This procedure will demonstrate how we synthesized and characterized the anti-NFκB and anti-cancer stem cell activity of an aspirin-fumarate prodrug.
Betennelse er en kreft kjennetegn som ligger til grunn for kreftforekomst og markedsføring, og til slutt progresjon til metastasering. Derfor legger en anti-inflammatorisk narkotika til standard kreft regimenter kan forbedre pasientens utfall. Et slikt medikament, aspirin (acetylsalisylsyre, ASA), er blitt undersøkt for kreft chemoprevention og anti-tumor-aktivitet. Foruten å hemme cyklooksygenase 2-prostaglandin aksen, har ASAs anti-kreft aktiviteter også blitt tilskrevet nukleær faktor ĸB (NFĸB) hemming. Fordi langvarig ASA bruk kan forårsake gastrointestinal toksisitet, har en prodrug strategi er gjennomført med suksess. I dette prodrug utforme karboksylsyren av ASA er maskert og ytterligere pharmacophores er innarbeidet.
Denne protokollen beskriver hvordan vi syntetisert en aspirin-fumarat prodrug, GTCpFE, og preget dens hemming av NFĸB sti i brystkreftceller og demping av kreft stammen lignende riktigbånd, en viktig NFĸB avhengig fenotype. GTCpFE hemmer effektivt NFĸB sti i brystkreftcellelinjer mens ASA mangler noen hemmende aktivitet, noe som indikerer at å legge fumarate til ASA struktur bidrar vesentlig til sin aktivitet. I tillegg viser GTCpFE signifikant anti-cancer stamcelle-aktivitet ved å blokkere mammosphere dannelse og demping kreftstamcelle forbundet CD44 + CD24 – immunfenotype. Disse resultatene etablere en levedyktig strategi for å utvikle bedre anti-inflammatoriske medisiner for chemoprevention og kreftbehandling.
Betennelse er et kjennetegn som ligger til grunn flere aspekter av tumordannelse, slik som forekomst og markedsføring, og til slutt progresjon til metastase en. Brystkreft, er dette videre støttet av epidemiologiske observasjoner som viser at regelmessig anvendelse av den klassiske ikke-steroide anti-inflammatorisk legemiddel aspirin (acetylsalisylsyre, ASA) er assosiert med en reduksjon i både bryst- kreftforekomst, og risikoen for metastaser og tilbakefall 2,3. ASA virker hovedsakelig ved å inhibere syklooksygenase-2-aktivitet, som ofte er oppregulert i brystkreft 4,5. Imidlertid kan den anti-kreft effekt av ASA også være mediert ved å undertrykke avvik nukleær faktor KB (NFKB) signal 6-8. Dette er viktig fordi en deregulert NFkB sti fremmer tumorcelleoverlevelse, proliferasjon, migrering, invasjon, angiogenese, og resistens overfor terapi 9-11. NFKB aktivering bane er også kritisk for monteringen immunrespons. Derfor, for anti-kreft terapi hvor langvarig NFkB hemming er nødvendig, må man vurdere de skadelige bivirkninger som innebærer langvarig immunsuppresjon. Derfor kan ASA tjene som et godt utgangspunkt for terapeutisk optimalisering.
En begrensning for ASA anvendelse i cancerterapi er de forhøyede doser som er nødvendige for cyklooksygenase 2 og NFkB inhibering, som er forbundet med gastrointestinal toksisitet, så som sår og mage blødning 12,13. Men konvertere ASA inn som prodrug kan redusere ASAs gastrointestinal toksisitet. For ytterligere å forbedre styrken og / eller legge til funksjonalitet, kan ytterligere strukturelle elementer eller tilknyttede pharmacophores også inkorporeres i esterprodrug utforming. En slik pharmacophore tilsatt for å forbedre ASA potens mot NFkB reaksjonsveien er fumarat, som vi tidligere har vist seg å være viktig for NFkB svei inhibering 14,15.
<p class="jove_content"> Vi syntetisert en aspirin-fumarat prodrug 15, GTCpFE, og en hypotese om at slike hybrid-molekyl ville være trygt ennå potent mot NFkB veien. Vi testet sin anti-NFkB-aktivitet i brystkreftceller og dens evne til å blokkere brystkreft stamceller (cscs) 15, som er avhengige av NFkB-signalering for overlevelse og vekst 16-21. Vi finner at styrken av GTCpFE mot NFkB veien er betydelig forbedret i løpet ASA 15. I tillegg GTCpFE blokker mammosphere formasjon og demper CSC overflate markør CD44 + CD24 – immunfenotypen, noe som indikerer at GTCpFE er i stand til å utrydde cscs 15. Disse resultatene etablere aspirin-fumarat prodrug som en effektiv anti-inflammatorisk agent som også kan målrette bryst cscs. Når det gjelder brystkreft behandling kan GTCpFE har potensial til å behandle aggressiv og dødelig sykdom.In this protocol, we demonstrated the synthesis of an ASA prodrug, GTCpFE, where the fumarate pharmacophore was incorporated to improve the anti-NFĸB activity in breast cancer cells. GTCpFE is an effective NFĸB inhibitor, whereas ASA itself is not, even at much higher concentrations. The fumarate moiety has anti-inflammatory properties as shown by its ability to inhibit NFĸB signaling in a variety of cell lines and tissues14,25-29. The prodrug strategy described herein, is amendable to other mal…
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by grants provided by the National Institutes of Health (NIH), R01 CA200669 to JF and R01 CA121107 to GRJT, and by a postdoctoral fellowship grant from Susan G. Komen for the Cure to IK (PDF12229484).
RPMI 1640 Red Medium | Life Technologies | 11875-093 | Warm up to 37°C before use |
IMEM | Corning | 10-024-CV | Warm up to 37°C before use |
DMEM / F12 Medium | ThermoFisher | 21041-025 | Warm up to 37°C before use |
MEM NEAA 10mM 100X | Life Technologies | 11140 | |
Penicillin Streptomycin | Life Technologies | 15140-122 | |
L-Glutamine 100X | Life Technologies | 25030-081 | |
Insulin | Sigma-Aldrich | I-1882 | |
Fetal Bovine Serum | Atlanta Biologicals | S11150 | |
Trypsin 2.5% 10X | Invitrogen | 15090046 | |
Methyl Cellulose | Sigma | M0262 | |
B27 Supplement 50X | Gibco | 17504-044 | |
EGF | Gibco | PHG0311L | |
NFκB-RE Luciferase Construct | Clontech | pGL4.32 | |
Renilla Luciferase Construct | Promega | pGL4.70 | |
Lipofectamine 2000 | ThermoFisher | 11668-019 | |
Dual-Luciferase Reporter Assay | Promega | 120000032 | |
NanoDrop Spectrophotometer | ThermoFisher | ||
Eppendorf Mastercycler | Eppendorf | ||
StepOne Real Time PCR System | Thermo Scientific | ||
Eclipse Microscope | Nikon | ||
CyAn ADP Analyzer | Beckman Coulter | ||
QCapture Software | QImaging | ||
Summit Software | Beckman Coulter | ||
GraphPad Software | Prism | ||
TRIzol | ThermoFisher | 15596-018 | |
M-MLV Reverse Transcriptase | Invitrogen | 28025-013 | |
100 mM dNTP Set | Invitrogen | 10297-018 | |
Random Hexamers | Invitrogen | 48190-011 | |
Fast SYBR Green Master Mix | ThermoFisher | 4385612 | |
Costar 96W, ultra low attachment | Corning | 3474 | |
HBSS, 1X | ThermoFisher | 14025134 | |
CD44-APC conjugated antibody | BD Pharmingen | 560990 | Store at 4°C, protect from light |
CD24-PE antibody | BD Pharmingen | 560991 | Store at 4°C, protect from light |
Recombinant Human TNFα | Fisher | 210TA100 | |
CCL2 Primer Forward Sequence | AGAATCACCAGCAGCAAGTGTCC | ||
CCL2 Primer Reverse Sequence | TCCTGAACCCACTTCTGCTTGG | ||
ICAM1 Primer Reverse Sequence | TGACGAAGCCAGAGGTCTCAG | ||
ICAM1 Primer Forward Sequence | AGCGTCACCTTGGCTCTAGG | ||
TNF Primer Forward Sequence | AAGGGTGACCGACTCAGCG | ||
TNF Primer Reverse Sequence | ATCCCAAAGTAGACCTGCCCA | ||
36B4 Primer Forward Sequence | GTGTTCGACAATGGCAGCAT | ||
36B4 Primer Reverse Sequence | GACACCCTCCAGGAAGCGA | ||
Sodium Hydroxide | Sigma-Aldrich | S5881-500G | |
4-Hydroxybenzyl Alcohol | Sigma-Aldrich | 20806-10G | |
O-Acetylsalicyloyl Chloride | Sigma-Aldrich | 165190-5G | |
Phosphorous Pentoxide | Sigma-Aldrich | 79610-100G | |
Ethyl Fumaroyl Chloride | Sigma-Aldrich | 669695-1G | |
Sodium Sulfate | Sigma-Aldrich | 246980-500G | |
4-Dimethylaminopyridine | Sigma-Aldrich | 714844-100ML | 0.5 M in tetrahydrofuran |
Triethylamine | Sigma-Aldrich | T0886-100ML | |
Toluene | Sigma-Aldrich | 244511-100ML | |
Ethyl Acetate | Sigma-Aldrich | 270989-100ML | |
Tetrahydrofuran | Sigma-Aldrich | 401757-2L | |
400 MHz FT NMR spectrometer | See Bruker’s Avance User’s Manual, version 000822 for details |