Исследование экспрессии цитокинов при подкожной имплантации онкогенных и неонкогенных миллипоровых фильтров

Background. Clarification of the mechanisms of carcinogenesis induced by foreign bodies is one of the urgent problems of modern oncology. This is due to the fact that there is a relationship between the processes of inflammation and carcinogenesis. Today, there is no doubt the fact that cytokines and signal molecules in the focus of inflammation (products of inflammation) can contribute to the initiation of carcinogenesis, as well as stimulate tumor progression. In the case of carcinogenesis induced by foreign bodies, the key issue is understanding the differences in the body’s response to the implantation of foreign bodies that can cause tumor formation and do not have this ability. One of the phenomena of this type of carcinogenesis is the occurrence of sarcoma after the subcutaneous implantation in mice of hydrophilic millipore filters with a pore diameter not exceeding 0.1 μm and the inability to induce tumors of one’s with a pore diameter greater than or equal to 0.22 μm.The objective of our work was to study the differences between oncogenic and non-oncogenic filters at the molecular level.Materials and methods. Reverse transcription polymerase chain reaction method was used to study the expression of a number of cytokines that are products of macrophage cells that live on the surface of implanted filters and in the surrounding capsule. Filters with pore diameters of 0.025 μm (carcinogenic) and 0.45 μm (non-carcinogenic) were compared in 8, 35 days and 5.5 months after implantation.Results and conclusion. After 8 days we observed significant (p <0.01) excess of expression of two cytokines interleukin 1β (IL-1β) by cells around oncogenic filters (with pore of 0.025 μm) compared to non-oncogenic one’s (with pore of 0.45 μm) After 35 days, significant (p <0.01) excess of expression of IL-1β, Tnf-α, iNOS (induced nitric oxide synthase), and IL-6 by cells around the oncogenic filters (0.025 μm) compared to non-oncogenic one’s (0.45 μm) was observed. There was no quantitative difference in the expression of Nf-κB1 and Nf-κB2 (nuclear factor κ-B1, κ-B2), Tgf-β (transforming growth factor β), IL-10. After 5.5 months the expression of IL-1β by cells on oncogenic filters was still significant; for Tnf-α, iNOS, IL-6 and IL-10 there was no practically difference in expression. For Nf-κB1 and Nf-κB2, Tgf-β and COX-2 (cyclooxygenase 2) the difference was significant, cells on non-oncogenic filters are expressed more then on oncogenic one’s.Введение. Выяснение механизмов канцерогенеза, индуцируемого инородными телами, – одна из актуальных проблем современной онкологии. Это обусловлено тем, что есть взаимосвязь между процессами воспаления и канцерогенеза. Сегодня уже не вызывает сомнений факт, что цитокины и сигнальные молекулы в очаге воспаления (продукты воспаления) могут способствовать инициации канцерогенеза, а также стимулировать опухолевую прогрессию. В случае канцерогенеза, индуцированного инородными телами, ключевым вопросом является понимание различий в реакции организма на имплантацию инородных тел, способных вызывать образование опухоли и не обладающих этой способностью. Феномен данного вида канцерогенеза заключается в возникновении сарком при подкожной имплантации мышам гидрофильных миллипоровых фильтров с диаметром пор, не превышающим 0,1 мкм, и неспособности индуцировать опухоли фильтров с диаметром пор, превышающим или равным 0,22 мкм.Цель исследования – изучение различий между опухолеродными и неопухолеродными фильтрами на молекулярном уровне.Материалы и методы. Методом полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией в реальном времени оценивали экспрессию генов различных цитокинов – продуктов клеток макрофагального происхождения, обитающих на поверхности имплантированных фильтров и в окружающей их капсуле. Сравнивали фильтры с диаметрами пор 0,025 мкм (канцерогенные) и 0,45 мкм (неканцерогенные) на сроках 8, 35 и 160 сут (5,5 мес) с момента имплантации.Результаты и заключение. Через 8 сут мы получили достоверное (р <0,01) превышение экспрессии гена цитокина интерлейкина 1β (IL-1β) клетками вокруг канцерогенных фильтров с порами 0,025 мкм по сравнению с неканцерогенными фильтрами с порами 0,45 мкм. Через 35 дней показано достоверное (p <0,01) превышение экспрессии IL-1β, Tnf-α (фактора некроза опухоли α), iNOS (индуцируемой синтазы оксида азота) и IL-6 клетками вокруг фильтров 0,025 мкм по сравнению с 0,45 мкм. Количественной разницы в экспрессии Nf-κB1 и Nf-κB2 (транскрипционного фактора κ-В1 и κ-В2), Tgf-β (трансформирующего фактора роста β) и IL-10 не обнаружено. Через 5,5 мес превышение экспрессии IL-1β клетками на 0,025‑фильтрах по‑прежнему значимо. Для генов Tnf-α, iNOS, IL-6 и IL-10 разницы в экспрессии практически нет; для генов Nf-κB1 и Nf-κB2 и Tgf-β и COX-2 (циклооксигеназы 2) разница значима, при этом экспрессия этих генов была в клетках на неонкогенных фильтрах (0,45 мкм) выше, чем на онкогенных (0,025 мкм)

Chemical, Physical and Biological Triggers of Evolutionary Conserved Bcl-xL-Mediated Apoptosis

Background: The evidence that pan-Bcl-2 or Bcl-xL-specific inhibitors prematurely kill virus-infected or RNA/DNA-transfected cells provides rationale for investigating these apoptotic inducers further. We hypothesized that not only invasive RNA or DNA (biological factors) but also DNA/RNA-damaging chemical or physical factors could trigger apoptosis that have been sensitized with pan-Bcl-2 or Bcl-xL-specific agents; Methods: We tested chemical and physical factors plus Bcl-xL-specific inhibitor A-1155463 in cells of various origins and the small roundworms (C. elegans); Results: We show that combination of a A-1155463 along with a DNA-damaging agent, 4-nitroquinoline-1-oxide (4NQO), prematurely kills cells of various origins as well as C. elegans. The synergistic effect is p53-dependent and associated with the release of Bad and Bax from Bcl-xL, which trigger mitochondrial outer membrane permeabilization. Furthermore, we found that combining Bcl-xL-specific inhibitors with various chemical compounds or physical insults also induced cell death; Conclusions: Thus, we were able to identify several biological, chemical and physical triggers of the evolutionarily conserved Bcl-xL-mediated apoptotic pathway, shedding light on strategies and targets for novel drug development

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ МЕЖДУ ЦИРКАДНЫМ РИТМОМ И ЛЕКАРСТВЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ НА ПРИМЕРЕ КЛЕТОЧНЫХ ЛИНИЙ РАКА МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

10 % of genome mRNA expression is rhythmic and these 24-hrs rhythms are under control of the circadian clock. Epidemiologic studies have revealed a clear link between the disruption of circadian rhythms and cancer development in humans. Growing evidence shows that circadian disruption is associated with development of malignant tumors, including breast cancer. Aim of this study was to investigate: the expression of circadian clock genes in human mammary epithelial cell line MCF10A and breast cancer cell lines MCF-7, ZR-75-1, BT-474 and if the multidrug resistance phenotype of cancer cells is associated with changes in circadian clock genes expression. We have found that Per1 expression significantly reduced in cancer cells. No correlation was detected between the expression of circadian clock genes and cancer breast cell lines drug resistance. Interestingly, the expression of Bmal1, Per1 and Cry1 were increased in multi-drug resistant MCF-7_D cells compare with the parent cells MCF-7 cells, however, if these changes in the expression contribute to the drug-resistance or not is not clear. These results argue for further study.Белки циркадных ритмов контролируют транскрипцию около 10 % генов клетки, вызывая ритмичность экспрессии так называемых clock-контролируемых генов в течение цикла приблизительно в 24 ч. Эпидемиологические исследования подтверждают существование связи между нарушениями циркадных ритмов и развитием злокачественных опухолей, в том числе и рака молочной железы. Задачей настоящего исследования было на примере клеточных линий рака молочной железы человека MCF-7, ZR-75-1 и BT-474 определить, существуют ли различия в уровне экспрессии генов циркадного ритма в сравнении с линией условно нормальных эпителиальных клеток молочной железы MCF10A; а также выяснить, возможна ли корреляция между уровнем экспрессии циркадных генов в клетках рака молочной железы и их устойчивостью к противоопухолевым соединениям. В работе показано существенное снижение уровня экспрессии циркадного гена Per1 в опухолевых линиях. Однако предположение о возможном влиянии Per1 на устойчивость к противоопухолевым соединениям статистически не подтвердилось. Интересно, что при установлении фенотипа множественной лекарственной устойчивости в опухолевой клеточной сублинии MCF-7_D отмечается повышение уровня экспрессии Bmal1, Per1 и Cry1. Однако возможная связь между уровнем циркадных генов и устойчивостью к противоопухолевым соединениям не очевидна. Результаты этих пилотных экспериментов требуют дальнейших подтверждений

Таргетная жидкостная биопсия посредством «обогащенной» полимеразной цепной реакции и анализа плавления ДНК

Objective: to evaluate the possibility of using a highly sensitive method of “enriched” polymerase chain reaction followed by DNA melting analysis (PCR-DMA) for target liquid biopsy of cancer patients.Materials and methods. The “enriched” PCR-DMA was used for mutation scanning of KRAS (codons 12 and 13) in tumor and blood plasma of 20 patients with colorectal cancer.Results. Activated oncogene was found in tumor tissue of 16 patients and in blood plasma of 5 patients (confirmed by sequencing). Mutant KRAS alleles were also found in tumor and plasma of another 2 patients, but in very low concentrations that did not allow their validation by Sanger sequencing. Thus, in our study the target liquid biopsy was successful in ~35 % patients. Since the plasma tests were carried out after repeated medical procedures causing mass death of tumor cells, the actual efficiency of this approach may appear significantly higher.Цель исследования – оценка возможности применения высокочувствительного метода «обогащенной» полимеразной цепной реакции c последующим анализом плавления ДНК (DNA melting analysis) (ПЦР-DMA) для таргетной жидкостной биопсии у онкологических больных.Материалы и методы. Метод ПЦР-DMA использовали для мутационного сканирования онкогена KRAS (кодоны 12 и 13) в опухолевой ткани и в плазме крови 20 больных колоректальным раком.Результаты. Активированный онкоген обнаружен у 16 больных в самой опухоли и у 5 из них – в плазме крови (подтверждено секвенированием). В опухоли и плазме крови еще 2 больных при «обогащенной» ПЦР-DMA выявлено присутствие мутантных аллелей, но в крайне низкой концентрации, не позволявшей их идентифицировать методом Сэнгера. Таким образом, таргетная жидкостная биопсия в предлагаемом варианте оказалась успешной у 7 (~35 %) из 20 исследованных больных. С учетом того факта, что анализ плазмы крови пациентов проводили после многократных лечебных процедур, вызывающих массовую гибель опухолевых клеток, реальная эффективность данного метода может оказаться существенно выше

From multiply active natural product to candidate drug? Antibacterial (and other) minor groove binders for DNA

Natural products that bind to DNA in the minor groove are valuable templates for drug design. Examples include distamycin, netropsin, duocarmycin and anthramycin. Anticancer and anti-infective drugs feature strongly amongst their derivatives. The structures and activities of chemotypes with various therapeutic actions are discussed in the context of the broader field of therapeutically active minor groove binders. The evolution of a series of exceptionally potent and nontoxic antibacterial compounds is discussed using the general design principle of introducing additional hydrophobicity into the distamycin template to increase the strength of binding to DNA. As well as potent antibacterial compounds, antifungal and antiparasitic compounds with exceptional cellular activity against trypanosomes have been identified. Possible mechanisms of action including gene regulation and topoisomerase inhibition are discussed with the need in mind to understand selective toxicity in the series to support future drug discovery

Differences in the profile of cytokine expression induced by implantation of oncogenic and non-oncogenic millipore filters

Background. Clarification of the mechanisms of carcinogenesis induced by foreign bodies is one of the urgent problems of modern oncology. This is due to the fact that there is a relationship between the processes of inflammation and carcinogenesis. Today, there is no doubt the fact that cytokines and signal molecules in the focus of inflammation (products of inflammation) can contribute to the initiation of carcinogenesis, as well as stimulate tumor progression. In the case of carcinogenesis induced by foreign bodies, the key issue is understanding the differences in the body’s response to the implantation of foreign bodies that can cause tumor formation and do not have this ability. One of the phenomena of this type of carcinogenesis is the occurrence of sarcoma after the subcutaneous implantation in mice of hydrophilic millipore filters with a pore diameter not exceeding 0.1 μm and the inability to induce tumors of one’s with a pore diameter greater than or equal to 0.22 μm.The objective of our work was to study the differences between oncogenic and non-oncogenic filters at the molecular level.Materials and methods. Reverse transcription polymerase chain reaction method was used to study the expression of a number of cytokines that are products of macrophage cells that live on the surface of implanted filters and in the surrounding capsule. Filters with pore diameters of 0.025 μm (carcinogenic) and 0.45 μm (non-carcinogenic) were compared in 8, 35 days and 5.5 months after implantation.Results and conclusion. After 8 days we observed significant (p <0.01) excess of expression of two cytokines interleukin 1β (IL-1β) by cells around oncogenic filters (with pore of 0.025 μm) compared to non-oncogenic one’s (with pore of 0.45 μm) After 35 days, significant (p <0.01) excess of expression of IL-1β, Tnf-α, iNOS (induced nitric oxide synthase), and IL-6 by cells around the oncogenic filters (0.025 μm) compared to non-oncogenic one’s (0.45 μm) was observed. There was no quantitative difference in the expression of Nf-κB1 and Nf-κB2 (nuclear factor κ-B1, κ-B2), Tgf-β (transforming growth factor β), IL-10. After 5.5 months the expression of IL-1β by cells on oncogenic filters was still significant; for Tnf-α, iNOS, IL-6 and IL-10 there was no practically difference in expression. For Nf-κB1 and Nf-κB2, Tgf-β and COX-2 (cyclooxygenase 2) the difference was significant, cells on non-oncogenic filters are expressed more then on oncogenic one’s