شبیه سازی نیچ لوکمیای میلوئید حاد برای مطالعات مولکولی و غربالگری داروها
تاریخ انتشار: چهارشنبه 22 دی 1395
| امتیاز:
نیچ مغز استخوان یکی از فاکتورهای اصلی دخیل در تکوین لوکمیا و مقاومت دارویی در بیماران مبتلا به لوکمیای میلوئید حاد(AML) است. اگرچه شبیه سازی نیچ مغز استخوان لوکمیایی که به شرایط کشت دو بعدی تکیه دارند، نمی تواند ساختار پیچیده مغز استخوان را تقلید کند اما این امر به وسیله داربست های سه بعدی مختلف قابل انجام است. همزمان، پلت فرم میکروفلوئیدیک با محیط کشت دینامیک که جریان مایع میان بافتی را تقلید می کند، همراه با داربست سه بعدی به شبیه سازی ریز محیط مغز استخوان کمک خواهد کرد. در این مطالعه سلول های TF-1 با سلول های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان(BM-MSCs) در سیستم های میکروفلوئیدیک دو بعدی و سه بعدی هم کشت شدند. حفظ فنوتیپ طی کشت سلولی و نرخ تکثیر بوسیله آنالیزهای سیکل سلولی ارزیابی و اثبات شد. مورفولوژی سلول ها در شرایط کشت دو و سه بعدی بوسیله SEMنشان داده شد. بعد از این آزمایشات، غربالگری دارویی بوسیله به کار بردن آزاسیتیدین و سیتارابین انجام گرفت و ارزیابی سمیت سلولی و qRT-PCR برای BCL2 صورت گرفت تا مقاومت دارویی در محیط کشت دو و سه بعدی مقایسه شود. نتایج ما نشان می دهد که سلول های لوکمیایی در سیستم میکروفلوئیدیک سه بعدی فنوتیپ را حفظ می کنند و نرخ تکثیرشان در محیط کشت سه بعدی در مقایسه با محیط دو بعدی به طور معناداری بالاتر بود(p<0.05) که بوسیله آنالیزهای چرخه سلولی اثبات شد. سنجش سمیت سلولی نیز مقاومت دارویی را در کشت سه بعدی نشان داد و qRT-PCR بیان BCL2 بالاتری را در سیستم میکروفلوئیدیک سه بعدی در مقایسه با سیستم میکروفلوئیدیک دو بعدی نشان داد(p<0.05). در تعادل، تقلید نیچ مغز استخوان به درمان هدفمند کمک می کند و نقش نیچ در تکوین لوکمیا در بیماران مبتلا به لوکمیای میلوئید حاد را برجسته می سازد.
Tissue Eng Part C Methods. 2016 Dec 22. doi: 10.1089/ten.TEC.2016.0404. [Epub ahead of print]
Mimicking the Acute myeloid leukemia niche for molecular study and drug screening.
Houshmand M1, Soleimani M2,3, Atashi A4, Saglio G5, Abdollahi M6, Nikougoftar Zarif M7.
Abstract
Bone marrow niche is a major contributing factor in leukemia development and drug resistance in Acute Myeloid Leukemia (AML) patients. Although mimicking leukemic bone marrow niche relies on two dimensional (2D) culture conditions, it can't recapitulate complex bone marrow structure which causes introduction of different three dimensional (3D) scaffolds. Simultaneously, microfluidic platform by perfusing medium culture mimic interstitial fluid flow, along with 3D scaffold would help for mimicking bone marrow microenvironment. In this study TF-1 cells were co cultured with Bone Marrow Mesenchymal stem cells (BM-MSCs) in 2D and 3D microfluidic devices. Phenotype maintenance during cell culture and proliferation rate was assayed and confirmed by cell cycle analysis. Morphology of cells in 2D and 3D culture conditions was demonstrated by scanning electron microscopy. After these experiments, Drug screening was performed by applying Azacitidine and Cytarabine and cytotoxicity assay and quantitative Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction (qRT-PCR) for B-Cell Lymphoma 2 (BCL2) were done to compare drug resistance in 2D and 3D culture conditions. Our result show Leukemic cells in 3D microfluidic device retaining their phenotype and proliferation rate was significantly higher in 3D culture condition in comparison to 2D culture condition (P-value<0.05) which was confirmed by cell cycle analysis. Cytotoxicity assay also illustrated drug resistance in 3D culture condition and qRT-PCR demonstrated higher BCL2 expression in 3D microfluidic device in contrast to 2D microfluidic device (P-value<0.05). On balance, mimicking bone marrow niche would help the target therapy and specify the role of niche in development of leukemia in AML patients.
PMID: 28007011