Burada, lncPVT1'in tiroid kanseri hücrelerinde HIF-1α stabilitesini ve glikolitik gen ekspresyonunu nasıl düzenlediğini incelemek için bir protokol sunuyoruz, bu da metabolik düzenleme ve potansiyel terapötik hedeflerin incelenmesini sağlıyor.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Araştırma makalesi
Burada, lncPVT1'in tiroid kanseri hücrelerinde HIF-1α stabilitesini ve glikolitik gen ekspresyonunu nasıl düzenlediğini incelemek için bir protokol sunuyoruz, bu da metabolik düzenleme ve potansiyel terapötik hedeflerin incelenmesini sağlıyor.
En önde gelen endokrin sistem kanseri olan tiroid karsinomu, popülasyonlar arasında hızlanan bir epidemiyolojik eğilim sergiler. Tedavi yöntemlerindeki gelişmelere rağmen, nüks ve metastaz zorluklar devam etmektedir. Uzun kodlamayan RNA PVT1 (lncPVT1), birden fazla kanser türünde korunmuş bir onkojenik düzenleyici olarak ortaya çıkmıştır, ancak TC'deki spesifik işlevi daha fazla araştırma gerektirir. Araştırmamız, TC hücre dizileri TPC-1 ve K1'i kullanarak lncPVT1'in hem normoksik hem de hipoksik koşullar altında glikolizi nasıl etkilediğini incelemeye odaklandı. lncPVT1'in aşırı ekspresyonu, hipoksi altında glikoz tüketimini ve laktat üretimini önemli ölçüde arttırdı ve glikolizi artırma yeteneğini doğruladı. Ayrıca, lncPVT1 , GLUT1, HK1, HK2 ve PGK1 gibi anahtar glikolitik genleri yukarı regüle etti ve TC hücre proliferasyonunu kolaylaştırdı. Mekanik olarak, lncPVT1, hipoksi ile indüklenebilir faktör 1a'yı (HIF-1a) bozunmasını engelleyerek ve birikmesine yol açarak stabilize etti. Bu biriken HIF-1α daha sonra glikolizde yer alan genlerin ekspresyonunu kontrol eden spesifik düzenleyici dizilere bağlanır, sonuçta bu genleri aktive eder ve glikolitik aktiviteyi arttırır. Bulgularımız, lncPVT1'in HIF-1α stabilitesini ve glikolitik gen ekspresyonunu düzenlediğini, TC metabolizması anlayışımızı ilerlettiğini ve potansiyel olarak yeni terapötik hedefleri ortaya çıkardığını göstermektedir.
Oldukça yaygın bir endokrin malignite olan tiroid kanseri (TC), insidans oranlarında hızlı bir artış yaşamıştır1. Cerrahi prosedürler, radyasyon tedavisi ve tiroid hormonal baskılama tedavisi dahil olmak üzere terapötik stratejilerdeki ilerlemelere rağmen, TK hastalarının önemli bir kısmı hala tümör nüksü ve metastaz riskiyle karşı karşıyadır ve bu da moleküler patogenezinin daha derin bir şekilde anlaşılması ihtiyacını vurgulamaktadır 2,3. TC gelişimi, iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalma, kimyasal kanserojenlerle temas, tütün kullanımı ve obezite dahil olmak üzere çeşitli yerleşik risk faktörleriyle ilişkilidir; ancak, altta yatan karmaşık mekanizmalar anlaşılması zor olmaya devam ediyor4. TC'nin moleküler mekanizmalarının sınırlı anlayışı göz önüne alındığında, kanserdeki düzenleyici rolleri nedeniyle kodlamayan RNA'lara, özellikle lncRNA'lara artan bir ilgi gösterilmiştir.
Ortaya çıkan kanıtlar, lncRNA'ları, alternatif ekleme, transkripsiyonel düzenleme ve mikroRNA (miRNA) süngerleme 5,6,7 gibi mekanizmalar yoluyla, özellikle tümör gelişiminde, çok yönlü biyolojik süreçlerin önemli düzenleyicileri olarak ortaya koymaktadır. Plazmasitoma varyant translokasyonu 1 (PVT1), kromozom 8q24.21 ve onkogen C-myc8'in aşağı akışında yer alır. Bunlar arasında, kromozom 8q24.21'de C-myc onkogeninin aşağı akışında yer alan bir lncRNA olan lncPVT1, karaciğer kanseri9 ve renal hücreli karsinom10 dahil olmak üzere çeşitli malignitelerdeki onkojenik rolleri nedeniyle büyük ilgi görmüştür. Bununla birlikte, lncPVT1'in TC'deki fonksiyonel etkileri büyük ölçüde keşfedilmemiştir.
Kanser hücreleri, tümörijenezin önemli bir özelliği olan metabolik yeniden programlamaya uğrarlar ve burada azalmış oksidatif fosforilasyon, yani Warburg etkisi11 ile birlikte yüksek glikolitik aktivite sergilerler. Katı tümörlerde yaygın bir mikroçevresel özellik olan hipoksi, tümör davranışını derinden etkiler, glikolizi ve agresifliği teşvik eder ve kötü bir prognoz sağlar12. Hücrenin düşük oksijen seviyelerine tepkisini düzenleyen önemli bir faktör olan hipoksi ile indüklenebilir faktör 1 (HIF-1), tümörün hayatta kalmasını ve ilerlemesini destekleyen çok sayıda adaptif değişikliği düzenler13. Önceki çalışmalar, lncPVT1'in meme kanseri14, pankreas duktal adenokarsinomu15 ve osteosarkom16 dahil olmak üzere birçok malignitede glikolizi modüle ettiğini göstermiştir. Ek olarak, lncPVT1'in nazofaringeal karsinomda HIF-1a'yı stabilize ederek hücre proliferasyonunu arttırdığı gösterilmiştir17. Bununla birlikte, lncPVT1 ekspresyonu ile klinik parametreler arasındaki korelasyon kanserde bildirilmemiştir. Ek olarak, lncPVT1'in spesifik işlevi ve mekanizmaları veya benzersiz klinik etkileri TC'de belirsizliğini korumaktadır. Bu nedenle, bu çalışmanın amacı, lncPVT1'in normoksi ve hipoksiye maruz kalan TC hücre dizileri TPC-1 ve K1'de glikoz metabolizmasını nasıl etkilediğini araştırmaktı. lncPVT1 aşırı ekspresyonunun glikoz tüketimi, laktat üretimi ve hücre proliferasyonu üzerindeki etkisini inceledik. Ayrıca lncPVT1 tarafından yönetilen HIF-1α stabilizasyon mekanizmalarını ve bunların glikoliz ile ilişkili transkripsiyonel programlama üzerindeki etkilerini deşifre ettik. Bu kapsamlı araştırma, lncPVT1'in özellikle metabolik yeniden programlama ve hipoksik adaptasyon bağlamında tümör oluşumuna nasıl katkıda bulunduğuna dair yeni bakış açıları sunmaktadır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Hücre kültürü ve transfeksiyon
İnsan tiroid karsinomu (TC) hücre dizileri TPC-1 ve K1, %10 fetal sığır serumu ve 100 μg/mL penisilin-streptomisin ile desteklenmiş, 4,5 g/L glikoz içeren Dulbecco'nun Modifiye Kartal Ortamında (DMEM) kültürlendi. Hücreler, %5 CO2 ile nemlendirilmiş bir inkübatörde 37 °C'de tutuldu. Hipoksi tedavisi için, 1 x 105 hücre, aksi belirtilmedikçe, 24 saat boyunca 37 ° C'de% 1 O2 , % 5 CO2 ve% 94 N2 ile dengelenmiş kapalı bir hipoksik odaya transfer edildi. lncPVT1'in (lncPVT1 OE) kararlı aşırı ekspresyonu ve karşılık gelen negatif kontrol (NC), üreticinin talimatları izlenerek bir lentiviral ekspresyon sistemi kullanılarak TPC-1 ve K1 hücrelerinde üretildi.
Glikoz seviyelerinin değerlendirilmesi
Glikoz tüketimini değerlendirmek için, tiroid karsinomu hücre dizileri 24 saat boyunca normoksik koşullar (% 21 O2 ) ve hipoksik koşullar (% 1 O2 ) altında kültürlendi. Kültür ortamındaki glikoz konsantrasyonları, üreticinin protokolüne göre bir glikoz tahlil kiti kullanılarak ölçüldü. Kısaca, 2 μL şartlandırılmış ortam, taze hazırlanmış glikoz çalışma reaktifi ile karıştırıldı ve 37 °C'de 10 dakika inkübe edildi. Absorbans, glikoz seviyelerini ölçmek için bir mikroplaka okuyucu kullanılarak 530 nm'de ölçüldü.
Laktat düzeylerinin değerlendirilmesi
Tiroid karsinomu hücre dizileri TPC-1 ve K1 (2 x 104 hücre/kuyu) normoksik koşullar altında kültürlendi (% 21 O2 , % 5 CO2 , 37 ° C) ve hipoksik koşullar (% 1 O2 ,% 5 CO2 , 37 °C) 24 saat boyunca. İnkübasyondan sonra, kültür plakaları, pelet hücrelerine ve döküntülere oda sıcaklığında 5 dakika boyunca 300 x g'da santrifüjlendi. Daha sonra, her bir kuyucuktan 2 μL berraklaştırılmış süpernatan toplandı ve 96 oyuklu bir plakada 200 μL laktat tahlil reaktifi ile karıştırıldı. Reaksiyon karışımı 37 °C'de 10 dakika inkübe edildi, ardından reaksiyonu sonlandırmak için bir durdurma çözeltisi eklendi. Absorbans, bir mikroplaka okuyucu kullanılarak 530 nm'de ölçüldü. Laktat konsantrasyonları, absorbans değerleri bilinen laktat standartlarından (tipik olarak 0 ila 20 nmol arasında değişen) oluşturulan standart bir eğri ile karşılaştırılarak belirlendi. Tüm ölçümler üç kopya halinde yapıldı.
Hücre proliferasyon testi
Tiroid karsinom hücreleri, 100 μL kültür ortamında kuyu başına 3 x 103 hücre yoğunluğunda 96 oyuklu plakalara ekildi. Hücreler daha sonra normoksik (% 21 O2 , % 5 CO2 , 37 ° C) veya hipoksik (% 1 O2 , % 5 CO2 , 37 °C) koşullar altında 0 saat, 24 saat veya 48 saat inkübe edildi. Her zaman noktasında, 96 oyuklu bir plakanın her bir oyuğuna 10 μL hücre proliferasyon reaktifi ilave edildi. Plaka daha sonra 37 °C'de 40 dakika inkübe edildi. İnkübasyondan sonra, 450 nm'deki (OD450) optik yoğunluk, hücre proliferasyonunu ölçmek için bir mikroplaka okuyucu kullanılarak ölçüldü. Tüm ölçümler en az üç teknik kopyada gerçekleştirildi.
qRT-PCR analizi
Toplam RNA, normoksik koşullar altında 1 x 106 tiroid karsinom hücresinden ekstrakte edildi (% 21 O2 , % 5 CO2 , 37 ° C) ve hipoksik koşullar (% 1 O2 ,% 5 CO2 , 37 °C) üreticinin protokolüne göre bir guanidinyum tiyosiyanat-fenol-kloroform ekstraksiyon reaktifi kullanılarak. RNA saflığı ve konsantrasyonu, 260/280 nm'de absorbans oranları ölçülerek spektrofotometrik olarak değerlendirildi. Tamamlayıcı DNA (cDNA) sentezi için, ters transkriptaz, rastgele heksamer primerleri, dNTP'ler, RNaz inhibitörü ve reaksiyon tamponu içeren 20 μL'lik bir reaksiyon hacminde 500 ng toplam RNA ters kopyalandı. Ters transkripsiyon 25 °C'de 10 dakika, ardından 42 °C'de 50 dakika gerçekleştirildi ve 70 °C'de 15 dakika ısıtılarak sonlandırıldı.
Kantitatif PCR, cDNA şablonu (orijinal cDNA sentezinin 1:5 ila 1:20 seyreltilmesi), SYBR Green PCR ana karışımı, ileri ve geri primerler (her biri 0.2 μM'de) ve nükleaz içermeyen su içeren toplam 20 μL reaksiyon hacminde SYBR Green bazlı bir tespit sistemi kullanılarak gerçekleştirildi. PCR amplifikasyonu, aşağıdaki döngü koşullarına sahip bir termocycler üzerinde gerçekleştirildi: 95 °C'de 3 dakika boyunca ilk denatürasyon; 95 °C'de 15 saniye boyunca 40 döngü denatürasyon, 60 °C'de 30 saniye tavlama ve 72 °C'de 30 saniye uzatma; ardından amplifikasyonun özgüllüğünü doğrulamak için bir erime eğrisi analizi yapılır.
GLUT1, HK1, HK2, PGK1 ve GAPDH için primer dizileri (Tablo 1), yayınlanmış diziler18'e dayalı olarak tasarlandı ve ticari olarak sentezlendi. Hedef genlerin ekspresyon seviyeleri GAPDH'ye normalleştirildi ve 2-ΔΔCt yöntemi19 kullanılarak hesaplandı.
Batı lekesi
Tedaviden sonra, tiroid karsinom hücreleri 2 kez soğuk fosfat tamponlu salin (PBS) ile yıkandı ve bir proteaz inhibitör kokteyli ile desteklenmiş radyoimmünopresipitasyon testi (RIPA) tamponu kullanılarak parçalandı. Hücre lizatları, aralıklı karıştırma ile 30 dakika buz üzerinde inkübe edildi ve daha sonra çözünmeyen kalıntıları uzaklaştırmak için 4 °C'de 15 dakika boyunca 12.000 x g'da santrifüjlendi. Süpernatantın protein konsantrasyonu, üreticinin talimatlarına göre bir bisinkoninik asit (BCA) testi kullanılarak belirlendi. Eşit miktarlarda protein (numune başına 30 μg) 5x yükleme tamponu ile karıştırıldı, 95 derecede 5 dakika kaynatıldı ve elektroforetik ayırma için %10 SDS-poliakrilamid jellere yüklendi. Proteinler, yaklaşık 90 dakika boyunca 120 V'ta elektroforez ile ayrıldı ve daha sonra 4 °C'de 90 dakika boyunca 100 V'ta ıslak bir transfer sistemi kullanılarak poliviniliden florür (PVDF) membranlarına aktarıldı. Membranlar, spesifik olmayan bağlanmayı önlemek için oda sıcaklığında 1 saat boyunca %0.1 Tween-20 (TBST) içeren Tris tamponlu salin içinde %5 yağsız süt ile bloke edildi. Daha sonra, membranlar, bloke edici tamponda seyreltilmiş birincil antikorlarla gece boyunca 4 °C'de inkübe edildi: anti-HIF-1α antikoru (1:3.000) ve anti-beta-aktin antikoru (1:8.000). TBST ile 3x yıkandıktan sonra (her biri 10 dakika), membranlar oda sıcaklığında 1 saat boyunca bloke edici tampon içinde 1:5.000 oranında seyreltilmiş uygun yaban turpu peroksidaz konjuge ikincil antikorlarla inkübe edildi. Üç ek TBST yıkamasının ardından, protein bantları gelişmiş bir kemilüminesans (ECL) tespit sistemi kullanılarak görselleştirildi ve bir jel dokümantasyon sistemi ile görüntülendi.
Çift lusiferaz testi
Glikoliz ile ilişkili genlerin lncPVT1 tarafından transkripsiyonel regülasyonunu araştırmak için, TPC-1 hücreleri, kuyucuk başına 1 x 105 hücre yoğunluğunda 24 oyuklu plakalara ekildi ve 4.5 g/L glikoz içeren DMEM'de kültürlendi, %10 fetal sığır serumu ve gece boyunca 100 μg/mL penisilin-streptomisin ile desteklendi. Hücreler, üreticinin talimatlarına göre, kuyu başına 2 μL'lik bir nihai konsantrasyonda lipid bazlı bir transfeksiyon reaktifi kullanılarak 500 ng hipoksi yanıt elemanı (HRE) güdümlü ateş böceği lusiferaz raportör plazmidi ve 50 ng Renilla lusiferaz kontrol plazmidi ile birlikte transfekte edildi. Transfeksiyon etkinliği, GFP eksprese eden bir plazmit ile paralel bir transfeksiyon dahil edilerek ve transfeksiyondan 24 saat sonra bir floresan mikroskobu altında GFP ekspresyonu değerlendirilerek doğrulandı. Normoksik (% 21 O2 ) veya hipoksik (% 1 O2 ) koşullar altında 24 saatlik inkübasyonun ardından, lusiferaz aktiviteleri bir çift lusiferaz raportör tahlil sistemi kullanılarak ölçüldü. Ateşböceği lusiferaz aktivitesi, Renilla lusiferaz aktivitesine normalleştirildi ve oran, numuneler arasında karşılaştırmalı analiz için kullanıldı.
Veri analizi
Tüm veriler ortalama ± SD olarak sunuldu. İstatistiksel değerlendirmeler istatistiksel analiz yazılımlarında yapıldı. Gruplar arası karşılaştırmalar bağımsız t-testleri kullanılarak yapıldı ve istatistiksel anlamlılık, 0,05'ten küçük bir p-değeri eşiğine göre belirlendi.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
lncPVT1'in aracılık ettiği TC hücre hatlarında gelişmiş glikoliz
Başlangıçta bir lentiviral ekspresyon sistemi kullanarak TPC-1 ve K1 hücrelerinde lncPVT1 OE ve NC'yi kurduk. lncPVT1'in başarılı aşırı ekspresyonu qRT-PCR ile doğrulandı (Şekil 1A-B). Glikoliz üzerindeki etkiyi değerlendirmek için hücreler 24 saat boyunca normoksi ve hipoksi altında kültürlendi. Bulgu...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
En sık görülen endokrin malignite olan TK, nüksü ve metastazı açısından önemli zorluklar ortaya çıkarmaktadır22. Tiroid karsinogenezinin mekanik manzarası, özellikle onkojenik metabolik yeniden programlamanın ve temel hücresel davranışların lncRNA aracılı düzenlenmesi ile ilgili olarak tam olarak tanımlanmamıştır23 . Bu çalışmada, onkojenik lncPVT1'e ve bunun TC hücrelerinde glikoliz ve HIF-1α stabilitesi üzerindeki etkisine odaklandık.
...Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarlar, finansal veya finansal olmayan herhangi bir çıkar çatışması iddiasında bulunmamaktadır.
Araştırma finansmanı Fujian Bilim ve Teknoloji Planı Projesi (2022J01784) aracılığıyla sağlandı.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| BCA Protein Test Kiti | Meilunbio Hakkında | MA0082-2 (İngilizce) | WB Protein Miktar Tayini |
| Biyogüvenlik Kabini | Lishen | HFsafe-1200LC Serisi | Hücre Geçişi ve Genişlemesi |
| Merkezkaç | Baiyang | B320A Serisi | Santrifüj Hücreleri |
| Kemilüminesans Görüntüleme Sistemi | BIO-RAD(ABD) | ChemiDoc Dokunmatik | Dünya Bankası Geliştirme |
| CO2 İnkübatör | Termo(ABD) | 311 | Hücre kültürü |
| ECL Kemilüminesans Tespit Kiti | Meilunbio Hakkında | MA0186-1 | Dünya Bankası Geliştirme |
| Akış Sitometresi | BD | FACSCalbur | Akış Sitometrisi Apoptoz Testi |
| Floresan Ters Mikroskop | NIKON(Japonya) | TS2-FL | Hücre Gözlemi |
| Floresan Kantitatif PCR Cihazı | ABI (ABD) | 7300 | PCR Deneyi |
| GAPDH | protein teknolojisi | 60004-1-IG | WB Dahili Referans Antikoru |
| Glikoz Test Kiti | Jiancheng Belediyesi | A154-1-1 | Biyokimyasal Test |
| HIF1A | BOSTER | A00013 | WB Antikoru |
| HRP-konjuge Affinipure Keçi Anti-Fare IgG(H+L) | protein teknolojisi | SA00001-1 | İmmünohistokimya (IHC) Deneyi |
| HRP konjuge Affinipure Keçi Anti-Tavşan IgG(H+L) | protein teknolojisi | SA00001-2 | İmmünohistokimya (IHC) Deneyi |
| K1 hücre hattı | Çin Bilimler Akademisi Hücre Bankası (Şanghay, Çin) | NA | İnsan papiller tiroid karsinomu hücre hattı |
| Laktik Asit Test Kiti | Jiancheng Belediyesi | A019-2-1 | Biyokimyasal Test |
| Mikroplaka Okuyucu | Termo(ABD) | K3 | ELISA Algılama |
| PAGE Jel Ultra Hızlı Hazırlama Kiti (%15) | Meilunbio Hakkında | MA0384 | WB Elektroforezi |
| PCR Cihazı | BIO-RAD(ABD) | PTC100 Serisi | PCR Deneyi |
| Önceden boyanmış Gökkuşağı Protein İşaretleyici | Meilunbio Hakkında | MA0342 (İngilizce) | WB Elektroforezi |
| Protein Dikey Elektroforez Sistemi | BIO-RAD(ABD) | GÜÇ PAC 200 | WB Elektroforezi |
| SDS-PAGE Protein Yükleme Tamponu (5X) | Beyotime | P0015L | WB Elektroforezi |
| Sodyum Dodesil Sülfat (SDS) | Sigma | 151-21-3 | WB Elektroforezi |
| TPC-1 hücre hattı | Çin Bilimler Akademisi Hücre Bankası (Şanghay, Çin) | NA | İnsan tiroid karsinomu hücre hattı |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.