Инвертированный микроскоп | Олимп | СКХ53 | наблюдать и подсчитывать инвазивные клетки в 400 раз; увеличение в пробе Transwell |
| Липофектамин 3000 | Инвитроген | L3000015 | Клеточная трансфекция |
| Считыватель микропланшетов | Термо | К3 | Количественное определение иммуноферментного анализа (ИФА) |
| miR-22 имитирует лентивирус | Ханьхэн Биотехнология | хас-миР-22 | Создание стабильно трансфицированной клеточной линии для экспериментов на животных |
| Мультиплексная система ПЦР в реальном времени | Био-Рад | КФХ384 | проведение количественной ОТ-ПЦР (qRT-PCR) для точного анализа экспрессии генов |
| Пенициллин-стрептомицин (PS) | Аббкин | BMC1030 | Добавляется в среды для культивирования клеток для предотвращения бактериального загрязнения |
| Набор для экстракции белка | Соларбио | БК3640-50Т | выделение белка из клеточных и тканевых образцов |
| Вектор psiCHECK-2 | ПРОМЕГА | JR20110328 | построить репортерные плазмиды Wnt1-WT (дикого типа) и Wnt1-MUT (мутантные) для исследования взаимодействия между miR-22 и Wnt1 3'UTR |
| Мембрана из ПВДФ | Мерк | ISEQ00010 | протеиновый блоттинг |
| Вторичное антитело IgG кролика | Технологии клеточной сигнализации | 14708 | Обнаружение вестерн-блоттинга путем связывания с первичным антителом |
| Статистическое программное обеспечение SPSS | IBM | Версия SPSS 20.0 | проводить статистический анализ экспериментальных данных |
| SuperScript III Набор SuperMix для синтеза первой нити | Инвитроген | 11752-050 | обратная транскрипция РНК в кДНК для последующего анализа ОТ-ПЦР |
| Набор премиксов SYBR Ex Taq II | Биография TaKaRa | РР820А | Для количественного обнаружения ОТ-ПЦР экспрессии Wnt1, β-актина и других генов-мишеней |
| Реагент ТРИзол | Инвитроген | 12183-555 | Экстракция РНК как из клеточных, так и из тканевых образцов |
| УФ-спектрофотометр | Бэкмен | ДУ800 | определить концентрацию и чистоту образцов РНК |
| Антитела Wnt1 | Абкам | АБ15251 | Вестерн-блоттинг для определения экспрессии белка Wnt1 |
| β-актиновое антитело | Абкам | АБ8227 | используется в качестве внутреннего эталона для нормализации белковой нагрузки в вестерн-блоттинге |
| β-катенин антитела | Технологии клеточной сигнализации | 37447 | Вестерн-блоттинг для определения экспрессии белка β-катенина |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.