A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
يوفر هذا البروتوكول أدوات تجريبية لتقييم امتصاص الخلايا الكبيرة للعناصر الغذائية (الكربوهيدرات والبروتين) بواسطة الخلايا مفرطة النشاط mTORC1. يتم وصف خطوات مفصلة لتحديد امتصاص ديكستران وألبومين مصل الأبقار (BSA) المسمى بالفلورسنت.
كثرة الخلايا العصبية هي عملية داخلية محفوظة للغاية تعتمد على الأكتين تسمح بامتصاص المواد خارج الخلية ، بما في ذلك البروتينات والدهون. في الخلايا المتكاثرة ، يمكن أن يوصل كثرة الخلايا الكبيرة العناصر الغذائية خارج الخلية إلى الجسيم الليزومي ، ومعالجتها في اللبنات الأساسية للجزيئات الكبيرة. سلطت الدراسات الحديثة الضوء على اعتماد العديد من أنواع السرطان على كثرة الخلايا الكبيرة ، بما في ذلك سرطان الثدي والقولون والمستقيم والبنكرياس. يعتقد أن طفرات Ras هي الأحداث الدافعة وراء بدء كثرة الخلايا الكبيرة ، مما يؤدي إلى تنشيط العمليات الابتنائية الخلوية عبر مسار إشارات mTORC1. ومن المثير للاهتمام ، أن mTORC1 يمكن أيضا تنشيطه عن طريق كثرة الخلايا الكبيرة بشكل مستقل عن Ras. لذلك ، يمثل كثرة الخلايا الكبيرة ضعفا أيضيا يمكن الاستفادة منه لاستهداف أورام الخلايا الكبيرة عن طريق الحد من وصولها إلى العناصر الغذائية علاجيا.
في مركب التصلب الحدبي (TSC) والورم العضلي اللمفي (LAM) ، يؤدي فرط نشاط mTORC1 إلى تعزيز كثرة الخلايا الكبيرة وإعادة برمجة التمثيل الغذائي. هنا ، نصف بروتوكولا قائما على قياس التدفق الخلوي لتقييم كثرة الخلايا الكبيرة في خلايا الثدييات كميا. يتم استخدام MEFs التي تعاني من نقص TSC2 ، والتي تظهر تنشيطا شاذا ل mTORC1 وقد ثبت أنها زادت من كثرة الخلايا الكبيرة مقارنة بالخلايا التي تعبر عن TSC2. يتم تحضين الخلايا المعالجة بالمثبطات الدوائية لكثرة الخلايا الكبيرة بألبومين مصل الأبقار المسمى بالفلورسنت ، والقابل للتثبيت بالليسين ، أو 70 كيلو دالتون ديكستران ، أو ألبومين مصل الأبقار المسمى بالفلورسنت (BSA) الذي يتم فحصه بواسطة قياس التدفق الخلوي. حتى الآن ، تم تطوير تقنيات قوية قائمة على الصور لتقييم كمي كثرة الخلايا السرطانية في الخلايا السرطانية في المختبر وفي الجسم الحي. يوفر هذا التحليل تقييما كميا لكثرة الخلايا الكبيرة في ظروف تجريبية متعددة ويكمل التقنيات القائمة على الصور الحالية.
كثرة الخلايا العصبية هي عملية داخلية مخصصة لامتصاص كميات كبيرة من المواد خارج الخلية متبوعا بتكوين الماكروبينوسومات ، إما المعاد تدويرها إلى غشاء البلازما أو الاندماج مع الجسيمات الحالة لتحلل الحمولة الداخلية1،2. على الرغم من أن امتصاص البضائع غير انتقائي ، إلا أن كثرة الخلايا الكبيرة هي عملية متعددة الخطوات ، يتم تنظيمها بإحكام بواسطة Rab GTPases و Membrane Phospholipids3،4. والجدير بالذكر أن الخلايا السرطانية تستخدم كثرة الخلايا الكبيرة لاستيعاب العناصر الغذائية خارج الخلية ، بما في ذلك البروتينات والسكريات والدهون. يتم تنشيط كثرة الخلايا السرطانية في الخلايا السرطانية بواسطة الجينات المسرطنة في اتجاه مجرى Ras أو v-Src كآلية لدعم تكاثرها ، خاصة في ظل ظروف إجهاد المغذيات5،6. لذلك ، يمثل كثرة الخلايا الكبيرة نهجا علاجيا جديدا لاستهداف الخلايا السرطانية عن طريق تعطيل مسارات امتصاص المغذيات7،8.
في مركب التصلب الحدبي (TSC) والورم العضلي اللمفي (LAM) ، يؤدي فقدان الطفرات الوظيفية في TSC1 أو TSC2 إلى فرط نشاط الهدف الثديي / الميكانيكي لمركب الرابامايسين 1 (mTORC1) 9. من المعروف أن تنشيط mTORC1 الشاذ يقود إعادة برمجة التمثيل الغذائي على نطاق واسع ، بما في ذلك امتصاص الجلوكوز والجلوتامين واستخدامه ، وتخليق الحمض النووي المعزز ، وتخليق الدهون ، والالتهام الذاتي10،11. للتعويض عن هذه المتطلبات الابتنائية المتزايدة ، تزيد الخلايا مفرطة النشاط mTORC1 من امتصاص العناصر الغذائية الخارجية عن طريق كثرة الخلايا الكبيرة وتعزز التحلل الليزوزومي للشحنة الداخلية12. في العمل الأخير ، حددنا الريتانسيرين ، وهو مثبط لثنائي الجلسرين كيناز ألفا (DGKA) كعامل يمنع بشكل انتقائي تكاثر الخلايا التي تعاني من نقص TSC2 13. DGKA هو كيناز دهني يعمل على استقلاب ثنائي الجلسرين إلى حمض الفوسفاتيديك (PA) 14. PA هو جزيء رسول ثان حاسم يلعب أيضا دورا حيويا في الحفاظ على توازن غشاء الخلية. من المثير للدهشة أن الريتانسيرين يثبط بقوة كثرة الخلايا الكبيرة عن طريق إعادة برمجة استقلاب الدهون الفوسفورية في الخلايا التي تعاني من نقص TSC2. لذلك ، فإن استهداف مسار امتصاص المغذيات لكثرة الخلايا الكبيرة في الخلايا التي تعاني من نقص TSC2 قد يوفر طرقا علاجية جديدة في TSC و LAM.
يمكن أن يوفر القياس الكمي لامتصاص الخلايا الكبيرة في المختبر وفي الجسم الحي رؤى مهمة حول تنظيم تكوين الماكروبينوسوم وتسريع اكتشاف الآليات الجزيئية مع تحديد الأساليب العلاجية الجديدة2،6. حتى الآن ، تم تطوير منهجيات متعددة تحدد بشكل كاف امتصاص الخلايا الكبيرة للديكستران الفلوري في المختبر وفي الجسم الحي2،15. نصف هنا نهجا قائما على قياس التدفق الخلوي لتقييم كمية الديكستران والألبومين الداخلي بشكل مباشر في الخلايا مفرطة النشاط mTORC1 (الشكل 1). يمكن استخدام هذه الطريقة لتحليل ظروف تجريبية متعددة بالتوازي وتكمل الأساليب القائمة على الصور الحالية.
الشكل 1. سير العمل لتقييم كثرة الخلايا الكبيرة في خلايا الثدييات. يتم زرع الخلايا في صفائح من ستة آبار وتعالج لاحقا بمركبات ذات أهمية. يضاف ديكستران الفلورسنت أو BSA لمدة 60 دقيقة ، ويتم منع الامتصاص عن طريق الغسيل باستخدام PBS المثلج. يتم إصلاح الخلايا باستخدام بارافورمالدهايد ، ويتم قياس شدة التألق عن طريق قياس التدفق الخلوي. يتم تجميع الخلايا ، ويتم تحليل البيانات باستخدام البرنامج المناسب. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
1. علاج الخلايا
اليوم 1
اليوم 2
اليوم 3
2. قياس التدفق الخلوي
3. تحليل قياس التدفق الخلوي
يمنع الريتانسيرين كثرة الخلايا الكبيرة في الخلايا التي تعاني من نقص TSC2
لقد أظهرنا سابقا أن امتصاص الخلايا الكبيرة للمغذيات يزداد بمقدار ثلاثة أضعاف في الخلايا التي تعاني من نقص TSC2 مقارنة بالخلايا التي تعبر عن TSC2 16
هنا ، نصف نهجا كميا لتقييم كثرة الكثرة باستخدام قياس التدفق الخلوي. توفر هذه الطريقة قياسا دقيقا وسريعا لديكستران وألبومين البضائع الكبيرة المسمى بالفلورسنت. وصفت الدراسات السابقة بعناية مؤشر الخلايا الكبيرة للخلايا السرطانية باستخدام مناهج الفحص المجهري متحد البؤر
المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.
جائزة مؤسسة لام للتطوير الوظيفي. تم إنشاء الشكل 1 باستخدام BioRender.com. أجرت القراءة النقدية هيلير سي لام.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
DMEM | Gibco | 11965-092 | Growth media |
EIPA (amiloride) | Sigma Aldrich | A3085 | Macropinocytosis inhibitor |
FBS | R&D Systems | S11150 | Fetal Bovine Serum |
FITC-Dextran | Invitrogen | D1822 | Fluorescent polysaccharide (70kDa) |
Parafolmadehyde | Pierce | 28906 | Fixation agent |
PBS | Gibco | 10010-023 | Phosphate Buffer Saline |
Penicilin/Streptomycin | Sigma Aldrich | P4458-100ML | Cell culture antibiotics |
Phosphatidic Acid | Avanti | 840101P | Phospholipid derived from egg |
Ritanserin | Tocris | 1955 | DGKA inhibitor |
TMR-BSA | Invitrogen | A23016 | Fluorescent albumin |
Trypsin | Sigma Aldrich | 25300-054 | Dissociation agent |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved