Tohtori Maho Yokoyama, Ph.D.Tohtori Maho Yokoyaman kirjoittama Tohtori Yokoyama Maho Yokoyaman kirjoittama Katselmus, jonka on toimittanut: M.Sc. Näitä solulinjoja käytetään laajalti laboratoriossa, syövän tutkimisesta mahdollisten uusien hoitomuotojen testaamiseen.

Image Credits: Evgeniy Kalinovskiy / .com

Ovatko kaikki solut samanlaisia?

Isogeenisellä tarkoitetaan populaatiota, jolla on olennaisesti identtiset geenit. On olemassa tekniikoita, joilla voidaan muuttaa solujen DNA:ta, ja tätä voidaan sitten käyttää sairauden mallina. Esimerkiksi syöpäsoluissa on usein muutoksia niiden DNA:ssa, ja näin tämä voidaan kopioida isogeeniseen solulinjaan.

Kyky muuttaa DNA:ta tarkoittaa, että on mahdollista saada kaksi isogeenistä solulinjaa: toinen, jossa on syövän kehittymiseen liittyvät muutokset, ja toinen, jossa ei ole näitä muutoksia. Tämä helpottaa vertailua, sillä voi olla vaikeaa löytää sukua olevia soluja, jotka ilmentävät geenejä samalla tavalla.

Miten niitä käytetään?

Geenien ilmentymisen sääteleminen solulinjoissa

Liu ja kumppanit kehittivät järjestelmän, jossa kiinnostaville geeneille spesifisiä sinkkisormiproteiinien transkriptiotekijöitä käytettiin geenien ilmentymisen indusoimiseen kohdesoluissa. Tällä järjestelmällä on korkea spesifisyys, joten todennäköisyys sille, että sinkkisormiproteiini-transkriptiotekijä vaikuttaa muihin geeneihin, on pieni. Sinkkisormiproteiini-transkriptiotekijän ilmentyminen voidaan myös tehdä indusoitavaksi, jolloin voidaan kontrolloida, milloin kiinnostava geeni aktivoituu.

Tekijät ottivat kohteeksi ihmisen lisäkilpirauhashormonireseptori 1:n (PTHR1), joka on G-proteiiniin kytkeytyvä reseptori, jolla on rooli kalsiumin homeostaasissa ja luun aineenvaihdunnassa. Tunnistettiin sinkkisormiproteiinin transkriptiotekijä, joka kohdistuu PTHR1:een, ja sitä käytettiin sen ilmentymisen indusoimiseen HEK293-soluissa, jotka eivät normaalisti ilmentäisi PTHR1:tä.

Kun sinkkisormiproteiinin transkriptiotekijä indusoitiin, HEK293-solut alkoivat ilmentää PTHR1:tä. Ekspressoidun PTHR1:n aktiivisuus vahvistettiin solujen tuottaman cAMP:n määrän lisääntymisellä. Tämän jälkeen kirjoittajat käyttivät tunnettuja PTHR1-ligandeja, ja tämä johti cAMP-tasojen vähenemiseen, mikä osoitti, että sen toiminta oli vähentynyt. Kirjoittajat päättelivät, että tätä lähestymistapaa voidaan käyttää mahdollisten terapeuttisten yhdisteiden vaikutusten tutkimiseen kohdegeeneihin.

DNA-virheenkorjauksen puutteen tutkiminen

DNA:n replikaation aikana tapahtuvat virheet voivat johtaa DNA:ssa tapahtuviin muutoksiin, mukaan lukien yksittäisten emästen epäsopivuudet, emästen modifikaatiot ja pienet insertio-deleetio-ilmukat. Näiden virheiden vaikutusten torjumiseksi soluissa on DNA-virheiden korjausjärjestelmiä. Nämä DNA-virheenkorjausjärjestelmät voivat kuitenkin vioittua, jolloin nämä DNA-muutokset säilyvät ja voivat johtaa syöpään. Itse asiassa on arvioitu, että jopa 20 prosentilla kiinteistä kasvaimista ja hematologisista syövistä on DNA-virheenkorjausjärjestelmän puutteita.

Bailis ja kumppanit johtivat isogeenisen solulinjajärjestelmän DNA-virheenkorjausjärjestelmien puutteiden tutkimiseksi. Tutkimuksessa kirjoittajat käyttivät indusoitavaa lyhyttä hiusneula-RNA:ta (shRNA, short hairpin RNA) estääkseen DNA-virheenkorjausjärjestelmään kuuluvan MLH1-geenin ilmentymisen. Kun shRNA:ta indusoidaan, se estää MLH1:n ilmentymisen, jolloin se inaktivoituu. Koska shRNA on indusoitavissa, tämä antoi kirjoittajille mahdollisuuden tutkia eroja, joita havaittiin, kun MLH1 oli aktiivinen verrattuna siihen, kun se oli inaktiivinen.

Yksi muutokseksi kirjoittajat havaitsivat mikrosatelliitti-instabiliteetin indusoitumisen soluissa, kun MLH1 oli inaktiivinen. Mikrosatelliitti-instabiilisuus on toinen muutos DNA:ssa, jossa toistuvat nukleotidisekvenssit joko lisääntyvät tai häviävät, ja kirjoittajat havaitsivat 1-3 nukleotidin siirtymiä BAT-26-monononukleotidien toistossa. Tämä ei kuitenkaan muuttanut solulinjojen globaalia geeniekspressiomallia.

Prediktiivisten syöpäbiomarkkereiden löytäminen

Syöpäbiologiassa ennakoivat biomarkkerit antavat tietoa hoidon vaikutuksesta. Haagensen ja kumppanit hyödynsivät isogeenisiä solulinjoja etsiessään mahdollisia ennustavia biomarkkereita vasteena neljälle terapeuttiselle lääkkeelle.

Tekijät havaitsivat, että vaste vaihteli sen mukaan, miten soluja kasvatettiin. Esimerkiksi 2D-viljelyssä he havaitsivat, että KRAS+/- ja PIK3CA+/- solut olivat herkempiä MEK:n estäjille kuin niiden isogeeniset emosolut tai muut mutantit. Kuitenkin 3D-järjestelmässä KRASG13D/- ja PIK3CAE545K/- ksenotransplantaatit olivat herkkiä yhdelle MEK:n estäjistä, mutta vanhemmista soluista johdetut ”kasvaimet” eivät olleet lainkaan herkkiä.

Tämä osoittaa, että isogeenisiä solulinjoja käyttämällä MEK:n estäjien vasteeseen eivät vaikuta ainoastaan KRAS:n ja PIK3CA:n mutaatiot vaan myös se, miten näitä soluja kasvatetaan.

Lisälukemista

• Kaikki soluviljelysisällöt
• Yleisiä ongelmia soluviljelyssä
• Kuinka luoda stabiileja solulinjoja
• HEK293-solut: Applications and Advantages
• What is Micropatterning?

Sitaatit