Method Article
Protokol, genetik olmayan kusurlu transkripsiyon uzaması için in vitro murine karsinom modelini ayrıntılarıyla anlatır. Burada, CDK9 kronik inhibisyonu taklit etmek ve klinik olarak aşırı TEkesinlikle fenomen çalışma pro-inflamatuar yanıt genleri boyunca RNA Pol II üretken uzama bastırmak için kullanılır, tüm kanser türlerinin yaklaşık% 20 mevcut.
Daha önce kanserlerin bir alt kümesi mRNA transkripsiyon uzaması (TE) yaygın eksiklikleri ile küresel transkripsiyonel deregülasyon ile tanımlanır bildirdik-biz TEkesinliklegibi kanserler diyoruz . Özellikle, TEkesinlikle kanserler, interferon/JAK/STAT ve TNF/NF-κB yolları gibi genlerin büyük bir kümesinde sahte transkripsiyon ve hatalı mRNA işleme ile karakterizedir ve bunların bastırılmasına yol açar. Renal hücreli karsinom ve metastatik melanom hastalarında tümörlerin TEkesinlikle alt tipi immünoterapide kötü yanıt ve sonuç ile anlamlı olarakilişkilidir. TEkesinlikle kanserleri araştırmanın önemi göz önüne alındığında-immünoterapikarşı önemli bir barikat portends gibi-Bu protokolün amacı bu yaygın, genetik olmayan çalışma için bir in vitro TEkesinlikle fare modeli kurmaktır kanserlerde transkripsiyonel anormallikler ve yeni anlayışlar kazanmak, mevcut ilaçlar için yeni kullanımlar, ya da bu tür kanserlere karşı yeni stratejiler bulmak. RNA polimeraz II'nin (RNA Pol II) C-terminal tekrar etki alanında (CTD) serin2 kalıntısının fosforilasyonunun giderilmesi için kronik flavopiridol aracılı CDK9 inhibisyonunun kullanımını ayrıntılarıyla anlatıyoruz ve RNA Pol II'nin verimli transkripsiyona salınımını baskılıyoruz. Uzama. TEkanserlerinin spesifik somatik mutasyonlar altında sınıflandırılmadığı göz önüne alındığında, farmakolojik bir model avantajlıdır ve en iyi şekilde gözlenen yaygın transkripsiyonel ve epigenetik kusurları taklit eder. Flavopiridol'un optimize edilmiş bir sublethal dozu kullanımı, transkripsiyon uzaması ve mRNA işleme kusurlarında genetik olmayan yaygın bozulmanın genelleştirilebilir bir modelini oluşturmada, klinik olarak gözlenen TE'yi yakından taklit eden tek etkili stratejidir. kesinlikle özellikleri. Bu nedenle, TE bu modelkesinlikle incelemek için kaldıraçlı olabilir, bağışıklık aracılı hücre saldırısına karşı onları sağlayan hücre özerk faktörler.
Hemen hemen tüm aktif genlerin ekspresyonunda önemli bir hız sınırlayıcı adım RNA polimeraz II (RNA Pol II) organizatörün proksimal verimli uzama1,2duraklama geçiştir. Transkripsiyonel uzamanın epigenetik disregülasyonununTEolarak tanımlanan birden fazla insan malignitesinin ilerlemesine yardımcı olduğu göz önüne alındığında, kötü yanıt alabilen pro-inflamatuar yanıt yollarında suboptimal sinyalizasyona yol açar ve immünoterapisonucu 3, Bu protokolün kapsamlı amacı kanserlerde bu yaygın olmayan genetik transkripsiyonel anormallikleri incelemek için yararlı bir in vitro model kurmaktır. Bu ışıkta, CDK9'un kronik farmakolojik inhibisyonu transkripsiyon uzaması ve mRNA işleme kusurlarında genetik olmayan yaygın bozulmanın genelleştirilebilir bir modelini oluşturmak için etkili bir stratejidir. Kronik CDK9 inhibisyonu kullanmanın ardındaki mantık, RNA Pol II'nin C-terminal tekrar etki alanında (CTD) serin2 kalıntısının fosforilasyonunu ortadan kaldırarak RNA Pol II'nin verimli transkripsiyon uzaması için bastırılmasıdır. Ayrıca, TEkesinlikle kanserler, bizim grup tarafından daha önce açıklanan3,herhangi bir özel somatik mutasyon altında sınıflandırılır değildir. Bu nedenle, genetik olmayan (farmakolojik) bir model avantajlıdır ve en iyi onlarda gözlenen yaygın transkripsiyonel ve epigenetik kusurları taklit eder. Buradaki yöntem, minüri kanseri hücrelerinin kronik flavopiridol tedavi modelinin oluşumunu ve karakterizasyonunu ayrıntılarıyla anlatmaktadır. Bu yöntem, daha uzun genomik uzunluklarla karakterize genler boyunca transkripsiyon uzaması, tnf/NF-κB ve interferon/STAT sinyalizasyonu gibi indükleyici ifadeler ile transkripsiyon uzama3,4,5. Genel olarak, transkripsiyonel uzama kusurları bu optimize edilmiş murine hücre hattı modeli-bilgimizin yeni açıklanan TEkesinlikle tümörler ilim için tek model-anti-tümör bağışıklık atağına direnç sürücüler, yararlanmak için yararlı bir sistem render ve bağışıklık aracılı hücre atağına karşı kanserlerde çekirdek transkripsiyon makinelerinde genetik olmayan kusurların güvenlik açıklarını inceleyin.
Cincinnati Çocuk Araştırma Vakfı Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi ve Kurumsal Biyogüvenlik Komitesi tüm hayvan deneysel prosedürlerini (IACUC protokolü #2017-0061 ve IBC protokolü #IBC2016-0016) onayladı ve bunlar deneyler, NIH Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu'nda açıklandığı gibi standartlara uygun olarak gerçekleştirilmiştir.
1. RNA Pol II'nin flavopiridol tedavisi ile kronik inhibisyonu—temel strateji
2. Oluşturulan fare TEkesinlikle modelinde kusurlu RNA Pol II fonksiyonu ve interferon (IFN) yolu ve tümör nekroz faktörü (TNF) yol sinyalinin bozulmasını değerlendirmek için doğrulayıcı immünoblot tsay
3. Oluşturulan fare TEkesinlikle modelinde mRNA işleme kusurlarını değerlendirmek için doğrulayıcı bir titre
4. FasL aracılı hücre ölümüne fare TEkesinlikle model in yanıtını değerlendirmek için doğrulayıcı bir tofme
5. Araştırmacı tsay fare TEkesinlikle model antijen spesifik sitotoksik T-hücre atamı yanıtını değerlendirmek için
Burada, 25 nM'de flavopiridol ile kronik sub-lethal(Şekil 2)tedavisi ile elde edilen bir TEkesinlikle hücre modeli oluşturmak için ayrıntılı bir şema(Şekil 1)salıyoruz. Şekil3'te, flavopiridol ile tedavinin 3 gününde, B16 OVA hücreleriKESINLIKLE TE'nin kısmi özelliklerini gösterir, ancak bir haftalık tedaviden sonra, B16/F10 OVA hücreleri RNA Pol II'nin CTD'sinde derin bir fosforilasyon kaybı gösterir. H3K36me3 önemli bir azalma ile-bir histone değişiklik ekson sınırları ve run-away şifreli transkripsiyonların bir inhibitörü tanımlanmasında karıştığı. Sonuç olarak, TEkesinlikle hücre modeli, yanlış kapaklı ve poli-adenatedilmiş olmayan mRNA'ların(Şekil 4A,B)açıkça artmış oranlarıyla kritik mRNA işleme kusurlarını gösterir. Ayrıca Şekil 5 ve Şekil 6'daanahtar inflamatuar yanıt yolu genlerinin ve FasL aracılı hücre ölüm yolunun spesifik baskısı görülmektedir. STAT1 ve NFκB'nin interferona (IFN-α, IFNγ) ve TNF-α uyarılmış fosforilasyonuna karşı uygulanan direnç ve ölüm reseptörü ligand FasL tarafından hücre ölümüne karşı dirençkesinlikle TE'ye karşı bir immün hücre atasının sitotoksisitesini önemli ölçüde azaltır. Tümör. Bu doğrulayıcı teknikler transkripsiyon uzaması etkisinin kronik perturbasyonunun uyarıcıya duyarlı genler üzerinde geniş bir yelpazede ki etkisini ve belirli bir fare hücresi hattı modelinde böyle bir tedirginliğin yeterli olup olmadığını test etmek için tasarlanmıştır. inflamatuar yanıt sinyalgenlerinde fonksiyonel mRNA'nın akut azlığı,TE'nin temel özeneklerini taklit ederek klinik olarak kanserler. Flavopiridol tedavisi çalışmamıza dayanarak, RNA Pol II CTD'nin ikinci serink kalıntısı (pSER2) fosforilasyonun bastırılması kritik öneme sahip olup transkripsiyon uzaması işareteder. Herhangi bir fare karsinom hücre hattı için bir sublethal doz büyüme ve hücre hattının canlılık hızı üzerinde önemsiz bir etkiye sahip ek olarak pSER2 düzeylerinde bir azalma elde etmelidir. 25 nM flavopiridol tedavilerinde pSER2 ve H3K36me3 düzeylerinde sürekli bir azalma görmemize rağmen, hem pSTAT1 hem de pNFκB düzeylerinin (sırasıyla IFN-α, IFNγ ve TNF-α stimülasyonunda) baskıyı garanti etmez. Her fare karsinom hücre hattı benzersizdir (belirli bir süre içinde farklı laboratuvarlarda yetiştirilen B16/F10 OVA veya CT26 hücreleri biraz değişmiş etkilere sahip olabilir) ve flavopiridol'un baskılayıcı etkilerini kısmen kurtaran JAK1 veya CCNT1'e sahip olabilirler. inflamatuar yanıt yolu genleri. Bu gibi durumlarda, flavopiridol aracılı etkilerin zamansallığını ve JAK1 veya CCNT1 ile kurtarılmasını anlamak için pSTAT1 ve pNFκB düzeylerinin kinetiklerinin farklı zaman noktalarında (5−70 dk) kontrol edilmesi gerekebilir. Buna göre, JAK1 ve/veya CCNT1'in bu modeli oluşturmak için yıkılması gerekebilir.
Flavopiridol modeli kurulduktan ve yukarıda belirtilen tahliller kullanılarak karakterize edildikten sonra, TEhücre modelinin sitotoksik T-hücre (CTL) saldırısına karşı direnç sağlayıp sağlamadığını test etmek için keşif niteliğinde bir tahlil salıyoruz. Optimize edilmiş protokolümüze dayanarak, flavopiridol, OVA geninin (B16 OVA) aktive CD8+ CTL'leri (OVA257-264 epitopuna özgü) ile birlikte inkübe edilen B16/F10 hücrelerini (Dr.'den bir hediye) seçici toksisiteye sahip olarak tedavi etti. Stephen P. Schoenberger'in laboratuvarı6) OT-I CTL aracılı tümör lysis duyarlı değildi. B16/F10 OVA hücreleri (flavopiridol ile önceden tedavi edilmez) bu sistemde büyük hücre ölümü geçirmiş, B16/F10 ebeveyn hücreleri ise OVA antijenini ifade etmedikleri için hayatta kalmıştır (Şekil 7). Bu önerilen araştırmacı titresonucu kronik flavopiridol indüklenen TEkesinlikle in vivo bile anti-tümör bağışıklık atağı kaçmak için bir araç ihsan olabilir açıktır. Bu daha fazla in vivo tümör modellerinde invivo tümör modellerinde innate ve adaptif anti-tümör bağışıklık yanıtları kaçmak için TEkesinlikle modellerin eğilimini kontrol etmek için test edilebilir. Anti-asialo tedaviler tümör taşıyan farelerde vivo NK hücrelerinin aktivitesini düzenlemek için kullanılabilir. Ayrıca, immün kontrol noktası tedavisi (anti-CTLA4 ve anti-PD1) TEkesinlikle tümör taşıyan fareler uygulanabilir.
Bütünlük içinde, TEkesinlikle önerilen araştırmacı tahlil birlikte diğer tümör-immün test koşulları bir bütün ev sahibi bu TEkesinlikle hücre modeli birleştiren yarar göstermektedir doğrulayıcı tahliller. Bu model tümör hücrelerinde kusurlu transkripsiyonel uzaması ve bağışıklık hücresi etkileşimlerine verdikleri yanıttan kaynaklanan moleküler ayrıntıları ayrıştırmaya yardımcı olabilir.
Şekil 1: İş akışının şematik gösterimi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Kronik olarak düşük doz flavopiridol ile tedavi edilen B16 OVA hücrelerinin hücre büyüme özellikleri: Tedavi sonrası belirtilen günlerde kontrol ve flavopiridol ile tedavi edilen hücrelerin Canlılık (canlılık reaktifi ile ölçülür). Bu rakam Modur ve ark.3'tendeğiştirilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: RNA Pol II ve histon profilini değerlendirmek için doğrulayıcı bir tama: B16 OVA hücrelerinde 72 saat veya 1 hafta boyunca flavopiridol ile tedavi edilen histon ve RNA Pol II işaretlerinin immünolekeleri. Bu rakam Modur ve ark.3'tendeğiştirilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: mRNA işleminde ciddi kusurları değerlendirmek için doğrulayıcı bir titreşme. 5′-kapaksız 5'-kapaklı (A)ve 3′-non-poliadenylated 3′-poliadenylated (B) mRNA konsantrasyonları rRNA konsantrasyonları belirtilen hücre hatlarında tükenmesi sonra oranları. Hata çubukları, üç teknik çoğaltmaya dayalı standart sapmayı temsil eder. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Sitokin stimülasyon profilini değerlendirmek için doğrulayıcı bir titreşme. STAT1, pSTAT1, NFκB ve p NFκB immünolekeleri kontrol edilir ve flavopiridol önceden tedavi edilen B16 OVA hücreleri IFN-α, IFNγ veya TNF-α ile 30 dk (5 ng/mL) uyarılabilir. Bu rakam Modur ve ark.3'tendeğiştirilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 6: Fasl aracılı hücre ölümüne karşı direnci değerlendirmek için doğrulayıcı bir titreşme in vitro. Kontrol ve flavopiridol önceden tedavi B16 OVA hücreleri FasL ile tedavi 24 saat okuma canlılık tsay ile ölçülen. Bu rakam Modur ve ark.3'tendeğiştirilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 7: Tekesinlikle antijen sınırlı sitotoksik T hücre aracılı saldırı in vitro direnç değerlendirmek için keşif titre. Sol: keşif titreci diyagramşeması. Sağ: OT-I farelerin dalaklarından izole edilmiş cd8 + CTLs (1:1 oran) ile birlikte yetiştirilen B16/F10-OVA hücrelerinin göreceli canlılığı. P: Welch iki örnekt-test. Bu rakam Modur ve ark.3'tendeğiştirilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
RNA Pol II uzama kontrolü malign hücrelerin yararına uyarıcı duyarlı gen ekspresyonunu düzenleyen belirleyici bir kol olarak ortaya çıkmıştır5,7,8. Uzama ve müteakip mRNA üretimi için organizatör-proksimal duraklama üstesinden P-TEFb9,10,11kinaz aktivitesi gerektirir. Modelimiz, tekesinlikle kanserlerde Pol II uzaması sırasında gözlenen kusurları taklit etmek için, temel siklin bağımlı kizaz CDK9 inhibitörü olan flavopiridol (25 nM) kullanır— grubumuz tarafından keşfedilen kanserlerde daha önce bilinmeyen bir fenotip daha önce3.
CDK9 kinaaz aktivitesi uzun Pol II büyük alt biriminin CTD serin2 kalıntıfosforilasyon için gerekli olduğu bilinmektedir. Eleştirel olarak, B16/F10 OVA'da CDK9'un (1 hafta için 25 nM) kronik inhibisyonu ile flavopiridol tedavisini optimize etmeyi başardık, CTD fosforilasyonunun inhibe edilmesine ek olarak, 1 hafta boyunca 25 nM flavopiridol tedavisi uygun transkripsiyonel post-transkripsiyonel önler beklenmeyen bir şekilde mRNA değişiklikleri ve etkili pro-inflamatuar yanıt sinyal genleri gibi uzun genler boyunca p-TEFb bağımlı üretken uzama abrogates, önemli ölçüde hem de mRNA ve ifade kalıplarını değiştirerek protein düzeyleri. Bilgimiz dahilinde, literatürde aynı başarıyı etkin bir şekilde başaran başka bir model yoktur.
Bu kolay kurmak, TE genelleştirilebilir modelikesinlikle incelemek için kaldıraçlı olabilir, tekesinlikle kanserbağışıklık aracılı hücre saldırısına uyum sağlayan hem transkripsiyonel hem de epigenetik değişiklikler. Ayrıca, bu murine modeli kesinlikleTEkorur -toplam ve fosfo gibi azalma- RNA Pol II düzeyleri 21 gün in vivo büyüme tahlili flavopiridol serbest sonra3 (burada protokolde belirtilmeyen), bu istikrar ölçüde düşündüren in vivo deney için genetik olmayan bir model. Ancak, diğer minnet hatları için flavopiridol tam sublethal dozu optimize etmek için dikkatli alınmalıdır (örneğin, yaklaşık 20 nM flavopiridol tedavisi 1 hafta için MC38 murine karsinom hattı için sublethal doz; bu protokolde kullanılmaz), hücre varyasyonunun etkisi kaplama yoğunluğu, kültür koşulları ve sitokin stimülasyon koşulları farklı rürçizgileriçin değişebilir. Burada açıklanan protokol, kronik CDK9 inhibisyonu ilekesinlikle-benzeri özellikler te üretimi için kritik olduğu bilinen değişkenleri en aza indirmek için temel bir çerçeve sağlar. Buna ek olarak, T47D ve CAL51 gibi insan karsinom hücre hatları, benzer TEkesinlikleortaya çıkan kısa vadeli (3 gün) flavopiridol tedavileri ile test edilmiştir -RNA Pol II profilleri gibi, flavopiridol tabanlı kronik inhibisyon yararlılığını gösteren CDK9 aracılı transkripsiyon uzama bile model insan hatları tekesinlikleçalışmak için oluşturma .
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Bu çalışma kısmen NCI (CA193549) ve CCHMC Araştırma İnovasyon Pilot ödülleri tarafından Kakajan Komurov ve Savunma Bakanlığı (BC150484) ödülü Navneet Singh tarafından desteklendi. İçerik sadece yazarların sorumluluğundadır ve Ulusal Kanser Enstitüsü veya Savunma Bakanlığı'nın resmi görüşlerini temsil etmez. Fon layıcıların çalışmanın tasarımı, veri toplama ve analizi, yayımlama kararı veya makalenin hazırlanmasında hiçbir rolü yoktu.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
hhis6FasL | Cell Signaling | 5452 | |
10X TBS | Bio-Rad | 170-6435 | |
12 well plates | Falcon | 353043 | |
20% methanol | Fisher Chemical | A412-4 | |
24-well plates | Falcon | 351147 | |
4–18% SDS polyacrylamide gel | Bio-Rad | 4561086 | |
4% Paraformaldehyde | Thermo Fisher Scientific | AAJ19943K2 | |
5% dry milk | Bio-Rad | 170-6404 | |
7-Methylguanosine antibody | BioVision | 6655-30T | |
96-well plates | Cellstar | 655180 | |
AF647-conjugated mouse CD8 | Biolegend | 100727 | |
antibiotic and antimycotic | Gibco | 15240-062 | |
anti-His antibody | Cell Signaling | 2366 P | |
Anti-Rabit | Cell Signaling | 7074 | Dilution 1:5000 |
Anti-Rat | Cell Signaling | 7077S | Dilution 1:5000 |
Bradford assay Kit | Bio-Rad | 5000121 | |
BSA | ACROS Organics | 24040-0100 | |
BV421-conjugated mouse CD45 | Biolegend | 109831 | |
crystal violet | Sigma | C3886-100G | |
DMEM | Gibco | 11965-092 | |
Dynabeads Oligo (dT)25 | Ambion | 61002 | |
FBS | Gibco | 45015 | |
Fixable Live/Dead staining dye e780 | eBioscience | 65-0865-14 | |
Flavopiridol | Selleckchem | S1230 | |
H3k36me3 | Abcam | ab9050 | Dilution 1:2000 |
IFN-α | R&D systems | 12100-1 | |
IFN-γ | R&D systems | 485-MI-100 | |
IMDM | Gibco | 12440053 | |
Immobilon Western Chemiluminescent HRP Substrate | Millipore | WBKLS0500 | |
MojoSort Mouse CD8 T Cell Isolation Kit | Biolegend | 480007 | |
NF-κB | Cell Signaling | 8242s | Dilution 1:1000 |
PBS | Gibco | 14190-144 | |
p-NF-κB | Cell Signaling | 3033s | Dilution 1:1000 |
p-Ser2-RNAPII | Active Motif | 61083 | Dilution 1:500 |
p-Ser5-RNAPII | Active Motif | 61085 | Dilution 1:1000 |
p-STAT1 | Cell Signaling | 7649s | Dilution 1:1000 |
RiboMinu Eukaryote Kit | Ambion | A10837-08 | |
RIPA buffer | Santa Cruz Biotechnology | sc-24948 | |
RNAPII | Active Motif | 61667 | Dilution 1:1000 |
STAT1 | Cell Signaling | 9175s | Dilution 1:1000 |
TNF-α | R&D systems | 410-MT-010 | |
total H3 | Cell Signaling | 4499 | Dilution 1:2000 |
Tri reagent | Sigma | T9424 | |
Triton | Sigma | T8787-50ML | |
Tween 20 | AA Hoefer | 9005-64-5 | |
β-Actin | Cell Signaling | 12620S | Dilution 1:5000 |
β-ME | G Biosciences | BC98 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır