Модель ксенотрансплантата раку молочної залози людини передбачає сигналізацію активованого пероксисом проліфератором

  • Знайдіть цього автора на Google Scholar
  • Знайдіть цього автора на PubMed
  • Шукайте цього автора на цьому сайті
  • Для листування: [email protected]

Анотація

Призначення: Це дослідження перевірило гіпотезу про те, що ортотопічний ксенотрансплантат (PDOX), отриманий пацієнтом, рекапітулює загальне клінічне явище стомленості скелетних м’язів (SkM), спричиненого раком молочної залози, за відсутності втрати м’язів. Це дослідження додатково прагнуло виявити драйвери цього стану, щоб полегшити розробку терапевтичних засобів для пацієнтів з раком молочної залози, які відчувають м'язову втому.

ксенотрансплантата

Експериментальний дизайн: Вісім самок мишей, що несли BC-PDOX, були отримані шляхом трансплантації пухлинної тканини від 8 пацієнток із раком молочної залози. Окремі м'язи задніх кінцівок від мишей BC-PDOX були виділені під час евтаназії для секвенування РНК, аналізу генів та білків та протоколу скорочення м'язів ex vivo для кількісної оцінки індукованих пухлиною аберацій у функції SkM. Диференціально експресовані гени (DEG) у мишей BC-PDOX щодо контрольних мишей були ідентифіковані за допомогою DESeq2, і для контекстуалізації DEG використовувались різні платформи біоінформатики.

Результати: Ми виявили, що SkM від мишей, що несуть BC-PDOX, демонструє більшу втомлюваність, ніж контрольні миші, незважаючи на відсутність різниці в абсолютній м'язовій масі. PPAR, mTOR, IL6, IL1 та декілька інших сигнальних шляхів були залучені до змін транскрипції, що спостерігаються у BC-PDOX SkM. Більше того, 3 незалежних аналізи silico виявили, що сигналізація PPAR є сильно дисрегульованою в SkM як мишей, що несуть BC-PDOX, так і пацієнтів із раною молочної залози на ранній стадії.

Висновки: У сукупності ці дані демонструють, що модель BC-PDOX рекапітулює очікувану втомлюваність SkM, спричинену раком молочної залози, і додатково ідентифікує аберрантну сигналізацію PPAR як невід'ємний фактор патології цього стану.

Трансляційна актуальність

Втомлюваність скелетних м’язів, пов’язана з раком, є загальною проблемою в клінічній онкології, яка часто пов’язана з раковою кахексією, але не спостерігається виключно у кахектичних пацієнтів. Більшість пацієнтів з раком молочної залози повідомляють про втомлюваність м’язів, незважаючи на те, що кахексія є відносно рідкою у цій популяції пацієнтів, особливо у пацієнтів з неметастатичними захворюваннями. Клінічно значущий фенотип м’язової втоми за відсутності відвертої кахексії не має встановленої модельної системи та затверджених терапевтичних засобів. Тут ми використовуємо ортотопічний ксенотрансплантат (BC-PDOX), отриманий пацієнтом із раку молочної залози, для рекапітуляції людського фенотипу індукованої пухлиною м’язової втоми без втрати м’язів. Біоінформатичний аналіз на кількох платформах визначає передачу сигналів PPAR як центральну для транскрипційних змін, що спостерігаються в скелетних м’язах як мишей, що несуть BC-PDOX, так і пацієнтів, хворих на рак молочної залози. Ці дані дозволяють припустити, що фармакологічні засоби, націлені на ізоформи PPAR, такі як затверджені FDA тіазолідиндіони (TZD), можуть мати клінічну користь для пацієнтів з раком молочної залози, які відчувають втому м’язів.

Вступ

Кахексія клінічно визнана наслідком запущеного раку протягом тисячоліть (1) і визнана причиною смерті у значної частини хворих на рак протягом майже 100 років (2). Незважаючи на таку довгу історію, механістичні основи цього руйнівного стану залишаються недостатньо вивченими, і лікувальних препаратів не існує (3). Фактором, що ускладнює лікування кахексії раку, є її багатофакторний характер, який не піддається легкому визначенню, але більшість сходяться на думці, що кахексія включає певну комбінацію втрати ваги, запалення та порушення обміну речовин (4, 5). Для лікування цього синдрому необхідний багатофакторний підхід до лікування (6–9), який повинен враховувати потенційно різні патології, що сприяють втраті ваги, втраті м’язової тканини та м’язовій втомі (10).

Дисфункція SkM у хворих на рак часто вважається наслідком втрати м’язів. Однак великий відсоток жінок із раком молочної залози повідомляє про втому (11–14), незважаючи на мишей scid Il2rg tm1 Wjl/SzJ/0557 (NSG) (рис. 1А), як описано раніше (24, 25). Коротко, самкам мишей NSG знеболювали ізофлураном. На нижній бічній черевній стінці зробили розріз, під шкіру відкрили 3-мм кишеню, щоб оголити жирові прокладки молочної залози, і одиничний фрагмент пухлини розміром 2 мм 3 помістили в кишеню. Зростання пухлини оцінювали ветеринарні працівники на основі затвердженої Політики розвитку та моніторингу пухлин ВВУ.

Створення моделі BC-PDOX. Аналіз SkM від мишей BC-PDOX порівняно з контролем NSG вказує на широке транскрипційне перепрограмування транскриптома SkM у відповідь на ріст пухлини. A, Принципова схема, що описує створення моделей BC-PDOX (P0) та пасажування пухлини для отримання досліджуваних тварин (P0-P2). B, Нормалізована теплова карта експресії генів, що показує диференційовані схеми експресії 50 найбільш диференційовано експресованих генів між BC-PDOX (n = 4) та контрольними мишами NSG (n = 4), організованими згідно з неконтрольованим кластерним аналізом. C., Аналіз основних компонентів, який показує, що транскрипційні профілі NSG та BC-PDOX SkM кластеруються окремо, вказуючи на те, що ріст пухлини викликає транскрипційні зміни в SkM.

E0771 модель сингенної пухлини молочної залози

Детальні методи для росту клітин пухлини молочної залози миші E0771 у сингенних мишей C57BL/6 були описані раніше (23). Коротко кажучи, 1 × 10 6 клітин E0771 суспендували в стерильному PBS і ортотопічно імплантували в четверту пахову жирову прокладку молочної залози на лівій стороні експериментальних мишей. Три групи дослідження включали неін'єкційних контрольних мишей (Con; n = 8), мишей, евтаназованих через 2 тижні росту пухлини (2WK, n = 5), та мишей, евтаназованих через 4 тижні росту пухлини (4WK, n = 11). Клітини E0771 були отримані за допомогою MTA (Wake Forest University Health Sciences; липень 2014 р.). Клітини були автентифіковані та перевірені на наявність забруднюючих речовин перед використанням (IDEXX Bioresearch). Експерименти, описані в цій публікації, з використанням клітин E0771 були завершені між січнем 2015 року та червнем 2016 року.

Виділення РНК, секвенування та біоінформатика

Виділення білка

Гомогенати білка отримували з передньої великогомілкової м’язи експериментальних мишей (n = 4 або 5/група), великих грудних м’язів у пацієнтів з раком молочної залози (n = 15) та контролювали пацієнтки, які перенесли операцію на грудях (n = 5), використовуючи 5-мл подрібнювач тканин Wheaton (DWK Life Sciences Inc.) у буфері для лізису тканин (20 ммоль/л Tris HCl (рН = 7,4), 150 ммоль/л NaF, 1 ммоль/л EDTA, 1% Triton X-100, 10% гліцерину, 1 ммоль/л NaO3V) з 1 × інгібітором пірцевої протеази та фосфатази (Thermo Fisher Scientific). Гомогенати очищали коротким центрифугуванням, а концентрацію білка визначали кількісно з використанням білкового аналізу Pierce Coomassie Plus (Thermo Fisher Scientific) відповідно до протоколу виробника.