Makrooto faji (bundan böyle otofaji olarak anılacaktır), hücrelerin proteinler ve disfonksiyonel organeller dahil olmak üzere sitoplazmik materyalleri parçaladığı düzenlenmiş bir yıkım yoludur. Otofajinin karakteristik özelliği, hücresel kargoyu içine alan ve ardından yıkım için lizozomlara ileten, otofagozom olarak bilinen çift membranlı bir yapının oluşmasıdır1,2,3. Normal hücrelerde otofaji, proteinlerin ve organellerin kontrollü döngüsüne katkıda bulunarak oksidatif stresi sınırlar ve tümör gelişimi riskini azaltır. Ancak kanser hücrelerinde bu süreç, yüksek metabolik talep, besin eksikliği ve hipoksi koşulları altında sağkalımı desteklemek için kullanılabilir. Otofaji, düşman bir mikroortama adaptasyonu kolaylaştırarak, kısmen tedavi kaynaklı hücresel hasarı hafifleterek kemoterapi direncine de katkıda bulunur4,5.
Pankreas kanseri, Amerika Birleşik Devletleri'nde kansere bağlı ölümlerin üçüncü önde gelen nedeni olarak sıralanmaktadır. Pankreas kanserlerinin yaklaşık %90'ı pankreatik duktal adenokarsinom (PDAC) olarak sınıflandırılır. Erken teşhis ve terapötik gelişmelerin hasta sağkalımını artırdığı diğer birçok malignite ile 달리, PDAC vakaların %80'inden fazlasında ileri evrede teşhis edilir. Agresif tümör biyolojisi ve tedaviye karşı belirgin direnç ile birleşen bu geç evre sunumu, yaklaşık %11'lik bir 5 yıllık genel sağkalım oranı ile sonuçlanmaktadır6.
Onkogenik Kras'ın pankreasa özgü aktivasyonuna ve Cre rekombinaz tarafından yönlendirilen Trp53'ün koşullu delesyonuna dayanan KPC fare modeli, pankreatik duktal adenokarsinomun en yaygın kullanılan genetik olarak modifiye edilmiş modellerinden biridir. Bu farelerde, pankreatik intraepitelyal neoplazi (PanIN) aşamasından invaziv karsinoma ilerleyen ve insan hastalığına yakından benzeyen tümörler kendiliğinden gelişir. Önemli olan şudur ki; bu model, yoğun desmoplastik stroma ve immünosupresif bir tümör mikroçevresi dahil olmak üzere pankreas kanserinin temel özelliklerini yeniden sergilemektedir. KPC farelerinden izole edilen tümör hücreleri (KPC türevli hücreler), orijinal tümörlerin birçok genetik ve fenotipik özelliğini koruyan tamamlayıcı bir in vitro sistem sağlayarak mekanistik çalışmalara ve terapötik yanıtların kontrollü değerlendirmesine olanak tanır7,8.
VMP1, Beclin-1 ile etkileşime girerek ve PI3KC3 kompleksini çağırarak otofajiyi başlatan temel bir otofaji ilişkili proteindir9,10. Başlatma aşamasının ötesinde VMP1; otofazozom oluşumu10, kapanma11 ve mitofaji12 ile zimofaji13 gibi seçici süreçler dahil olmak üzere otofajinin birden fazla aşamasında yer alır. VMP1, otofajik akış boyunca etkili olmaya devam eder ve bir fosfolipid skramblaz olarak ek fonksiyonlar sergileyebilir14. Pankreasta VMP1 ekspresyonu tipik olarak düşüktür; ancak pankreatit ve onkogenik transformasyon gibi stres koşulları altında güçlü bir şekilde indüklenir ve burada mutant KRAS sinyalleme yolunun aşağısında otofajiyi teşvik eder15,16. VMP1, pankreas kanserinde aşırı eksprese edilir17 ve deneysel fare modelleri, VMP1'e bağımlı otofajinin tümör başlangıcını ve PanIN oluşumunu teşvik etmek için KRAS ile iş birliği yaptığını göstermiştir18. Ayrıca VMP1, gemcitabine19 gibi ajanlar tarafından yukarı regüle edilmesinin otofajiyi stimüle etmesi19 ve tümör hücresi sağkalımını desteklemesi17 nedeniyle kemoterapi direncine katkıda bulunur ve bu da pro-tümörijenik rolünü vurgular15.
Otofagozomlar, otofaji ile ilişkili protein mikrotübül ilişkili protein hafif zincir 3 (LC3) varlığı ile karakterize edilir20. Bazal koşullar altında LC3, ağırlıklı olarak sitoplazma ve çekirdek boyunca dağılmış çözünür bir formda (LC3-I) bulunur. Otofajinin aktivasyonu üzerine LC3, fosfatidiletanolamine konjugasyon yoluyla lipidasyon geçirerek membranla ilişkili form olan LC3-II'yi oluşturur1,21. LC3-II, bu modifikasyon nedeniyle LC3-I'den daha yüksek bir moleküler ağırlığa sahip olsa da, muhtemelen artan hidrofobisitesi nedeniyle SDS-PAGE sırasında daha hızlı göç eder. Sonuç olarak, LC3-I'den LC3-II'ye dönüşüm, proteolitik işlemeden ziyade lipidasyonu yansıtır; LC3-I tipik olarak yaklaşık 16 kDa'da ve LC3-II yaklaşık 14 kDa'da tespit edilir. LC3-II seviyeleri otofagozom bolluğu ile korelasyon gösterdiğinden, otofajik aktiviteyi izlemek için LC3 immunoblotting yaygın olarak kullanılmaktadır22. Bu nedenle, LC3 dinamiklerinin doğru değerlendirilmesi, otofajiyle ilişkili deneysel bulguların yorumlanması için esastır.
Bu çalışma, KPC türevli bir pankreas kanseri hücre hattında klasik bir LC3 immunoblot protokolünün standardizasyonunu ve teknik optimizasyonunu detaylandırmaktadır. LC3 düşük molekül ağırlıklı bir protein olduğu, LC3-I ve LC3-II formları elektroforetik mobilite açısından yalnızca ~2 kDa kadar farklılık gösterdiği ve LC3-II lipitlenmiş bir tür olduğu için optimizasyon özellikle önemlidir21,22. Sonuç olarak, prosedürdeki küçük varyasyonlar LC3 tespitini tehlikeye atabilir ve suboptimal sonuçlara yol açabilir. Ayrıca, örneklerin tür kökeni, optimal immünoreaktivite elde etmek için önemli bir husustur. Optimize edilen protokol, sırasıyla otofajiyi stimüle ettiği ve otofajik akışı bozduğu bilinen kemoterapötik ajan gemcitabine tedavisi ve VMP1 nakavt sonrası artan LC3-II seviyelerini tespit edebilecek kadar hassastır. Son olarak, veri kalitesi ve sonuç yorumlama üzerindeki etkilerini göstermek için iki potansiyel teknik hata vurgulanmıştır. Bu deneysel iş akışının genel bir özeti Şekil 1'de gösterilmiştir.

Şekil 1: KPC kaynaklı hücrelerde LC3 immunoblot protokolünün şematik gösterimi.Immunoblotting ile LC3-II seviyelerinin tespit edilmesi ve miktarının belirlenmesi için kullanılan protokolün şematik özeti. KPC kaynaklı pankreas kanseri hücreleri kültüre edilir ve deneysel işlemlere tabi tutulur; ardından hücre lizisi, protein kantifikasyonu, SDS–PAGE, membran transferi, antikor temelli LC3 tespiti, kemilüminesans sinyal alımı ve bir yükleme kontrolüne göre normalize edilmiş LC3-II bantlarının densitometrik analizi gerçekleştirilir. İş akışı, LC3 dinamiklerinin güvenilir değerlendirmesi için gerekli olan temel prosedürel adımları ve kritik aşamaları vurgulamaktadır. BioRender.com ile oluşturulmuştur. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.