Полимеры 2,5-дигидроксибензойной кислоты индуцируют образование сфероидов клеток млекопитающих

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Прикрепленные к подложке клетки, выращенные в двухмерной (2D) или суспензионной культуре, не могут точно воспроизвести существующие в тканях и органах межклеточные взаимодействия. Сфероиды, являясь трехмерными (3D) образованиями, более точно воспроизводят структуру органов или новообразований и демонстрируют повышенную по сравнению с 2D-культурами выживаемость, соответствующую морфологию и гипоксическое ядро, которое наблюдается в нативных опухолях in vivo. Сфероиды опухолевых клеток также являются моделями процесса метастазирования, поэтому в настоящее время сфероиды широко используют для тестирования новых противоопухолевых препаратов. Однако получение и применение 3D-культур может быть сопряжено с рядом трудностей, таких как потребность в дорогостоящих реагентах и оборудовании, низкая скорость формирования сфероидов необходимого размера и возникновение долгосрочных изменений в клеточном метаболизме, которые зависят от методик, используемых для получения сфероидов. Нами было обнаружено, что инкубирование опухолевых и нормальных клеток в присутствии нетоксичных для клеток полимеров 2,5-дигидроксибензойной кислоты (поли-2,5-ДГБК) способно индуцировать формирование 3D-структур. На основании обнаруженного эффекта был разработан новый способ быстрого получения 3D-культур, не требующий использования дополнительного оборудования, дорогостоящих реактивов и не оказывающий долговременного влияния на клеточный гомеостаз. Сфероиды, полученные по разработанной методике, представляют собой модели 3D-структур и могут быть использованы для биологических исследований межклеточных взаимодействий и скрининга фармацевтических препаратов.

Об авторах

Г. К. Рысцов

ФИЦ “Пущинский научный центр биологических исследований” РАН,
Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: gleb.8.ristsoff@gmail.com
Россия, 142290, Пущино, просп. Науки, 5

А. В. Лисов

ФИЦ “Пущинский научный центр биологических исследований” РАН,
Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН

Email: gleb.8.ristsoff@gmail.com
Россия, 142290, Пущино, просп. Науки, 5

М. Ю. Земскова

ФИЦ “Пущинский научный центр биологических исследований” РАН,
Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: gleb.8.ristsoff@gmail.com
Россия, 142290, Пущино, просп. Науки, 5

Список литературы

  1. Egeblad M., Nakazone E.S., Werb Z. // Dev. Cell. 2010. V. 18. P. 884–901. https://doi.org/10.1016/j.devcel.2010.05.012
  2. Mulholland T., McAllister M., Patek S., Flint D., Underwood M., Sim A., Edwards J., Zagnoni M. // Sci. Rep. 2018. V. 8. P. 14672. https://doi.org/10.1038/s41598-018-33055-0
  3. Lin R.Z., Chang H.Y. // Biotechnol. J. 2008. V. 3. P. 1172–1184. https://doi.org/10.1002/biot.200700228
  4. Harrison R.G., Greenman M.J., Mall P., Jackson C.M. // Anat. Rec. 1907. V. 1. P. 116–128. https://doi.org/10.1002/ar.1092340113
  5. Breslin S., O’Driscoll L. // Drug Dis. Today. 2013. V. 18. P. 240–249. https://doi.org/10.1016/j.drudis.2012.10.003
  6. Desoize B., Jardillier J. // Crit. Rev. Oncol. Hematol. 2000. V. 36. P. 193–207.
  7. Dardousis K., Voolstra C., Roengvoraphoj M., Sekandarzad A., Mesghenna S., Winkler J., Ko Y., Hescheler J., Sachinidis A. // Mol. Ther. 2007. V. 15. P. 94–102. https://doi.org/10.1038/sj.mt.6300003
  8. Ghosh S., Joshi M.B., Ivanov D., Feder-Mengus C., Spagnoli G.C., Martin I., Erne P., Resink T.J. // FEBS Lett. 2007. V. 581. P. 4523–4528. https://doi.org/10.1016/j.febslet.2007.08.038
  9. Feder-Mengus C., Ghosh S., Weber W.P., Wyler S., Zajac P., Terracciano L., Oertli D., Heberer M., Martin I., Spagnoli G., Reschner A. // Br. J. Cancer. 2007. V. 96. P. 1072–1082. https://doi.org/10.1038/sj.bjc.6603664
  10. Durand R.E. // Cancer Chemother. Pharmacol. 1990. V. 26. P. 198–204. https://doi.org/10.1007/bf02897199
  11. Bartholoma P., Reininger-Mack I.A., Zhang Z., Thielecke H., Robitzki A. // J. Biomol. Screen. 2005. V. 10. P. 705–714. https://doi.org/10.1177/1087057105277841
  12. Friedrich J., Seidel C., Ebner R., Kunz-Schughart L.A. // Nature Protoc. 2009. V. 4. P. 309–324. https://doi.org/10.1038/nprot.2008.226
  13. Kunz-Schughart L.A., Freyer J.P., Hofstaedter F., Ebner R. // J. Biomol. Screen. 2004. V. 9. P. 273–285. https://doi.org/10.1177/1087057104265040
  14. Dubessy C., Merlin J.M., Marchal C., Guillemin F. // Crit. Rev. Oncol. Hematol. 2000. V. 36. P. 179–192. https://doi.org/10.1016/s1040-8428(00)00085-8
  15. Lin R.Z., Chu W.C., Chiang C.C., Lai C.H., Chang H.Y. // Tissue Eng. Part. C Methods. 2008. V. 14. P. 197–205. https://doi.org/10.1089/ten.tec.2008.0061
  16. Steer D.L., Nigam S.K. // Am. J. Physiol. Renal. Physiol. 2004. V. 1. P. 1–7.
  17. Ivascu A., Kubbies M. // J. Biomol. Screen. 2006. V. 11. P. 922–932. https://doi.org/10.1177/1087057106292763
  18. Friedrich J., Seidel C., Ebner R., Kunz-Schughart L.A. // Nat. Protoc. 2009. V. 4. P. 309–324. https://doi.org/10.1038/nprot.2008.226
  19. Klinder A., Markhoff J., Jonitz-Heincke A., Sterna P., Salamon A., Bader R. // Exp. Ther. Med. 2019. V. 17. P. 2004–2012. https://doi.org/10.3892/etm.2019.7204
  20. Keller G.M. // Curr. Opin. Cell Biol. 1995. V. 7. P. 862–869. https://doi.org/10.1016/0955-0674(95)80071-9
  21. Kelm J.M., Timmins N.E., Brown C.J., Fussenegger M., Nielsen L.K. // Biotechnol. Bioeng. 2003. V. 83. P. 173–180. https://doi.org/10.1002/bit.10655
  22. Kurosawa H. // J. Biosci. Bioeng. 2007. V. 3. P. 389–398. https://doi.org/10.1263/jbb.103.389
  23. Timmins N.E., Nielsen L.K. // Methods Mol. Med. 2007. V. 140. P. 141–151. https://doi.org/10.1007/978-1-59745-443-8_8
  24. Kim J.B. // Semin. Cancer Biol. 2005. V. 5. P. 365–377. https://doi.org/10.1016/j.semcancer.2005.05.002
  25. Barrila J., Radtke A.L., Crabbé A., Sarker S.F., Herbst-Kralovetz M.M., Ott C.M., Nickerson C.A. // Nat. Rev. Microbiol. 2010. V. 8. P. 791–801. https://doi.org/10.1038/nrmicro2423
  26. Lin R.Z., Chang H.Y. // Biotechnol. J. 2008. V. 3. P. 1172–1184. https://doi.org/10.1002/biot.200700228
  27. Lü W.D., Zhang L., Wu C.L., Liu Z.G., Lei G.Y., Liu J., Gao W., Hu Y.R. // PLoS One. 2014. V. 9. P. e103672. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0103672
  28. Hughes C.S., Postovit L.M., Lajoie G.A. // Proteomics. 2010. V. 10. P. 1886–1890. https://doi.org/10.1002/pmic.200900758
  29. Porzionato A., Stocco E., Barbon S., Grandi F., Macchi V., De Caro R. // Int. J. Mol. Sci. 2018. V. 19. P. 4117. https://doi.org/10.3390/ijms19124117
  30. Nath S., Devi G.R. // Pharmacol. Ther. 2016. V. 163. P. 94–108. https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2016.03.013
  31. Sodunke T.R., Turner K.K., Caldwell S.A., McBride K.W., Reginato M.J., Noh H.M. // Biomaterials. 2007. V. 28. P. 4006–4016.
  32. Zaki M.Y.W., Shetty S., Wilkinson A.L., Patten D.A., Oakley F., Reeves H. // J. Vis. Exp. 2021. V. 175. P. e62868. https://doi.org/10.3791/62868
  33. Sourla A., Doillon C., Koutsilieris M. // Anticancer Res. 1996. V. 16. P. 2773–2780.
  34. Jiang T., Munguia-Lopez J.G., Flores-Torres S., Grant J., Vijayakumar S., De Leon-Rodriguez A., Kinsella M.J. // Sci. Rep. 2017. V. 7. P. 4575. https://doi.org/10.1038/s41598-017-04691-9
  35. Lisov A., Vrublevskaya V., Lisova Z., Leontievsky A., Morenkov O. // Viruses. 2015. V. 7. P. 5343–5360. https://doi.org/10.3390/v7102878
  36. Edmondson R., Broglie J.J., Adcock A.F., Yang L. // Assay Drug Dev. Technol. 2014. V. 12. P. 207–218. https://doi.org/10.1089/adt.2014.573
  37. Lin R.Z., Chang H.Y. // Biotechnol. J. 2008. V. 3. P. 1172–1184. https://doi.org/10.1002/biot.200700228
  38. Benien P., Swami A. // Future Oncol. 2014. V. 10. P. 1311–1327. https://doi.org/10.2217/fon.13.274
  39. Archibald M., Pritchard T., Nehoff H., Rosengren R.J., Greish K., Taurin S. // Int. J. Nanomed. 2016. V. 11. P. 179–200. https://doi.org/10.2147/IJN.S97286
  40. Roberts G.C., Morris P.G., Moss M.A., Maltby S.L., Palmer C.A., Nash C.E., Smart E., Holliday D.L., Speirs V. // PLoS One. 2016. V. 11. e0157004. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0157004
  41. Takir G.G., Debelec-Butuner B., Korkmaz K.S. // Proceedings. 2018. V. 2. P. 1555. https://doi.org/10.3390/proceedings2251555
  42. Kim C.J., Terado T., Tambe Y., Mukaisho K., Sugihara H., Kawauchi A., Inoue H. // Int. J. Oncol. 2018. V. 52. P. 231–240. https://doi.org/10.3892/ijo.2017.4194
  43. Zhao L., Xiu J., Liu Y., Zhang T., Pan W., Zheng X., Zhang X. // Sci. Rep. 2019. V. 9. P. 19717. https://doi.org/10.1038/s41598-019-56241-0
  44. Froehlich K., Haeger J.D., Heger J., Pastuschek J., Photini S.M., Yan Y., Lupp A., Pfarrer C., Mrowka R., Schleußner E., Markert U.R., Schmidt A. // J. Mammary Gland Biol. Neoplasia. 2016. V. 21. P. 89–98. https://doi.org/10.1007/s10911-016-9359-2
  45. Rodríguez C.E., Reidel S.I., Bal de Kier Joffé E.D., Jasnis M.A., Fiszman G.L. // PLoS One. 2015. V. 10. P. e0137920. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0137920
  46. Djordjevic B., Lange C.S. // Acta Oncol. 2006. V. 45. P. 412–420. https://doi.org/10.1080/02841860500520743
  47. Kim H., Phung Y., Ho M. // PLoS One. 2012. V. 7. e39556. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0039556
  48. Betson M., Lozano E., Zhang J., Braga V.M. // J. Biol. Chem. 2002. V. 277. P. 36962–36969. https://doi.org/10.1074/jbc.m207358200
  49. Troitskaya O., Novak D., Nushtaeva A., Savinkova M., Varlamov M., Ermakov M., Richter V., Koval O. // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. P. 12937. https://doi.org/10.3390/ijms222312937
  50. Kitajima D., Kasamatsu A., Nakashima D., Miyamoto I., Kimura Y., Endo-Sakamoto Y., Shiiba M., Tanzawa H., Uzawa K. // Oncology Lett. 2018. V. 15. P. 7237–7242. https://doi.org/10.3892/ol.2018.8212
  51. Fukuhara S., Sako K., Noda K., Nagao K., Miura K., Mochizuki N. // Exp. Mol. Med. 2009. V. 41. P. 133–139. https://doi.org/10.3858/emm.2009.41.3.016
  52. Weinberg F., Han M.K.L, Dahmke I.N., Del Campo A., de Jonge N. // PLoS One. 2020. V. 15. P. e0234430. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0234430
  53. Singh A., Winterbottom E., Daar I.O. // Front. Biosci. (Landmark Ed). 2012. V. 17. P. 473–497. https://doi.org/10.2741/3939
  54. Godoy-Parejo C., Deng C., Liu W., Chen G. // Stem. Cells. 2019. V. 37. P. 1030–1041. https://doi.org/10.1002/stem.3026
  55. Cockburn J.G., Richardson D.S., Gujral T.S., Mulligan L.M. // J. Clin. Endocrinol. Metab. 2010. V. 95. P. 342–346. https://doi.org/10.1210/jc.2010-0771
  56. Henry C., Hacker N., Ford C. // Oncotarget. 2017. V. 8. P. 112727–112738. https://doi.org/10.18632/oncotarget.22559
  57. Shin W.S., Park M.K., Lee Y.H., Kim K.W., Lee H., Lee S.T. // Cancer Sci. 2020. V. 111. P. 3292–3302. https://doi.org/10.1111/cas.14568
  58. Chiasson-MacKenzie C., McClatchey A.I. // Cold Spring. Harb. Perspect. Biol. 2018. V. 10. P. a029215. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a029215
  59. Kim Y.B., Nikoulina S.E., Ciaraldi T.P., Henry R.R., Kahn B.B. // J. Clin. Invest. 1999. V. 104. P. 733–741. https://doi.org/10.1172/JCI6928
  60. Mackenzie R., Elliott B. // Diabetes Metab. Syndr. Obes. 2014. V. 7. P. 55–64. https://doi.org/10.2147/DMSO.S48260
  61. Li G., Ji X.D., Gao H., Zhao J.S., Xu J.F., Sun Z.J., Deng Y.Z., Shi S., Feng Y.X., Zhu Y.Q., Wang T., Li J.J., Xie D. // Nat. Commun. 2012. V. 3. P. 667. https://doi.org/10.1038/ncomms1675
  62. Akasov R., Gileva A., Zaytseva-Zotova D., Burov S., Chevalot I., Guedon E., Markvicheva E. // Biotechnol. Lett. 2017. V. 39. P. 45–53.
  63. Buckley C.D., Pilling D., Henriquez N.V., Parsonage G., Threlfall K., Scheel-Toellner D., Simmons D.L., Akbar A.N., Lord J.M., Salmon M. // Nature. 1999. V. 397. P. 534–539. https://doi.org/10.1038/17409
  64. Kang I.C., Kim D.S., Jang Y., Chung K.H. // Biochem. Bioph. Res. Comm. 2000. V. 275. P. 169–173. https://doi.org/10.1006/bbrc.2000.3130
  65. Ritchie C.K., Giordano A., Khalili K. // J. Cell Physiol. 2000. V. 184. P. 214–221. https://doi.org/10.1002/1097-4652(200008)184:2%3C214: :aid-jcp9%3E3.0.co;2-z
  66. Anuradh, C., Kanno S., Hirano S. // Cell Biol. Toxicol. 2000. V. 16. P. 275–283. https://doi.org/10.1023/a:1026758429238
  67. Рысцов Г.К., Лисов А.В., Земскова М.Ю. // Патент RU 2742689 C1, 2021.

Дополнительные файлы


© Г.К. Рысцов, А.В. Лисов, М.Ю. Земскова, 2022