एक Extracellular अंलीय पीएच संस्कृति प्रणाली की स्थापना
Summary
अंलीय ट्यूमर microenvironment ट्यूमर प्रगति में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है । इन विट्रो में कैंसर की कोशिकाओं पर अंलीय extracellular पीएच के प्रभाव का आकलन करने के लिए, हम सरल अंलीय संस्कृति प्रणालियों की स्थापना की ।
Abstract
इस तरह के हाइपोक्सिया या पोषक तत्व भुखमरी के रूप में ट्यूमर microenvironment, की शर्तों, कैंसर प्रगति और द्रोह में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं । हालांकि, ट्यूमर बुद्धिमता और उसके अंतर्निहित तंत्र में अम्लीय extracellular पीएच की भूमिका hypoxic या पोषक तत्व भुखमरी की स्थिति की तुलना में बड़े पैमाने पर अध्ययन नहीं किया गया है । इसके अलावा, अंलीय extracellular ट्यूमर microenvironment की नकल करने के लिए एक अच्छी तरह से परिभाषित संस्कृति विधि पूरी तरह से सूचित नहीं किया गया है ।
यहां हम एक सरल इन विट्रो संस्कृति विधि अम्लीय extracellular पीएच बनाए रखने के लिए कम बिकारबोनिट का उपयोग कर और वृद्धि हुई है और संस्कृति मध्यम में स्तनपान या एचसीएल सांद्रता वर्तमान । मध्यम पीएच के लिए निरंतर किया गया था कम से 24 और धीरे-PANC-1 और AsPC-1 अग्नाशय के कैंसर की कोशिकाओं के ७२ ज निंनलिखित संस्कृति की कमी हुई । इस अध्ययन में तीन अलग अंलीय मीडिया की स्थिति MSMO1, INSIG1, और हाइपोक्सिया या पोषक तत्वों भुखमरी की तुलना में IDI1 के रूप में अत्यधिक विनियमित पीएच-उत्तरदायी जीन। इन जीनों के विनियमन अंलीय पीएच के एक मार्कर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है । इन सरल तकनीकों के लिए अंलीय ट्यूमर microenvironment के तहत ट्यूमर द्रोह के अंतर्निहित तंत्र स्पष्ट फायदेमंद होते हैं । इसलिए, हमारे extracellular अंलीय पीएच संस्कृति प्रणाली सेलुलर अंलीय पीएच प्रतिक्रियाओं की खोज में सक्षम बनाता है न केवल कैंसर की कोशिकाओं में, लेकिन यह भी प्राथमिक कोशिकाओं में, जैसे गुर्दे ट्यूबलर कोशिकाओं सहित अंय अंलीय विकारों के संबंध में, मधुमेह ketoacidosis, लैक्टिक दाखवते, गुर्दे ट्यूबलर दाखवते, और श्वसन दाखवते.
Introduction
ट्यूमर microenvironment ट्यूमर प्रगति और कैंसर सेल चयापचय1,2,3में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है । कैंसर की कोशिकाओं को अक्सर ऐसी हाइपोक्सिया के रूप में शर्तों को उजागर कर रहे हैं, पोषक तत्व अभाव, और अंलीय extracellular पीएच (pHe) । हालांकि, ट्यूमर प्रगति में pHe की भूमिका के रूप में बड़े पैमाने पर के रूप में हाइपोक्सिया या पोषक तत्वों भुखमरी में स्पष्ट नहीं किया गया है । ट्यूमर ऊतक में pHe अंलीय बन सकता है, लगभग पीएच ६.८4,5तक पहुंच । अंलीय पीएच प्रोटॉन के एरोबिक और anaerobic glycolytic उत्सर्जन (एच+) से उत्पंन होता है और proliferating कैंसर की कोशिकाओं को5,6द्वारा स्तनपान कराना ।
हाल के अध्ययनों से पता चला है कि अंलीय pHe-प्रेरित citrullinated deacetylation, फैटी एसिड ऑक्सीकरण, और गंभीर अंलीय पर्यावरण के लिए अनुकूलन के लिए अंलीय lysosomes के exocytosis7,8,9,10। हालांकि, तंत्र के माध्यम से जो extracellular अंलीकरण कैंसर के व्यवहार को प्रभावित करता है और अंलीय पीएच ट्यूमर microenvironment में महत्वपूर्ण नियामकों की पहचान पूरी तरह से निर्धारित नहीं किया गया है । इसके अलावा, कई रिपोर्टों बिकारबोनिट, Tris, पाइप, और HEPES बफर या स्तनपान और एचसीएल के अस्पष्ट सांद्रता का उपयोग कर विभिंन अंलीय पीएच मीडिया का वर्णन किया है, लेकिन वहां कुछ रिपोर्टों को समायोजित माध्यम की स्थिरता और न ही व्यापक प्रदर्शन कर रहे है कई अलग अंलीय संस्कृति मीडिया7,8,9,10 की तुलना
extracellular अंलीकरण के सन्दर्भ में प्रमुख नियामकों और कैंसर कोशिकाओं में चयापचय परिवर्तन स्पष्ट करने के लिए, हम एक अंलीय pHe को बनाए रखने के लिए एक सरल इन विट्रो संस्कृति मॉडल की स्थापना की और कैंसर कोशिकाओं में pHe की भूमिका की जांच की11. इस विधि का प्रयोग, हम ६.८ के एक pHe के साथ एक अंलीय संस्कृति माध्यम बनाए रखा ३७ डिग्री सेल्सियस के तहत 5% CO2, संस्कृति माध्यम में कम बिकारबोनिट सांद्रता का उपयोग कर । पीएच ७.४ सामान्य और नियंत्रण माध्यम के रूप में इस्तेमाल किया गया था । मध्यम पीएच के लिए निरंतर किया गया कम से 24 और PANC-1 और AsPC-1 अग्नाशय के कैंसर की कोशिकाओं की संस्कृति के दौरान धीरे से ७२ ज की कमी आई । क्योंकि बढ़ाया glycogen न केवल प्रोटॉन के उत्सर्जन में बढ़ौतरी, लेकिन यह भी स्तनपान कराने वाली7,8,9, हम भी एक संस्कृति की स्थापना के लिए स्तनपान को कम करने के बजाय से जोड़कर स्तनपान प्रेरित दाखवते नकल विधि बिकारबोनिट एकाग्रता. इसके अतिरिक्त, एचसीएल प्रेरित अम्लीय pHe माध्यम में हमें संभावना है कि अंलीय पीएच संस्कृति माध्यम के लिए सेलुलर प्रतिक्रियाओं बिकारबोनिट की एक कम एकाग्रता के कारण नहीं कर रहे है बाहर करने के लिए अनुमति देता है । इसके अलावा, विभिंन बिकारबोनिट एकाग्रता के साथ ६.४ के लिए ७.४ के एक पीएच के साथ विभिन्न मीडिया का उपयोग कर, हम सेलुलर प्रतिक्रियाओं पर pHe प्रभाव की हद का आकलन कर सकते हैं ।
Protocol
Representative Results
Discussion
यहां, हम एक सरल अंलीय पीएच संस्कृति प्रणाली और उसके मूल्यांकन की प्रक्रिया का वर्णन । मध्यम अंलीकरण के तीन तरीकों के संयोजन, यानी, कम बिकारबोनिट एकाग्रता, स्तनपान के अलावा, और एचसीएल इसके अलावा, हमें पी?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम सिस्टम जीवविज्ञान और चिकित्सा, RCAST, टोक्यो विश्वविद्यालय के लिए जीनोम विज्ञान और प्रयोगशाला के विभाजन के सदस्यों को धंयवाद । हम विशेष रूप से धंयवाद डॉ एच Aburatani, डॉ टी Kodama, (LSBM, RCAST, टोक्यो विश्वविद्यालय), डॉ के. के. Tomizuka, डॉ. टी योशिदा, और डॉ ए ।
Kunisato (Kyowa Hakko किरिन कं, लिमिटेड) उपयोगी चर्चा और समर्थन के लिए । यह काम आंशिक रूप से अनुदान द्वारा समर्थित था युवा वैज्ञानिक (एक) (२६७१०००५, T.O.) के लिए सहायता, अनुदान में वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए सहायता अभिनव क्षेत्रों पर (२६११६७११ और 16H01567, T.O.), और अनुदान में सहायता के लिए चुनौतीपूर्ण
खोजपूर्ण रिसर्च (16K14605, T.O.) शिक्षा मंत्रालय, संस्कृति, खेल, विज्ञान और जापान के प्रौद्योगिकी, टाकेडा विज्ञान फाउंडेशन (T.O.), कैंसर अनुसंधान के इस्सा फाउंडेशन (T.O.), और कैंसर अनुसंधान के लिए परियोजना से और चिकित्सीय विकास (पी-निर्माण) और जापान एजेंसी से चिकित्सा अनुसंधान और विकास, एमएड (T.O.) के लिए अभिनव कैंसर नियंत्रण के लिए व्यावहारिक अनुसंधान ।
Materials
| Reagents | |||
| Dulbecco's Modified Eagle Medium“Nissui” 2 | Nissui | 05919 | |
| Fetal Bovine Serum | Thermo Fisher | 10438 | |
| NaHCO3 | Wako | 191-01305 | |
| L-glutamine solution | Thermo Fisher | 25030-081 | |
| Penicillin-Streptomycin Mixed Solution(Stabilized) | Nacalai | 09367-34 | |
| 0.5g/l-Tripsin/0.53mmol/l-EDTA Solution, with Phenol Red | Nacalai | 32778-05 | |
| 0.5%-Trypan Blue Stain Solution | Nacalai | 29853-34 | |
| Lactic acid solution | Sigma-Aldrich | 252476 | |
| Hydrochloric acid solution | Sigma-Aldrich | H9892 | |
| RNeasy Plus Mini Kit | QIAGEN | 74134 | |
| SuperScript IV First-Strand Synthesis System | Thermo Fisher | 18091 | |
| Power SYBR Green PCR Master Mix | Applied Biosystems | 4368702 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Cell lines | |||
| PANC-1 | ATCC | CRL-1469 | |
| AsPC-1 | ATCC | CRL-1682 | |
| KMS-6 | JCRB Cell Bank | JCRB0432 | |
| TIG | JCRB Cell Bank | ||
| MRC9 | ATCC | CCL-212 | |
| HUVEC | ATCC | CRL-1730 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Equipment | |||
| NanoDrop One Microvolume UV-Vis Spectrophotometer with Wi-Fi | Thermo Fisher | ND-ONE-W | |
| QuantStudio 5 Real-Time PCR System | Thermo Fisher | CRL-1682 |
References
- Cairns, R. A., Harris, I. S., Mak, T. W. Regulation of cancer cell metabolism. Nature reviews. Cancer. 11 (2), 85-95 (2011).
- Chang, C. H., et al. Metabolic Competition in the Tumor Microenvironment Is a Driver of Cancer Progression. Cell. 162 (6), 1229-1241 (2015).
- Hsu, P. P., Sabatini, D. M. Cancer cell metabolism: Warburg and beyond. Cell. 134 (5), 703-707 (2008).
- Gerweck, L. E., Seetharaman, K. Cellular pH gradient in tumor versus normal tissue: potential exploitation for the treatment of cancer. Cancer research. 56 (6), 1194-1198 (1996).
- Webb, B. A., Chimenti, M., Jacobson, M. P., Barber, D. L. Dysregulated pH: a perfect storm for cancer progression. Nature Rev. Cancer. 11 (9), 671-677 (2011).
- Gatenby, R. A., Gillies, R. J. Why do cancers have high aerobic glycolysis?. Nature reviews. Cancer. 4 (11), 891-899 (2004).
- McBrian, M. A., et al. Histone acetylation regulates intracellular pH. Mol Cell. 49 (2), 310-321 (2013).
- Damaghi, M., et al. Chronic acidosis in the tumour microenvironment selects for overexpression of LAMP2 in the plasma membrane. Nat Commun. 6, 8752 (2015).
- Corbet, C., et al. Acidosis Drives the Reprogramming of Fatty Acid Metabolism in Cancer Cells through Changes in Mitochondrial and Histone Acetylation. Cell Metab. 24 (2), 311-323 (2016).
- Chen, J. L., et al. The genomic analysis of lactic acidosis and acidosis response in human cancers. PLoS genetics. 4 (12), e1000293 (2008).
- Kondo, A., et al. Extracellular Acidic pH Activates the Sterol Regulatory Element-Binding Protein 2 to Promote Tumor Progression. Cell Rep. 18 (9), 2228-2242 (2017).
