مهار سلول‌های سرطانی پستان توسط میکرووزیکول‌های حاوی دوکسوروبیسین

محورهای موضوعی : فصلنامه زیست شناسی جانوری

فاطمه اخوان عطار ¹ , شیوا ایرانی ² , مانا علومی ³ , اعظم بولحسنی ⁴ , لعبت گرانپایه ⁵ , فاطمه اطیابی ⁶

1 - گروه زیست شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 - گروه زیست شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3 - گروه بیولوژی مولکولی، انستیتو پاستور ایران، تهران، ایران
4 - گروه هپاتیت و ایدز، انستیتو پاستور ایران، تهران، ایران
5 - گروه چهارم جراحی، بیمارستان سینا، تهران، ایران
6 - گروه نانوتکنولوژی دارویی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران

تاریخ دریافت : 1402/04/03 تاریخ پذیرش : 1402/07/23 تاریخ انتشار : 1403/03/12

کلید واژه: سرطان پستان, سلول‌های بنیادی مزانشیمی, میکرووزیکول, دوکسوروبیسین,

چکیده مقاله :

سرطان پستان بیشترین علت مرگ و میر ناشی از سرطان در میان زنان در کل جهان است.  بنابراین شناسایی روش‌های جدید برای درمان سرطان پستان ضروری می‌باشد. هدف از انجام این پژوهش بررسی اثر میکرووزیکول‌های حاوی دوکسوروبیسین (EV-Dox) بر روی رده سلولی MCF-7 می‌باشد. سلول‌های بنیادی مزانشیمی از بافت چربی انسان جدا شدند. میکرووزیکول‌های مترشحه از سلول‌های بنیادی مزانشیمی با اولتراسانتریفوژ استخراج شدند. شکل و سایز میکرووزیکول‌ها به ترتیب با SEM  و DLS بررسی شدند. دوکسوروبیسین با روش سونیکاسیون در میکرووزیکول‌ها بارگذاری شد. سلول‌های سرطانی پستان رده MCF-7 با مقادیر 2.5، 5، 10، 20 و 40 میکرومولار از دوکسوروبیسین به مدت 24 و 48 ساعت و هم چنین با مقادیر 625/0، 25/1، 5/2، 5 و 10 میکرومولار از EV-Dox به مدت 48 و 72 ساعت تیمار شدند. IC50 براساس نتایج آزمایش MTT تعیین شد. یافته های حاصل از SEM و DLS نشان دادند که میکرووزیکول‌های استخراج شده شکلی کروی با اندازه ای حدود 3/592 نانومتر داشتند. نتایج MTT نشان داد که میکرووزیکول‌ها به تنهایی فاقد هرگونه اثر مهاری معناداری بر روی سلول‌های MCF-7 هستند و میزان IC50 را برای دوکسوروبیسین و EV-Dox به ترتیب 2/2 و 4/2 میکرومولار گزارش شد. EV-Dox می‌تواند به عنوان یک داروی شیمی درمانی، استراتژی مناسبی برای درمان سرطان پستان باشد چرا که این مطالعه نشان داد میزان مرگ سلولی ایجاد شده ناشی از این نوع درمان بیشتر از درمان با دوکسوروبیسین است. همچنین سنجش زنده مانی نشان داد که میزان آپوپتوز ایجاد شده توسط EV-Dox (56.5 درصد) به میزان قابل توجهی بیشتر از Dox (43 درصد) می‌باشد (p < 0. 01).

 

چکیده انگلیسی:

Breast cancer (BC) is the leading cause of cancer-related death among women in the whole world. Therefore, it is necessary to identify new methods for BC treatment. The purpose of this research is to investigate the effect of microvesicles containing doxorubicin (EV-Dox) on the MCF-7 cell line. Mesenchymal stem cells (MSCs) were isolated from human adipose tissue. Microvesicles secreted from MSCs were extracted by ultracentrifugation. The shape and size of microvesicles were assessed by SEM and DLS, respectively. Doxorubicin (Dox) was loaded into microvesicles by sonication method. MCF-7 cells were treated with different concentrations of Dox (2.5, 5, 10, 20, and 40 µM) for 24 and 48 h and EV-Dox (0.625, 1.25, 2.5, 5, and 10 µM) for 48 and 72h. IC50 was determined based on MTT assay. The findings from SEM and DLS showed that the extracted microvesicles are spherical in shape, with a size of about 592.3 nm. MTT results showed that microvesicles aloan had no significant inhibitory effect on MCF-7 cells, and IC50 of Dox and EV-Dox were reported as 2.2 µM and 2.4 µM, respectively. EV-Dox can be a suitable strategy for treating BC because this study showed that the amount of cell death caused by this type of treatment is higher than the treatment with Dox. Also, the survival assay showed that the amount of apoptosis caused by EV-Dox (56.5%) was significantly higher than Dox (43%) ( p < 0.01).

 

منابع و مأخذ:

1. AbuHammad S., Zihlif M. 2013. Gene expression alterations in doxorubicin resistant MCF7 breast cancer cell line. Genomics, 101(4):213-220.
2. Bagheri E., Abnous K., Farzad S.A., Taghdisi S.M., Ramezani M., Alibolandi M. 2020. Targeted doxorubicin-loaded mesenchymal stem cells-derived exosomes as a versatile platform for fighting against colorectal cancer. Life Sciences, 261:118369.
3. Bai Y., Guo J., Liu Z., Li Y., Jin S., Wang T. 2020. The role of exosomes in the female reproductive system and breast cancers. OncoTargets and Therapy, 13:12567-12586.
4. Bigaard J., Stahlberg C., Jensen M.B., Ewertz M., Kroman N. 2012. Breast cancer incidence by estrogen receptor status in Denmark from 1996 to 2007. Breast Cancer Research and Treatment, 136:559-564.
5. Britt K.L., Cuzick J., Phillips K.A. 2020. Key steps for effective breast cancer prevention. Nature Reviews Cancer, 20(8):417-436.
6. Bunnell B.A., Flaat M., Gagliardi C., Patel B., Ripoll C. 2008. Adipose-derived stem cells: isolation, expansion and differentiation. Methods, 45(2):115-120.
7. Burgess D.J., Doles, J., Zender L., Xue W., Ma B., McCombie W.R., Hemann M. T. 2008. Topoisomerase levels determine chemotherapy response in vitro and in vivo. Proceedings of the National Academy of Sciences, 105(26):9053-9058.
8. Chen M., Li Y., Ma N., Zang J. 2022. Mesenchymal stem cell derived exosomes loaded with 5 Fu against cholangiocarcinoma in vitro. Molecular Medicine Reports, 25(6):1-6.
9. do Amaral J.B., Rezende-Teixeira P., Freitas V.M., Machado-Santelli G.M. 2011. MCF-7 cells as a three-dimensional model for the study of human breast cancer. Tissue Engineering Part C: Methods, 17(11):1097-1107.
10. Ghoncheh M., Pournamdar Z., Salehiniya H. 2016. Incidence and mortality and epidemiology of breast cancer in the world. Asian Pacific Journal of Cancer Prevention, 17(S3):43-46.
11. Gomari H., Forouzandeh Moghadam M., Soleimani M., Ghavami M., Khodashenas S. 2019. Targeted delivery of doxorubicin to HER2 positive tumor models. International Journal of Nanomedicine, 14:7919.
12. Gong C., Tian J., Wang Z., Gao Y., Wu, X., Ding X., Gao S. 2019. Functional exosome-mediated co-delivery of doxorubicin and hydrophobically modified microRNA 159 for triple-negative breast cancer therapy. Journal of Nanobiotechnology, 17(1):1-18.
13. Hopkin K. 2016. Extracellular vesicles garner interest from academia and biotech. Proceedings of the National Academy of Sciences, 113(33):9126-9128.
14. Kalluri R., LeBleu V.S. 2020. The biology, function, and biomedical applications of exosomes. Science, 367(6478):6977.
15. Katsuda T., Tsuchiya R., Kosaka N., Yoshioka Y., Takagaki K., Oki K., Ochiya T. 2013. Human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells secrete functional neprilysin-bound exosomes. Scientific Reports, 3(1):1197-1208.
16. Kibria G., Ramos E.K., Wan Y., Gius D. R., Liu H. 2018. Exosomes as a drug delivery system in cancer therapy: potential and challenges. Molecular Pharmaceutics, 15(9):3625-3633.
17. Lou G., Chen Z., Zheng M., Liu Y. 2017. Mesenchymal stem cell-derived exosomes as a new therapeutic strategy for liver diseases. Experimental and Molecular Medicine, 49(6):e346-e346.
18. Łukasiewicz S., Czeczelewski M., Forma A., Baj J., Sitarz R., Stanisławek A. 2021. Breast cancer-epidemiology, risk factors, classification, prognostic markers, and current treatment strategies—an updated review. Cancers, 13(17):4287-4317.
19. Momenimovahed Z., Salehiniya H. 2019. Epidemiological characteristics of and risk factors for breast cancer in the world. Breast Cancer: Targets and Therapy, 11:151-164.
20. Salarpour S., Forootanfar H., Pournamdari M., Ahmadi-Zeidabadi M., Esmaeeli M., Pardakhty A. 2019. Paclitaxel incorporated exosomes derived from glioblastoma cells: comparative study of two loading techniques. DARU Journal of Pharmaceutical Sciences, 27:533-539.
21. Samii A., Razmkhah F. 2020. Transformation of hematopoietic stem and progenitor cells by leukemia extracellular vesicles: a step toward leukemogenesis. Stem Cell Reviews and Reports, 16:1081-1091.
22. Skottvoll F.S., Berg H.E., Bjørseth K., Lund K., Roos N., Bekhradnia S., Wilson, S. R. 2018. Critical comparison of ultracentrifugation and a commercial kit for isolation of exosomes derived from glioblastoma and breast cancer cell lines. BioRxiv, doi.org/10.1101/274910.
23. Taylor C.W., Dalton W.S., Parrish P.R., Gleason M.C., Bellamy W.T., Thompson, F.H., Trent, J.M. 1991. Different mechanisms of decreased drug accumulation in doxorubicin and mitoxantrone resistant variants of the MCF7 human breast cancer cell line. British Journal of Cancer, 63(6):923-929.
24. Tkach M., Théry C. 2016. Communication by extracellular vesicles: where we are and where we need to go. Cell, 164(6):1226-1232.
25. Vakhshiteh F., Atyabi F., Ostad S.N. 2019. Mesenchymal stem cell exosomes: a two-edged sword in cancer therapy. International Journal of Nanomedicine, 14:2847-2859.
26. Venkitaraman A.R. 2019. How do mutations affecting the breast cancer genes BRCA1 and BRCA2 cause cancer susceptibility? DNA Repair, 81:102668.
27. Waks A.G., Winer E.P. 2019. Breast cancer treatment: a review. Jama, 321(3):288-300.
28. Weng Y., Sui Z., Shan Y., Hu Y., Chen, Y., Zhang L., Zhang Y. 2016. Effective isolation of exosomes with polyethylene glycol from cell culture supernatant for in-depth proteome profiling. Analyst, 141(15):4640-4646.
29. Wu H., Chen L., Zhu F., Han X., Sun L., Chen K. 2019. The cytotoxicity effect of resveratrol: cell cycle arrest and induced apoptosis of breast cancer 4T1 cells. Toxins, 11(12):731.
30. Xie X., Lian S., Zhou Y., Li B., Lu Y., Yeung I., Jia L. 2021. Tumor-derived exosomes can specifically prevent cancer metastatic organotropism. Journal of Controlled Release, 331:404-415.
31. Zhu S., Li S., Yi M., Li N., Wu K. 2021. Roles of microvesicles in tumor progression and clinical applications. International Journal of Nanomedicine, 16:7071-7090.