جداسازی ویروس بیماری نیوکاسل از طیور صنعتی و ارزیابی توانایی ویروس در القاء بیان ژن‌های مرتبط آپوپتوز در سلول‌های توموری 7MCF

محورهای موضوعی : ویروس شناسی

آرش کلانتری ¹ , صمد فراشی بناب ² , هادی کیوانفر ³

1 - گروه میکروبیولوژی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران
2 - گروه ایمونولوژی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران
3 - گروه میکروبیولوژی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

تاریخ دریافت : 1399/03/06 تاریخ پذیرش : 1399/06/04 تاریخ انتشار : 1399/12/28

کلید واژه: مسیر داخلی آپوپتوز, آپوپتوز, تومور, مسیر خارجی آپوپتوز, ویروس بیماری نیوکاسل, بیان ژن,

چکیده مقاله :

ویروس بیماری نیوکاسل از جمله ویروس‌های انکولیتیک است که در مطالعات مختلف تأثیر برخی سویه‌های این ویروس در درمان تومورهای انسان بررسی شده است. با وجود این، مکانیسم دقیق مرگ سلول توموری توسط ویروس بیماری نیوکاسل مشخص نیست. این ویروس در گونه‌های مختلف پرندگان بیماریزا است و بیماری با واگیری زیاد ایجاد می‌کند. هدف مطالعه حاضر جداسازی ویروس بیماری نیوکاسل از طیور صنعتی و بررسی تأثیر آن بر القاء بیان ژن‌های مرتبط با مسیر داخلی و مسیر خارجی آپوپتوز در سلول‌های توموری پستان انسان بود. ویروس بیماری نیوکاسل از طیور صنعتی با کشت در تخم مرغ جنین‌دار جداسازی شد و باآازمون‌های هماگلوتیناسیون و RT-PCR تأیید شد. در شرایط برون‌تنی سلول‌های 7-MCF توسط ویروس جداسازی شده آلوده شدند. پس از استخراج RNA از سلول‌های توموری و ساختن cDNA، سطح بیان ژن‌های BAX، BAK و کاسپازهای 3، 8 و 9 با تکنیک Real-time RT-PCR در سلول‌های توموری آلوده به ویروس ارزیابی شد. آنالیز داده‌های PCR نشان داد بیان ژن‌های BAX و کاسپاز 9 در سلول‌های توموری آلوده به ویروس بیماری نیوکاسل به طور معنی-داری بیشتر از بیان آنها در سلول‌های توموری کنترل است. بیان ژن‌های BAK، کاسپاز 3 و کاسپاز 8 تغییر معنی‌داری در سلول‌های توموری آلوده به ویروس در مقایسه با سلول‌های توموری کنترل نداشت. این یافته‌ها نشان می‌دهند ویروس بیماری نیوکاسل جداسازی شده از طیور صنعتی می‌تواند شروع مسیر داخلی آپوپتوز را در سلول‌های توموری 7-MCF القاء کند.

منابع و مأخذ:

1. Aldous, E.W. & Alexander DJ. (2001). Detection and differentiation of newcastle disease virus (avian paramixovirus Type 1). Avian Pathol. 30:117-128.


2. Alexander, D.J. (2003). Newcastle disease and other avian Paramyxoviruses infections. In: Saif YM, et al. (Eds.), Iowa State University Press, Ames, USA, p. 63-99.


3. Al-Shammari, A. M., Rameez, H. & Al-Taee, M. F. (2016). Newcastle disease virus, rituximab, and doxorubicin combination as anti-hematological malignancy therapy. Oncolytic virotherapy, 5:


4. Bai, F. L., Yu, Y. H., Tian, H., Ren, G. P., Wang, H., Zhou, B., ... & Li, D. S. (2014). Genetically engineered Newcastle disease virus expressing interleukin-2 and TNF-related apoptosis-inducing ligand for cancer therapy. Cancer biology & therapy, 15:1226-1238.


5. Bolchon, S. & Demeret, C. (2003). The regulatory E2 proteins of human genital papillomaviruses are pro-apoptotic. Biochimie, 85: 813-819.


6. Bonab, S. & Khansari, N. (2017). Virotherapy with Newcastle disease virus for cancer treatment and its efficacy in clinical trials. MOJ Immunology, 5:


7. Brown, J.J., Short, S.P., Stencel-Baerenwald, J., Urbanek, K., Pruijssers, A.J., McAllister, N., Ikizler, M., Taylor, G., Aravamudhan, P., Khomandiak, S. & Jabri, B. (2018). Reovirus-induced apoptosis in the intestine limits establishment of enteric infection. Journal of virology, 92:e02062-17.


8. Cuadrado-Castano, S., Sanchez-Aparicio, M.T., García-Sastre, A. & Villar, E. (2015). The therapeutic effect of death: Newcastle disease virus and its antitumor potential. Virus research, 209:56-66.


9. Cheng, X., Wang, W., Xu, Q., Harper, J., Carroll, D., Galinski, M. S., ... & Jin, H. (2016). Genetic modification of oncolytic Newcastle disease virus for cancer therapy. Journal of virology, 90:5343-5352.


10. Chia, S. L., Yusoff, K. & Shafee, N. (2014). Viral persistence in colorectal cancer cells infected by Newcastle disease virus. Virology journal, 11:


11. Coffey, M. C., Strong, J. E., Forsyth, P. A. & Lee, P. W. (1998). Reovirus therapy of tumors with activated Ras pathway. Science, 282:1332-1334. ‏‏


12. Cuadrado-Castano, S., Ayllon, J., Mansour, M., De La Iglesia-Vicente, J., Jordan, S., Tripathi, S., ... & Villar, E. (2015). Enhancement of the proapoptotic properties of newcastle disease virus promotes tumor remission in syngeneic murine cancer models. Molecular­­ cancer therapeutics ,14:1247-1258.


13. Elankumaran, S., Rockemann, D. & Samal, S. K. (2006). Newcastle disease virus exerts oncolysis by both intrinsic and extrinsic caspase-dependent pathways of cell death. Journal of virology, 80:7522-7534.


14. Elmore, S. (2007). Apoptosis: a review of programmed cell death. Toxicologic pathology, 35:495-516.


15. Fábián, Z., Csatary, C. M., Szeberényi, J. & Csatary, L. K. (2007). p53-independent endoplasmic reticulum stress-mediated cytotoxicity of a Newcastle disease virus strain in tumor cell lines. Journal of virology , 81:2817-2830.


16. Farashi-Bonab, S. & Khansari, N. (2017). Immunobiology of anticancer virotherapy with Newcastle disease virus in cancer patients. Vaccin Res Open J, 1:45-53.


17. Fuller, C.M., Collins, M.S., Easton, A.J., & Alexander DJ. (2007). Partial characterisation of five cloned viruses differing in pathogennicity, obtained from a single isolate of pigeon paramyxovirus type 1 (PPMV-1) following passage in fowls’ eggs. Arch Virol. 152:1575-1582.


18. Gohm, D.S., Thür, B. & Hofmann, M.A.(2000). Detection of Newcastle disease virus in organs and faeces of experimentally infected chickens using RT-PCR. Avian Pathology, 29:2, 143-152.


19. Han, X., Tian, Y., Guan, R., Gao, W., Yang, X., Zhou, L. & Wang, H. (2017). Infectious bronchitis virus infection induces apoptosis during replication in chicken macrophage HD11 cells. Viruses, 9:198.


20. Huynh, A.K.D., Walch-Rückheim, B., Smola, S. & Graf, N. (2020). Combined infection with oncolytic viruses (OVs) induces synergistic and additive cell death in glioblastoma multiforme (GBM) cell lines. Klinische Pädiatrie, 232.


21. 2019. Virus Taxonomy: 2019 Release. talk.ictvonline.org.


22. Jin, Z. & El-Deiry, W.S., 2005. Overview of cell death signaling pathways. Cancer biology & therapy, 4:147-171.


23. Kerr, JF. Wyllie,AH. Currie, AR. (1972). Apoptosis: a basic biological phenomenon with wide-ranging implications in tissue kinetics. Br J Cancer. 26:239-257.


24. Koks, C. A., Garg, A. D., Ehrhardt, M., Riva, M., Vandenberk, L., Boon, L., ... & Van Gool, S. W. (2015). Newcastle disease virotherapy induces long‐term survival and tumor‐specific immune memory in orthotopic glioma through the induction of immunogenic cell death. International journal of cancer, 136:E313-E325.


25. Lai, I.H., Chang, C.D. & Shih, W.L. (2019). Apoptosis Induction by Pseudorabies Virus via Oxidative Stress and Subsequent DNA Damage Signaling. Intervirology, 62:105-112.


26. Lauber, K., Blumenthal, S.G., Waibel, M. & Wesselborg, S. (2004). Clearance of apoptotic cells: getting rid of the corpses. Mol Cell, 14:277–87.


27. Lazar, I., Yaacov, B., Shiloach, T., Eliahoo, E., Kadouri, L., Lotem, M., ... & Ben-Yehuda, D. (2010). The oncolytic activity of Newcastle disease virus NDV-HUJ on chemoresistant primary melanoma cells is dependent on the proapoptotic activity of the inhibitor of apoptosis protein Livin. Journal of virology, 84:639-646. ‏


28. Mansour, M., Palese, P. & Zamarin, D. (2011). Oncolytic specificity of Newcastle disease virus is mediated by selectivity for apoptosis-resistant cells. Journal of virology, 85:6015-6023.


29. Marcato, P., Shmulevitz, M., Pan, D., Stoltz, D. & Lee, P. W. (2007). Ras transformation mediates reovirus oncolysis by enhancing virus uncoating, particle infectivity, and apoptosis-dependentrelease. Molecular therapy, 15:1522-1530. ‏


30. Nagata, S. (2018). Apoptosis and clearance of apoptotic cells. Annual review of immunology, 36, 489-517.


31. Nanthakumar, T., Katari, R.S., Tieari, A.K., Butchaiah, G. & Kataria, J.M. (2000). Pathotyping of newcastle disease viruses by RT-PCR and restriction enzyme analysis. Res. Commun., 24:275-286.


32. Nainu, F., Shiratsuchi, A. & Nakanishi, Y. (2017). Induction of apoptosis and subsequent phagocytosis of virus-infected cells as an antiviral mechanism. Frontiers in immunology, 8, p.1220.


33. Niavarani, S.R., Lawson, C., Boudaud, M., Simard, C. & Tai, L.H. (2020). Oncolytic vesicular stomatitis virus–based cellular vaccine improves triple-negative breast cancer outcome by enhancing natural killer and CD8+ T-cell functionality. Journal for immunotherapy of cancer, 8.


34. Niemann, J. & Kühnel, F. (2017). Oncolytic viruses: adenoviruses. Virus Genes, 53:700-706.


35. Nichols, J.E., Niles, J.A., Fleming, E.H. & Roberts, N.J. (2019). The role of cell surface expression of influenza virus neuraminidase in induction of human lymphocyte apoptosis. Virology, 534, 80-86.


36. Park, S. H., Breitbach, C. J., Lee, J., Park, J. O., Lim, H. Y., Kang, W. K., ... & Patt, R. (2015). Phase 1b trial of biweekly intravenous Pexa-Vec (JX-594), an oncolytic and immunotherapeutic vaccinia virus in colorectal cancer. Molecular Therapy, 23:1532-1540.


37. Rahman, M.M. & McFadden, G. (2020). Oncolytic Virotherapy with Myxoma Virus. Journal of Clinical Medicine, 9:171.


38. Salvesen GS, Dixit VM. (1997). Caspases: intracellular signaling by proteolysis. Cell, 91:443–6.


39. Southam, C. M. & Moore, A. E. (1952). Clinical studies of viruses as antineoplastic agents, with particular reference to Egypt 101 virus. Cancer, 5:1025-1034.


40. Strong, J. E., Coffey, M. C., Tang, D., Sabinin, P. & Lee, P. W. (1998). The molecular basis of viral oncolysis: usurpation of the Ras signaling pathway by reovirus. The EMBO journal, 17:3351-3362. ‏‏


41. Suarez, D.L., Miller, P.J., Koch, G., Mundt, E. & Rautenschlein, S. (2020). Newcastle disease, other avian paramyxoviruses, and avian metapneumovirus infections. Diseases of poultry, 109-166.


42. Thompson, CB. (1995). Apoptosis in the pathogenesis and treatment of disease. Science, 267:1456-1462.


43. Thornberry, N.A. & Lazebnik, Y. (1998). Caspases: enemies within. Science, 281:1312–6.


44. Vigil, A., Martinez, O., Chua, M. A. & García-Sastre, A. (2008). Recombinant Newcastle disease virus as a vaccine vector for cancer therapy. Molecular Therapy, 16:1883-1890.


45. Vijayakumar, G. & Zamarin, D. (2020). Design and production of newcastle disease virus for intratumoral immunomodulation. In Oncolytic Viruses(133-154). Humana, New York, NY.


46. Watkins, S. J., Mesyanzhinov, V. V., Kurochkina, L. P. & Hawkins, R. E. (1997). The ‘adenobody’approach to viral targeting: specific and enhanced adenoviral gene delivery. Gene therapy, 4:1004-1012.


47. Woo, Y., Reid, V., Kelly, K.J., Carlson, D., Yu, Z. & Fong, Y. (2020). Oncolytic Herpes Simplex Virus Prevents Premalignant Lesions from Progressing to Cancer. Molecular Therapy-Oncolytics, 16:1-6.


48. Yaghchi, C. A., Zhang, Z., Alusi, G., Lemoine, N. R. & Wang, Y. (2015). Vaccinia virus, a promising new therapeutic agent for pancreatic cancer. Immunotherapy, 7:1249-1258.


49. Yuan, J. S., Reed, A., Chen, F. & Stewart, C. N. (2006). Statistical analysis of real-time PCR data. BMC bioinformatics, 7:


50. Zamarin, D., Holmgaard, R. B., Ricca, J., Plitt, T., Palese, P., Sharma, P., ... & Allison, J. P. (2017). Intratumoral modulation of the inducible co-stimulator ICOS by recombinant oncolytic virus promotes systemic anti-tumour immunity. Nature communications, 8:1-14.


51. Zamarin, D., Vigil, A., Kelly, K., García-Sastre, A. & Fong, Y. (2009). Genetically engineered Newcastle disease virus for malignant melanoma therapy. Gene therapy, 16:796-804. ‏ ‏‏


52. Zhao, H., Janke, M., Fournier, P. & Schirrmacher, V. (2008). Recombinant Newcastle disease virus expressing human interleukin-2 serves as a potential candidate for tumor therapy. Virus research, 136:75-80. ‏‏