Modelul de xenogrefă al cancerului de sân uman implică semnalizarea receptorului activat cu proliferatorul Peroxisomului

Găsiți acest autor pe Google Scholar
Găsiți acest autor pe PubMed
Căutați acest autor pe acest site
Pentru corespondență: [email protected]

Abstract

Scop: Acest studiu a testat ipoteza că un model de xenogrefă ortotopică derivată de pacient (PDOX) ar recapitula fenomenul clinic comun al oboselii musculare scheletice induse de cancer de sân (SkM) în absența pierderii musculare. Acest studiu a urmărit în plus să identifice factorii care conduc la această afecțiune pentru a facilita dezvoltarea agenților terapeutici pentru pacienții cu cancer de sân care suferă de oboseală musculară.

Proiectare experimentală: Opt șoareci femele purtători de BC-PDOX au fost produși prin transplantul de țesut tumoral de la 8 pacienți de sex feminin cu cancer de sân. Mușchii individuali ai membrelor posterioare de la șoareci BC-PDOX au fost izolați la eutanasie pentru secvențierea ARN, analize genetice și proteice și un protocol de contracție musculară ex vivo pentru a cuantifica aberațiile induse de tumori în funcția SkM. Genele exprimate diferențial (DEG) la șoarecii BC-PDOX în raport cu șoarecii martori au fost identificate folosind DESeq2 și s-au folosit mai multe platforme bioinformatice pentru contextualizarea DEG-urilor.

Rezultate: Am constatat că SkM de la șoareci purtători de BC-PDOX au prezentat o mai mare fatigabilitate decât șoarecii martor, în ciuda nicio diferență în masa musculară absolută. PPAR, mTOR, IL6, IL1 și alte câteva căi de semnalizare au fost implicate în modificările transcripționale observate în BC-PDOX SkM. Mai mult, 3 analize in silico independente au identificat semnalizarea PPAR ca fiind foarte neregulată în SkM atât a șoarecilor purtători de BC-PDOX, cât și a pacienților umani cu cancer de sân nemetastatic în stadiu incipient.

Concluzii: Colectiv, aceste date demonstrează că modelul BC-PDOX recapitulează oboseala SkM indusă de cancerul de sân și identifică în continuare semnalizarea PPAR aberantă ca un factor integrant în patologia acestei afecțiuni.

Relevanță tradițională

Oboseala musculară scheletică asociată cu cancerul este o problemă comună în oncologia clinică, care este adesea asociată cu cancerul de cașexie, dar nu este observată exclusiv la pacienții cu cahectică. Majoritatea pacienților cu cancer de sân raportează oboseală musculară în ciuda cașexiei fiind relativ rară la această populație de pacienți, în special la pacienții cu boli nemetastatice. Fenotipul clinic relevant al oboselii musculare în absența cașexiei sincere nu are un sistem model stabilit și nici un agent terapeutic aprobat. Aici, utilizăm un model de xenogrefă ortotopică derivată de pacientul cu cancer de sân (BC-PDOX) pentru a recapitula fenotipul uman al oboselii musculare induse de tumori fără pierderea musculară. Analizele de bioinformatică prin intermediul mai multor platforme identifică semnalizarea PPAR ca fiind centrală pentru modificările transcripționale observate la nivelul mușchilor scheletici de la șoareci purtători de BC-PDOX și pacienți umani cu cancer de sân. Aceste date sugerează că agenții farmacologici care vizează izoformele PPAR, cum ar fi tiazolidindionele (TZD) aprobate de FDA, pot fi de un beneficiu clinic pentru pacienții cu cancer mamar care suferă de oboseală musculară.

Introducere

Cachexia a fost recunoscută clinic ca o consecință a cancerului avansat de milenii (1) și a fost recunoscută ca fiind o cauză de deces într-o porțiune semnificativă a pacienților cu cancer de aproape 100 de ani (2). În ciuda acestei istorii îndelungate, bazele mecaniciste ale acestei condiții devastatoare rămân slab înțelese și nu există nicio terapie curativă (3). Un factor care complică tratamentul cașexiei cancerului este natura multifactorială care sfidează o definiție ușoară, dar majoritatea sunt de acord că cașexia include o combinație de pierdere în greutate, inflamație și metabolism anormal (4, 5). Este necesară o abordare de tratament multifactorial pentru a trata acest sindrom (6-9), iar această abordare trebuie să ia în considerare patologiile potențial disparate care contribuie la pierderea în greutate, pierderea mușchilor și oboseala musculară (10).

Disfuncția SkM la pacienții cu cancer este adesea considerată o consecință a irosirii musculare. Cu toate acestea, un procent mare de femei cu cancer de sân raportează oboseală (11-14) în ciuda șoarecilor scid Il2rg tm1 Wjl/SzJ/0557 (NSG) (Fig. 1A) așa cum s-a descris anterior (24, 25). Pe scurt, șoarecii femele NSG au fost anesteziați cu izofluran. S-a făcut o incizie peste peretele abdominal lateral inferior, un buzunar de 3 mm a fost deschis sub piele pentru a expune tampoanele de grăsime mamară și un singur fragment tumoral de 2 mm 3 a fost plasat în buzunar. Creșterea tumorii a fost evaluată de personalul veterinar pe baza politicii de dezvoltare și monitorizare a tumorilor aprobată de WVU.

Stabilirea modelului BC-PDOX. Analiza SkM de la șoareci BC-PDOX comparativ cu controalele NSG indică reprogramarea transcripțională pe scară largă a transcriptomului SkM ca răspuns la creșterea tumorii. A, Diagrama schematică care prezintă stabilirea modelelor BC-PDOX (P0) și trecerea tumorii pentru a genera animale de studiu (P0-P2). B, Harta de căldură a expresiei genelor normalizate care prezintă modele de expresie diferențială a celor 50 de gene cele mai diferențiat exprimate între BC-PDOX (n = 4) și șoareci de control NSG (n = 4) organizate conform analizei de grupare nesupravegheate. C, Analiza componentelor principale care arată că profilele transcripționale ale NSG și BC-PDOX se grupează separat, indicând faptul că creșterea tumorii induce modificări transcripționale în SkM.

E0771 model de tumoră mamară simgenică

Metodele detaliate pentru creșterea celulei tumorale mamare E0771 de șoarece la șoarecii C57BL/6 singeneici au fost descrise anterior (23). Pe scurt, 1 × 106 celule E0771 au fost suspendate în PBS steril și implantate ortopopic în al patrulea tampon de grăsime mamară inghinală din partea stângă a șoarecilor experimentali. Trei brațe ale studiului au inclus șoareci martor neinjectați (Con; n = 8), șoareci eutanasiați după 2 săptămâni de creștere tumorală (2WK, n = 5) și șoareci eutanasiați după 4 săptămâni de creștere tumorală (4WK, n = 11). Celulele E0771 au fost obținute printr-un MTA (Wake Forest University Health Sciences; iulie 2014). Celulele au fost autentificate și verificate pentru prezența contaminanților anteriori de utilizat (IDEXX Bioresearch). Experimentele descrise în această publicație folosind celule E0771 au fost finalizate între ianuarie 2015 și iunie 2016.

Izolarea, secvențierea și bioinformatica ARN

Izolarea proteinelor

Omogenizările de proteine au fost realizate din mușchii tibiali anteriori ai șoarecilor experimentali (n = 4 sau 5/grup), mușchii pectorali majori de la pacienții umani cu cancer de sân (n = 15) și au controlat pacienții de sex feminin supuși unei intervenții chirurgicale la sân (n = 5) 5-ml Wheaton Tissue Grinder (DWK Life Sciences Inc.) într-un tampon de liză tisulară (20 mmol/L Tris HCI (pH = 7,4), 150 mmol/L NaF, 1 mmol/L EDTA, 1% Triton X-100, 10% glicerol, 1 mmol/L NaO3V) cu 1 × protează Pierce și inhibitor de fosfatază (Thermo Fisher Scientific). Omogenatele au fost eliminate prin centrifugare scurtă, iar concentrația de proteine a fost cuantificată folosind Pierce Coomassie Plus Protein Assay (Thermo Fisher Scientific) conform protocolului producătorului.