Создание ортотопических опухолей в молочной железе мышей BALB/C NUDE клетками рака молочной железы человека MCF-7 и ее VDAC-дефицитными производными

Цель исследования – изучить опухолеобразующую активность «диких» клеток MC F-7, несущих полный набор поринов (VDAC 1, VDAC 2, VDAC 3), а также их генетически модифицированных клеток, из которых удалена одна из изоформ (MC F-7 VDAC 1 KO, MC F-7 VDAC 2 KO, MC F-7 VDAC 3 KO).

Материал и методы. Исследование направлено на создание животной модели ортотопических опухолей в молочной железе иммунодефицитных мышей BAL B/c Nude путем имплантации суспензии клеток рака молочной железы человека (MC F-7) и производных этих клеток, полученных нокаутом одной из выбранных изоформ митохондриальных поринов (VDAC 1, VDAC 2 или VDAC 3). Опухоли создавались путем инъекции в жировую ткань молочной железы мышей BAL B/c Nude суспензии клеточных линий либо диких MC F-7 (содержащих все три изоформы поринов, VDAC 1, VDAC 2 и VDAC 3) либо ее VDAC -дефицитных производных «MC F-7 VDAC 1 KO», «MC F-7 VDAC 2 KO» и «MC F-7 VDAC 3 KO» в дозе 4х106 клеток на одну инъекцию. Проведён патоморфологический анализ места имплантации опухолевых клеток, самой опухоли, а также органов брюшной и грудной полости.

Результаты. Показана возможность успешного создания ортотопических опухолей в жировой ткани иммунодефицитных голых мышей BAL B/c Nude эпителиальными клетками рака молочной железы человека «MC F-7 WT», содержащими полный набор изоформ митохондриальных поринов и ее VDAC -дефицитными производными. Опухолеобразующая активность имплантированных клеток коррелирует с их цитотоксическим действием на внутренние органы животного. По результатам патоморфологического анализа можно сделать вывод о том, что за исключением клеток типа «MC F-7 VDAC 1 KO», которые не образовали опухолей, все остальные имплантированные клеточные культуры «MC F-7 WT», «MC F-7 VDAC 2 KO» и «MC F-7 VDAC 3 KO» вызывали патологические изменения состояния легких, печени и селезенки, а также наличие других опухолевидных новообразований.

Заключение. Полученные данные будут использованы для оптимизации объема инъекции и количества клеток, а также для уточнения динамики роста опухолей, пригодного для изучения действия противоопухолевых препаратов на опухолях, образованных клетками рака молочной железы человека (MC F-7) и ее генетически модифицированными VDAC -дефицитными производными.

1. Momenimovahed Z., Salehiniya H. Epidemiological characteristics of and risk factors for breast cancer in the world. Breast Cancer (Dove Med Press) 2019; 11: 151–64. doi:10.2147/BCTT.S176070.

2. Кит О.И., Ващенко Л.Н., Дашкова И.Р., Кутилин Д.С., Максимов А.Ю., Гончарова А.С. Ксеногенные модели рака молочной железы человека в экспериментальных исследованиях. Современные проблемы науки и образования. 2019; (6).

3. Koldin I.I., Treshchalina E.M., Sharovskaia I., Dubovaia T.K., Kobliakov V.A. Effect of cell microenvironment on cell functions associated with tumour promotion and progression. Tsitologiia. 2013; 55: 328–32.

4. Treshalina H.M. Immunodeficient mice balb/c nude and modeling of various types of tumor growth for preclinical studies. Russian Journal of Biotherapy. 2019; 16: 6–13. doi.org/10.17650/1726-9784-2017-16-3-6-13.

5. Holen I., Speirs V., Morrissey B., Blyth K. In vivo models in breast cancer research: progress, challenges and future directions. Disease Models Mechanisms. 2017; 10 (4): 359–71. doi: 10.1242/dmm.028274.

6. Tavera-Mendoza L.E., Brown M. A less invasive method for orthotopic injection of breast cancer cells into the mouse mammary gland. Lab Anim. 2017; 51(1): 85–8. doi: 10.1177/0023677216640706.

7. Mazure N.M. VDAC in cancer. Biochim Biophys Acta Bioenerg. 2017; 1858(8): 665–73. doi: 10.1016/j.bbabio.2017.03.002.

8. Shoshan-Barmatz V., Ben-Hail D. VDAC, a multi-functional mitochondrial protein as a pharmacological target. Mitochondrion. 2012; 12(1): 24–34. doi: 10.1016/j.mito.2011.04.001.

9. Shteinfer-Kuzmine A., Amsalem Z., Arif T., Zooravlov A., Shoshan- Barmatz V. Selective induction of cancer cell death by VDAC1-based peptides and their potential use in cancer therapy. Mol Oncol. 2018; 12(7): 1077–1103. doi: 10.1002/1878-0261.

10. Raghavan A., Sheiko T., Graham B.H., Craigen W.J. Voltagedependant anion channels: novel insights into isoform function through genetic models. Biochim Biophys Acta. 2012; 1818(6): 1477–85. doi: 10.1016/j.bbamem.2011.10.019.

11. Maldonado E.N., Lemasters J.J. Warburg revisited: regulation of mitochondrial metabolism by voltage-dependent anion channels in cancer cells. J Pharmacol Exp Ther. 2012; 342: 637–41, doi:10.1124/jpet.112.192153.

12. Pedersen P.L. Voltage dependent anion channels (VDACs): a brief introduction with a focus on the outer mitochondrial compartment’s roles together with hexokinase-2 in the «Warburg effect» in cancer. J Bioenerg Biomembr. 2008; 40 (3): 123–6. doi: 10.1007/s10863-008-9165-7.

13. Yang G., Zhou D., Li J., Wang W., Zhong W., Fan W., Yu M., Cheng H. VDAC1 is regulated by BRD4 and contributes to JQ1 resistance in breast cancer. Oncol Lett. 2019; 18 (3): 2340–7. doi: 10.3892/ol.2019.10534.

14. Seo J.H., Chae Y.C., Kossenkov A.V., Lee Y.G., Tang H.Y., Agarwal E., Gabrilovich D.I., Languino L.R., Speicher D.W., Shastrula P.K., Storaci A.M., Ferrero S., Gaudioso G., Caroli M., Tosi D., Giroda M., Vaira V., Rebecca V. W., Herlyn M., Xiao M., Fingerman D., Martorella A., Skordalakes E., Altieri D.C. MFF Regulation of Mitochondrial Cell Death Is a Therapeutic Target in Cancer. Cancer Res. 2019; 79 (24): 6215–26. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-19-1982.

15. Ralph S.J., Low P., Dong L., Lawen A., Neuzil J. Mitocans: mitochondrial targeted anti-cancer drugs as improved therapies and related patent documents. Recent Pat Anticancer Drug Discov. 2006; 1 (3):327–46.

16. Shoshan-Barmatz V., Krelin Y., Chen Q. VDAC1 as a Player in Mitochondria-Mediated Apoptosis and Target for Modulating Apoptosis. Curr Med Chem. 2017; 24(40): 4435–46. doi: 10.2174/0929867324666170616105200.

17. Wu S., Sampson M.J., Decker W.K., Craigen W.J. Each mammalian mitochondrial outer membrane porin protein is dispensable: effects on cellular respiration. Biochim Biophys Acta. 1999; 1452: 68–78. doi:10.1016/s0167-4889(99)00120-2.

18. Solovieva M.E., Shatalin Y.V., Solovyev V.V., Sazonov A.V., Kutyshenko V.P., Akatov V.S. Hydroxycobalamin catalyzes the oxidation of diethyldithiocarbamate and increases its cytotoxicity independently of copper ions. Redox Biol. 2019; 20: 28–37. doi:10.1016/j.redox.2018.09.016.

19. Zotova A., Pichugin A., Atemasova A., Knyazhanskaya E., Lopatukhina E., Mitkin N., Holmuhamedov E., Gottikh M., Kuprash D., Filatov A., Mazurov D. Isolation of gene-edited cells via knock-in of short glycophosphatidylinositol-anchored epitope tags. Sci Rep. 2019; 9: 3132. doi:10.1038/s41598-019-40219-z.

20. Мазуров Д.В. Селекция редактированных клеток методом SORTS. Главная публичная научно-техническая библиотека Сибирского отделения РАН. Новосибирск, 2020; Глава 22.

21. Tarasevich A., Filatov A., Pichugin A., Mazurov D. Monoclonal antibody profiling of cell surface proteins associated with the viral biofilms on HTLV-1 transformed cells. Acta Virol. 2015; 59: 247–56. doi:10.4149/av_2015_03_247.

22. Cheon D.J., Orsulic S. Mouse models of cancer. Ann Rev Pathol. 2011; 6: 95–119, doi:10.1146/annurev.pathol.3.121806.154244.

23. Park M.K., Lee C.H., Lee H. Mouse models of breast cancer in preclinical research. Lab Anim Res. 2018; 34: 160–5, doi:10.5625/lar.2018.34.4.160.

24. Dall G., Vieusseux J., Unsworth A., Anderson R., Britt K. Low Dose, Low Cost Estradiol Pellets Can Support MCF-7 Tumour Growth in Nude Mice without Bladder Symptoms. J Cancer. 2015; 6: 1331–6. doi:10.7150/jca.10890.

25. Кадомцев Д.В. Золетил-ксилазиновый наркоз в экспериментах у крыс. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований 2015; 5: 56–7.

26. Владимирская Т.Э., Швед И.А., Криворот С.Г., Веялкина Н.Н., Адамович А.В. Определение фаз эстрального цикла белых крыс по клеточному составу влагалищных мазков. Вести Национальной Академии Наук Белоруссии, Серия Биологическая. 2011; 4: 88–91.

27. Miller A.R., Pisters P.W., Lee J.E., Janjan N.A., Abbruzzese J.L., Evans D.B. Preoperative chemoradiation and pancreaticoduodenectomy for adenocarcinoma of the pancreas. Hepatogastroenterology. 1998; 45(21): 624–33.

28. Majer J., Kedziora J., Madziala M. A pilot study of mechanical chest compression with the LifeLine ARM device during simulated cardiopulmonary resuscitation. Anaesth Crit Care Pain Med. 2017; 36(4): 249. doi: 10.1016/j.accpm.2017.01.007.

29. Jung Y.Y., Hyun C.L., Jin M.-S., Park I.A., Chung Y.R., Shim B., Lee K.H., Ryu H.S. Histomorphological Factors Predicting the Response to Neoadjuvant Chemotherapy in Triple-Negative Breast Cancer. J Breast Cancer. 2016; 19(3): 261–7. doi: 10.4048/jbc.2016.19.3.261.

30. Sethi D., Sen R., Parshad S., Khetarpal S., Garg M., Sen J. Histopathologic changes following neoadjuvant chemotherapy in various malignancies. Int J Appl Basic Med Res. 2012; 2(2): 111–6. doi: 10.4103/2229-516X.106353.

31. Pokrovskii V.S., Treshchalin M.I., Bodiagin D.A., Treshchalina E.M. Hematological toxicity of some combined chemotherapy schemes involving aranoza. Eksp Klin Farmakol. 2010; 73(5): 36–40.

32. Yao L., Xue X., Yu P., Ni Y., Chen F. Evans Blue Dye: A Revisit of Its Applications in Biomedicine. Contrast Media; Molecular Imaging. 2018.

33. Зайцев В.Б., Федоровская Н.С., Дьяконов Д.А., Федоровский А.М., Коледаева Е.В., Дорох Л.В., Гамулинская И.Н. Морфофункциональные характеристики селезёнки человека. Вятский медицинский вестник. 2011; 3–6.

34. Кирьянов Н. А., Иванова Г.С., Баженов Е. Л., Башмаков А. Б. Частная патология.Часть 2. Патологическая анатомия. Ижевск, 2018.

35. Ионкин Д.А., Кармазановский.Г.Г., Степанова Ю.А., Шуракова А.Б., Журенкова Т.В., Щеголев А.И., Дубова Е.А. Редкие злокачественные поражения селезёнки. Малигнизация эпидермоидной кисты и метастазы в селезёнку. Вестник Национального медико- хирургического Центра им. Н.И. Пирогова 2011; 6: 137–143.