تقييم السمات الوراثية لخطوط الخلايا البشرية المعالجة بالأدوية باستخدام معلِّمات سمات الحمض النووي الجنائي : Authentication of Cell line treated with drugs using STR markers
محتوى المقال
الملخص
يعد توثيق الخط الخلوي باستخدام التكرارات المترادفة القصيرة (STRs) أداة ضرورية لضمان سلامة الخلية خلال عمليات الزراعة المستمرة، بالإضافة للتحقق من عدم وجود خطأ التعرف عليها وحدوث التلوث التداخلي. وتهدف هذه الدراسة إلى التحقق من وجود تغييرات على مستوى النمط الجيني لخلايا MCF-7 وHepG2 التي قد تنتج عن مستخلص الميثانول من أوراق نبتة كف عائشة Anastatica hierochuntica (AH) باستخدام مواقع الـ STR التي تستخدم عادة في الاستعراف. وعولجت خلايا MCF-7 وHepG2 خلال ثلاث فترات زمنية مختلفة بتراكيز متباينة من مستخلص الـAH. وتم استخلاص الحمض النووي من الخلايا الضابطة التي تم معالجتها بمستخلص الميثانول باستخدام أطقم QIAamp® DNA Micro وتقديره الكمي باستخدام أطقم Quantifiler® Duo DNA Quantification ثم تكثيره باعتماد أطقم AmpFlSTR® Identifiler plus PCR Amplification. ولوحظ تباين في تراكيز الحمض النووي لخلايا MCF-7 وHepG2 بين المجموعة الضابطة والمعالجة بـمستخلص الـAH إذ تراوحت بين 300 إلى 2400 µg/ml و150 إلى 2400 µg/ml خلال فترات المعالجة (24، 48 و72 ساعة) مع فروقات ذات دلالة إحصائية (p<0.05). ولوحظ وجود تغييرات من نوع عدم الاستقرار لـ (MS)، وفقدان الزيجوت غير المتماثل (LOH) بالإضافة إلى عملية الإدخال والحذف في نتائج الـ STR لخلايا MCF-7 وHepG2 المعالجة بتراكيز 1200 و2400 µg/ml خلال الفترات الزمنية 48 و72 ساعة وخلايا HepG2 خلال 24 و48 و72 ساعة من المعالجة. وبالتالي نستنتج أن التراكيز العالية من مستخلصات الAH أثرت على الأنماط الوراثية للخطوط الخلوية، ما أدى إلى خطأ بالاستعراف. ولذلك فإن عملية مصادقة الخط الخلوي بواسطة تقنيات تحليل الحمض النووي الجنائي تؤدي دورًا حاسمًا للخلايا التي تم معالجتها بتراكيز عالية من المركبات الكيميائية. كما أنها تساعد المحقق الجنائي في التدقيق والتأكد من التغييرات المحتملة في الأنماط الوراثية للـ STR للضحية أو المشتبه به الخاضع للعلاج الكيماوي لفترات طويلة.
الكلمات المفتاحية
علوم الأدلة الجنائية، مصادقة الخلايا المستزرعة، التكرارات المترادفة القصيرة (STRs)، عدم استقرار المقاطع الوراثية (MSI)، فقدان الزيجوت غير المتماثل (LOH)، نبات كف عائشة
التنزيلات
المراجع
Bian X, Yang Z, Feng H, Sun H, Liu Y. A combination of species identification and STR profiling identifies cross-contaminated cells from 482 human tumor cell lines. Sci.Rep. 2017; 7(1):1-10. DOI :10.1038/s41598-017-09660-w.
American Cancer Society. Breast cancer facts & figures 2019–2020. Am. Cancer Soc. 2019; 17:1-44.
Hughes P, Marshall D, Reid Y, Parkes H, Gelber C. The costs of using unauthenticated, over-passaged cell lines: how much more data do we need?. Biotechniques. 2007; 43(5):575-86. DOI:10.2144/000112598
Qiu J. Scientific publishing: identity crisis. Nat. News. 2008; 451(7180):766-7. DOI: 10.1038/451766a
Katsnelson A. Biologists tackle cells' identity crisis. Nat. 2010; 465: 537 DOI: 10.1038/465537a
Dolgin E. Venerable brain-cancer cell line faces identity crisis. Nat. news. 2016; 537(7619):149.DOI: 10.1038/nature.2016.20515
Parson W, Kirchebner R, Mühlmann R, Renner K, Kofler A, Schmidt S, Kofler R. Cancer cell line identification by short tandem repeat profiling: power and limitations. FASEB. J 2005; 19(3):1-8. DOI: 10.1096/fj.04-3062fje
Drexler HG, Dirks WG, MacLeod RA. False human hematopoietic cell lines: cross-contaminations and misinterpretations. Leuk. 1999; 13(10):1601-7.DOI: 10.1038/sj.leu.240 151
Nelson-Rees WA, Flandermeyer RR. HeLa cultures defined. Sci. 1976; 191(4222):96-98. DOI: 10.1126/science.1246601
Nelson-Rees WA, Daniels DW, Flandermeyer RR. Cross-contamination of cells in culture. Science. 1981; 212(4493):446-52. DOI: 10.1126/science.6451928
Dirks WG, MacLeod RA, Drexler HG. ECV304 (endothelial) is really T24 (bladder carcinoma): cell line cross-contamination at source. In vitro Cell. Dev. Biol. Anim. 1999; 35(10):558-9. DOI: 10.1007/s11626-999-0091-8
Brown J, Reading SJ, Jones S, Fitchett CJ, Howl J, Martin A, Longland CL, Michelangeli F, Dubrova YE, Brown CA. Critical evaluation of ECV304 as a human endothelial cell model defined by genetic analysis and functional responses: a comparison with the human bladder cancer derived epithelial cell line T24/83. Lab. Invest. 2000; 80(1):37-45. DOI: 10.1038/labinvest.3780006.
Suda K, Rothen-Rutishauser B, Günthert M, Wunderli-Allenspach H. Phenotypic characterization of human umbilical vein endothelial (ECV304) and urinary carcinoma (T24) cells: endothelial versus epithelial features. In Vitro Cell. Dev. Biol. Anim. 2001; 37(8):505-514.DOI: 10.1290/1071-2690(2001)037<0505:PCOHUV>2.0.CO;2
Dunham JH, Guthmiller P. Doing good science: Authenticating cell line identity. Promega Notes. 2009; 101:15-8.
Ayyoob K, Masoud K, Vahideh K, Jahanbakhsh A. Authentication of newly established human esophageal squamous cell carcinoma cell line (YM-1) using short tandem repeat (STR) profiling method. Tumor Biol. 2016; 37(3):3197-204. DOI: 10.1007/s13277-015-4133-4
Reid Y, Storts D, Riss T, Minor L. Authentication of human cell lines by STR DNA profiling analysis. Assay Manual.2013. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23805434. Accessed on 15 May 2021
Barallon R, Bauer SR, Butler J, Capes-Davis A, Dirks WG, Elmore E, Furtado M, Kline MC, Kohara A, Los GV, MacLeod RA. Recommendation of short tandem repeat profiling for authenticating human cell lines, stem cells, and tissues. In Vitro Cell. Develop. Biol. Anim. 2010; 46(9):727-32. DOI: 10.1007/s11626-010-9333-z
Butler JM. Fundamentals of forensic DNA typing. Academic press; 2009.
ATCC . Authentication of human cell lines: standardization of STR profiling. ATCC SDO Document ASN-. 2011. https://webstore.ansi.org/standards/atcc/ansiatccasn 00022011. Accessed on 15 May 2021.
Dirks PB. Brain tumor stem cells: the cancer stem cell hypothesis writ large. Mol. Oncol. 2010; 4(5):420-30. DOI: 10.1016/j.molonc.2010.08.001.
Masters JR. End the scandal of false cell lines. Nature. 2012; 492(7428):186. DOI: 10.1038/492186a
Nardone RM. Eradication of cross-contaminated cell lines: a call for action. Cell Biol. Toxicol. 2007; 23(6):367-72. DOI: 10.1007/s10565-007-9019-9.
Trendowski M, Wong V, Yu G, Fondy TP. Enlargement and multinucleation of U937 leukemia and MCF7 breast carcinoma cells by antineoplastic agents to enhance sensitivity to low frequency ultrasound and to DNA-directed anticancer agents. Anticancer Res. 2015; 35(1):65-76.
Li HR, Shagisultanova EI, Yamashita K, Piao Z, Perucho M, Malkhosyan SR. Hypersensitivity of tumor cell lines with microsatellite instability to DNA double strand break producing chemotherapeutic agent bleomycin. Cancer Res. 2004; 64(14):4760-7. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-04-0975
Park JE, Woo SR, Kang CM, Juhn AH, Ju YJ, Shin HJ, Joo HY, Park ER, Park IC, Hong SH, Hwang SG. Paclitaxel stimulates chromosomal fusion and instability in cells with dysfunctional telomeres: implication in multinucleation and chemosensitization. Biochem.Biophy.Res.Commun.2011;404(2):615-21.DOI: 10.1016/j.bbrc.2010.12. 018.
Saleh J, Machado L. Rose of Jericho: a word of caution. Oman Med. J. 2012; 27(4): 338. DOI: 10.5001/omj.2012.86.
Mossa JS, Al-Yahya MA, Al-Meshal IA, Medicinal Plants of Saudi Arabia. 1987.
AlGamdi N, Mullen W, Crozier A. Tea prepared from Anastatica hirerochuntica seeds contains a diversity of antioxidant flavonoids, chlorogenic acids and phenolic compounds. Phytochem. 2011; 72(2-3): 248-254. DOI:10.1016/j.phytochem.2010.11.0 17.
Yoshikawa M, Xu F, Morikawa T, Ninomiya K, Matsuda H. Anastatins A and B, new skeletal flavonoids with hepatoprotective activities from the desert plant Anastatica hierochuntica. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2003; 13(6):1045-1049. DOI: 10.1016/S0960-894X (03)00088-X.
Yoshikawa M, Morikawa T, Xu F. (7R, 8S) and (7S, 8R) 8-5'Linked Neolignans from Egyptian Herbal Medicine Anastatica hierochuntica and Inhibitory Activities of Lignans on Nitric Oxide Pruduction, Heterocycl. 2003; 60(8):1787-1792.
Mohamed AA, Khalil AA, El-Beltagi HE. Antioxidant and antimicrobial properties of kaff maryam (Anastatica hierochuntica) and doum palm (Hyphaene thebaica). Grasas Y Aceites 2010; 61(1): 67-75. DOI: 10.3989/gya.064509
Rizk AM, Williamson EM, Evans FJ. Constituents of Plants Growing in Qatar VII An examination of Certain Plants for Anti-Inflammatory Activity. Int J Crude Drug Res 1985; 23(1): 1-4. DOI: 10.3109/13880208509070677.
Shah AH, Bhandari MP, Al-Harbi NO, Al-Ashban RM. Kaff-E-Maryam (Anastatica hierochuntica L.): evaluation of gastro-protective activity and toxicity in different experimental models. Biol and Med 2014; 6(1): 1-10. DOI: 10.4172/0974-8369.1000 197.
Rameshbabu S, Messaoudi SA, Alehaideb ZI, Ali MS, Venktraman A, Alajmi H, Al-Eidi H, Matou-Nasri S. Anastatica hierochuntica (L.) methanolic and aqueous extracts exert antiproliferative effects through the induction of apoptosis in MCF-7 breast cancer cells. Saudi Pharma. J. 2020; 28(8):985-93.DOI: 10.1016/j.jsps.2020.06.020.
Md Zin SR, Mohamed Z, Alshawsh MA, Wong WF, Kassim NM. Mutagenicity evaluation of Anastatica hierochuntica L. aqueous extract in vitro and in vivo. Exp. Biol. Med. 2018; (4):375-85. DOI :10.1177/1535370217748 574
Buss AD, Butler MS, editors. Natural product chemistry for drug discovery. London: Royal Society of Chemistry; 2010; 245-247.
Kontanis EJ, Reed FA. Evaluation of real‐time PCR amplification efficiencies to detect PCR inhibitors. J. Forensic Sci. 2006; 51(4):795-804. DOI: 10.1111/j.1556-4029.2006. 00182.x
Kainz P. The PCR plateau phase–towards an understanding of its limitations. Biochim. Biophys. Acta. 2000; 1494(1-2):23-7. DOI: 10.1016/s0167-4781(00)00200-1.
Masters JR, American Type Culture Collection Standards Development Organization Workgroup ASN-0002. Cell line misidentification: the beginning of the end. Nat. Rev.Cancer. 2010;10(6):2-6. DOI: 10.1038/nrc2852.
Alvarez JV, Pan TC, Ruth J, Feng Y, Zhou A, Pant D, Grimley JS, Wandless TJ, DeMichele A, Chodosh LA, I-SPY 1 TRIAL Investigators. Par-4 downregulation promotes breast cancer recurrence by preventing multinucleation following targeted therapy. Cancer cell. 2013; 24(1):30-44. DOI: 10.1016/j.ccr.2013.05.007
Kamat N, Khidhir MA, Hussain S, Alashari MM, Rannug U. Chemotherapy induced microsatellite instability and loss of heterozygosity in chromosomes 2, 5, 10, and 17 in solid tumor patients. Cancer cell Inter. 2014; 14(1):1-9. DOI: 10.1186/s12935-014-0118-4.
Pinto JL, Fonseca FL, Marsicano SR, Delgado PO, Sant'Anna AV, Coelho PG, Maeda P, Del Giglio A. Systemic chemotherapy‐induced microsatellite instability in the mononuclear cell fraction of women with breast cancer can be reproduced in vitro and abrogated by amifostine. J. Pharm. Pharmacol. 2010; 62(7):931-4. DOI: 10.1211/jpp.62.07.0015.
Coelho PG, Marsicano SR, Delgado PO, Pinto JL, Sant'anna AV, Yabiko MY, Del Giglio A, Fonseca FL. Chemotherapy induces genomic instability in oral mucosal cells of women with breast cancer. J. Solid Tumors. 2012; 2(2):10. DOI: 10.5430/jst.v2n2p 10.
Masters JR, Thomson JA, Daly-Burns B, Reid YA, Dirks WG, Packer P, Toji LH, Ohno T, Tanabe H, Arlett CF, Kelland LR. Short tandem repeat profiling provides an international reference standard for human cell lines. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2001; 98(14):8012-7 DOI: 10.1073/pnas.121616198.
تفاصيل المقال
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.