MDA-MB-231 kanser hücrelerinin çoğalması üzerine malign meme dokusu stromal hücrelerinin etkisi ve miRNA ilişkisi

Abstract

RNA interferans (RNAi) mekanizması aracılığıyla gen ve protein ekspresyonunu düzenleyen mikroRNA'lar (miRNA) protein kodlamayan endojen RNA'lardır. miRNA'lar hücre çoğalması, farklılaşma ve apoptozu da içeren çeşitli biyolojik fonksiyonlarla ilişkilidirler. Bu nedenle kanseri de içine alan çeşitli hastalıklarda önemli rol oynarlar. Onkogen ya da tümör baskılayıcı olarak işlev görebilen miRNA'ların karsinogenezde de önemli rol oynadığı bilinmektedir. Son yıllarda, tümör mikroçevresinde bulunan stromal hücrelerin tümörle ilişkili hücrelere benzer özellik kazandıkları bildirilmiştir. Ayrıca, tümör mikroçevresinden salgılanan inflamatuar sinyallerin tümör büyümesini ve sürekliliğini teşvik ettiği düşünülmektedir.Kanserlerin moleküler temelinin daha iyi anlaşılması ile yeni belirteçlerin keşfedilmesini sağlamak, prognozunu belirlemek ve sonuç olarak yeni tedavi yaklaşımları geliştirmek amacıyla miRNA'ların fonksiyonlarının ayrıntılı olarak incelenmesi gerekmektedir. Bu nedenlerle, gerçekleştirilen çalışmada kanser hücreleri ile sağlıklı ve malign meme dokusundan elde edilen stromal hücrelerin ortak kültürlerinde birbirleri üzerine gösterdiği etkiler ve bu olası etkilerde miRNA'ların rolünü araştırmayı amaçladık.Bu amaçla, sağlıklı ve malign meme dokularından enzimatik sindirme yöntemiyle stromal hücreler izole edildikten sonra uygun koşullarda kültüre edildi. Sonrasında bu hücrelerin akım sitometri aygıtı ve farklılaştırma çalışmaları ile karakterizasyon işlemleri gerçekleştirildi. İmmunofenotipik özellikleri belirlenen sağlıklı ve malign meme dokusundan elde edilen stromal hücreler kanser hücre hattı ile yarı geçirgen membranlar (insert; ara bölüm) aracılığıyla ortak-kültüre edildi. Ortak-kültür sonrası deney gruplarının çoğalım kapasiteleri WST-1 testi ile değerlendirildi, ek olarak hücrelerin miRNA'ları izole edilip cDNA'ları sentezlendi ve meme kanserine özel miRNA'lar (miR-27, miR-17-5p, miR-21, miR-10b, miR-373, miR-520c, let7, mir-200) ve bu miRNA'lar ile ilişkilendirilen genlerin ifade seviyeleri gerçek zamanlı PCR ile kantitatif olarak belirlendi. Ayrıca kültür sonrasında süpernatantlara salınan bazı sitokin ve kemokinlerin (IL-6, IL-1β, IL-8) seviyelerini belirlemek amacıyla ELISA yöntemi uygulandı.Gerçekleştirilen deneyler neticesinde malign stromal hücrelerin ortak kültür sonrasında kanser hücrelerinin çoğalım kapasitelerini arttırdığını saptadık. Ayrıca meme kanseri ile ilişkili olarak onkogenik ve tümör baskılayıcı özellikte oldukları bilinen bir takım miRNA (miR-21, miR-17, let-7 vb.) ve onların hedefledikleri genlerin (HMGA2, AIB1, PDCD4 vb.) ifade seviyelerinde malign hücrelerle ortak kültür sonrasında mikroçevrenin kanser oluşumunda önemli olduğunu destekler nitelikte değişimler saptadık. Sonuç olarak, sağlıklı ve malign meme dokusu stromal hücrelerinin parakrin mekanizmalar ile kanser hücrelerinde meydana getireceği değişimlerde miRNA'lar ve onlarla ilişkilendirilen yolaklara özgü genlerin olası rolleri gösterilmeye ve bu bağlamda tümör mikroçevresinin tümörogenezdeki etkileri ayrıntılı şekilde ortaya konulmaya çalışılmıştır.

MicroRNAs (miRNAs) are endogenous non-coding RNAs which regulate gene and protein expression through the RNA interference (RNAi) mechanism. miRNAs are related to different biological functions including cellular proliferation, differentiation and apoptosis. Therefore, they play crucial roles in different diseases including cancer. Oncogene or tumor suppressor miRNAs play an important role in tumorigenesis. It has been reported that stromal cells in tumor microenvironment gained similar features of tumor-associated cells. Additionally, it is considered that inflammatory signals secreted from tumor microenvironment support tumor growth and survivability. Detailed analysis of miRNA functions should be investigated to discover novel markers and to determine the prognosis through better understanding of molecular basis of cancer concept, and to develop new treatment approach consequently. Thus in the current study, we aimed to investigate the effects of co-culture of cancer cells and stromal cells, isolated from normal and malign breast tissues, on each others, and the possible effects of miRNAs in these cross-effects.Subsequently after isolation of stromal cells tissue by enzymatic digestion method, appropriate culture condition will be maintained, and flow-cytometry will be applied for the characterization. Characterized stromal cells that are derived from normal and malign breast tissue will co-cultured with MDA-MB-231 cancer cell line in the presence of semi-permeable membranes. After the co-culture, proliferation capacity of the experimental groups were evaluated with WST-1 assay. Additionally RNAs and miRNAs of the cancer and stromal cells will isolate and cDNAs will synthesized. Expression levels of breast cancer specific miRNAs and related genes will be evaluated by real-time PCR. Additionally after the co-culture, ELISA test will be performed to determine some of cytokine and chemokine (IL-6,IL-1β,IL-8) levels secreted to supernatants.As a result of experiments we found that increased proliferation capacity of the cancer cells after co-culture with malignant stromal cells. Also we found that microenvironment is important in the formation of cancer in support of the changes in the expression levels of oncogenic and tumor suppressor miRNA and their targeted genes after the co-culture with malignant stromal cells.As a conclusion, the possible roles of miRNAs on the alterations in cancer cells by paracrine mechanisms of both normal and malign breast tissues stromal cells are attempt to reveal. In the result of the performed studies with this aim, specific gene expressions of related pathways are going to be detected correlated with miRNA changes, and the effects of the tumor microenvironment in tumorogenesis will be revealed in detail.