Genomic and proteomic analysis of chemoresistance in breast cancer cell lines: MCF-7 and MDA-MB-231

Abstract

Bu çalışmada, 6 tekrarlı ardışık düşük doz (1 mikromolar) ilaç muamelesini takiben yüksek doz (30 mikromolar) ilaç verilerek, MCF-7/R6 ve MDA-MB-231/R2 olarak adlandırılan sisplatine dirençli adenokarsinom hücre hattı oluşturulmuş ve 48 saat sonunda 30 mikromolar ilaç verilerek apoptotik cevaba bakılmış ve kemoresistans durumu değerlendirilmiştir.Microarray çalışması için RNA izole edilmiş, analiz için 48000 gen probu (Illumina Human WG-6 BeadChip) kullanılmıştır. Gen ekspresyon verileri MATLAB 2009 kullanılarak analiz edilmiş ve fark gösteren genler belirlenmiş ve ilaç resistant mekanizmalarını anlamak için proteomik analiz yapılmıştır.Verilerimiz ışığında ilaca dirençliliğin oluşmasını sağlayan GSTP1 ve ABCB6 gibi markör genlerin transkripsiyonlarının MCF-7/R6 hücrelerinde arttığı görülmüştür. Kendiliğinden dirençli olan: MDA-MB-231 ve sonradan dirençli olan MCF-7/R6 hücreleri NF-kappa-B yolağını aktive etmede benzer fakat MAPK yolağında ise farklı davranmışlardır. MCF-7/R6 hücreleri NF-kappa-B yolağını p50 alt birimi ile aktive etmekle birlikte Foxo3a transkripsiyon faktörünü çekirdeğe geçişini sağlamıştır.Hücre ölümü, Foxo ailesi ve MAPK seviyelerinden sorumlu olan genler, MCF-7/R6 ve MDA-MB-231/R2 hücrelerinde protein seviyesinde de anlamlı bir şekilde değişmiştir. Transkripsiyon faktörü olan Foxo1 ve Foxo3a fosforilasyon seviyelerindeki değişim MCF-7/R6 hücrelerinin apoptosise olan rezistantını göstermektedir. Hücre döngüsü, tumor baskılayıcı, ve östrojen reseptör seviyelerinin MCF-7/R6 hücrelerinde değiştiği görülmüştür.Datalarımız açık olarak farklı rolleri olan kemoresistant mekanizmasına müteakip birçok protein ve yolak teşhis etmiştir. Bu bilgiler klinikte kullanılmak üzere doğrulanabilir.

In this study, cisplatin-resistant adenocarcinoma breast cancer cell lines, labeled MCF-7/R6 and MDA-MB-231/R2 were established by 6 replicative sequential treatment of low doses (1 micromolar) over high doses (30 micromolar) of cisplatin and chemoresistance was evaluated as apoptotic response to 30 micromolar cisplatin for 48 hours. Throughout the study parental cells were used as control.RNA was isolated to conduct microarray study to analyze 48000 gene probes (Illumina Human WG-6 BeadChip). Gene expression data was analyzed by MATLAB 2009 and identification of differentially expressed genes were further studied by proteomic analysis to understand the drug resistance mechanisms.Our data indicated that transcription of drug resistant marker genes, such as GSTP1 and ABCB6 were upregulated in MCF-7/R6 cell line. Both intrinsically resistant cell line: MDA-MB-231 and acquired resistant cell line: MCF-7/R6 were similar in activating NF- kappa-B pathway but not MAP kinase pathway. In MCF-7/R6 cell line NF-kappa-B pathway was transactivated through p50 subunit, as well as translocation of Foxo3a transcription factor into the nucleus.Genes responsible for cell death, Foxo family and MAPK levels were found to change significantly at protein and genetic level in MCF-7/R6 and MDA-MB-231/R2 cells. Phosphorylation levels in transcription factor Foxo1 and Foxo3a were found to change MCF-7/R6 cells, indicating resistance to apoptosis. Moreover, cell cycle, tumor suppressor and estrogen receptor levels were found to be altered in MCF-7/R6 cell line.Our data clearly identify several proteins and pathways which have distinct roles in chemoresistance mechanism. This knowledge can be further validated in a clinical setting.