وین¬کریستین میکروتوبول ها را مختل می کنند و منجر به سمیت عصبی در ارگانوئیدهای مغزی می شوند
تاریخ انتشار: چهارشنبه 12 دی 1397
| امتیاز:
پیشرفت نانو فن آوری در سیستم های انتقال دارو اجازه تجمع عوامل متعدد ضد توموری با نفوذ پذیری ضعیف مغزی را در سیستم عصبی مرکزی(CNS) را داده است اما منجر به نگرانی های در مورد سمیت عصبی مرکزی نیز شده است. وین کریستین به طور معمول به عنوان یک داروی ضد تومور مغزی موثر تجویز می شود. مشخص شده است که این دارو با تداخل با دینامیک میکروتوبول ها عمل می کند اما مدل های نشان دادن دقیق مکانیسم سمیت عصبی آن محدود است. در این جا ما ارگانوئیدهای مغزی را با استفاده از سلول های بنیادی پرتوان القایی انسانی(iPSCs) برای ارزیابی مکانیسم های سمیت عصبی تولید کردیم. ارگانوئیدهای مغزی با غلظت های مختلف وین کریستین و برای 48 ساعت تیمار شدند و بیان آن ها اندازه گیری شد. هم چنین ما مارکرهای متنوع سلولی، پروتئین های مربوط به میکروتوبول ها و متالوپروتئینازهای ماتریکس(MMP) را در ارگانوئیدهای مغزی سنجیدیم. بعد از تیمار برای 48 ساعت، ما سمیت عصبی وابسته به دوز از جمله تعداد نورون و آستروسیت کاهش یافته در غلظت های بالا را مشاهده کردیم. تیمار وین کریستین نیز پروتئین توبولین مربوط به میکروتوبول ها، و فیبرونکتین را مختل کرد و فعالیت MMP10 را کاهش داد. آنالیزهای بیشتر با استفاده از پایگاه داده STRING نشان داد که هم MMP10 و هم فیبرونکتین به صورت آزمایشگاهی با MMP9 باند می شوند و کاوش های بیشتر نشان دهند برهمکنش بین MMP10 و فیبرونکتین بود. سیستم مدل ارگانوئید ما اجازه بررسی کمی اثرات تیمار با وین کریستین را نشان داد. یافته های ما نشان داد که وین کریستین سمیت عصبی وابسته به دوز را نشان داد، بیان فیبرونکتین، توبولین و MMP10 را در ارگانوئیدهای مغزی مهار کرد.
Neuroscience. 2018 Dec 29. pii: S0306-4522(18)30873-X. doi: 10.1016/j.neuroscience.2018.12.047. [Epub ahead of print]
Vincristine impairs microtubules and causes neurotoxicity in cerebral organoids.
Liu F1, Huang J2, Liu Z3.
Abstract
The advance of nanotechnology in drug delivery systems has allowed central nervous system (CNS) accumulation of several anti-tumor agents with poor brain penetration but also lead to concerns about central neurotoxicity. Vincristine is commonly administered as an effective anti-brain tumor drug. It is known to act by interfering with microtubule dynamics, but models for detailed elucidation of its mechanism of neurotoxicity are limited. Here we generated cerebral organoids using human induced pluripotent stem cells (iPSCs) for evaluation of neurotoxic mechanisms. Cerebral organoids were treated with different concentrations of vincristine for 48 hours and their expansion was measured. We also assayed various cell markers, microtubule associated proteins, and matrix metalloproteinases (MMP) in cerebral organoids. After treatment for 48 hours, we observed dose-dependent neurotoxicity, including reduced neuron and astrocyte numbers at high concentration. Vincristine treatment also impaired the microtubule-associated protein tubulin, and fibronectin, and downregulated MMP10 activity. Further analysis using the STRING database found that, both MMP10 and fibronectin bind with MMP9 experimentally, and text-mining indicated an interaction between MMP10 and fibronectin. Our organoid model system allowed quantitative investigation of the effects of vincristine treatment. Our findings indicated vincristine exhibited dose-dependent neurotoxicity, inhibited fibronectin, tubulin, and MMP10 expression in cerebral organoids.
PMID: 30599272