بررسي اثرات سيتوتوكسيك پروتئين هيبريد نوتركيب StxA1-GM-CSFبر رده‌هاي مختلف سلول‌هاي سرطاني داراي گيرنده GM-CSF

Cytotoxic evaluation of stxA1-GM-CSF recombinant hybrid on different cancer cell lines expressing GM-CSF receptor

سابقه و هدف برنامه‌‌هاي جديدي براي درمان سرطان مدنظر محققين بوده و يكي از اين رويكردها، تحويل هدف دار مواد سمي به سلول‌هاي سرطاني مي‌باشد. در ايمونوتوكسين‌ها از قسمت سيتوتوكسيك توكسين ( دومين كاتاليتيك) باكتري يا گياه و حذف قسمت اتصال دهنده و جايگزيني آن با يك ليگاند اختصاصي براي يك گيرنده سلولي استفاده مي‌شود. در مطالعه قبلي يك ايمونوتوكسين جديد، شيگاتوكسين ـ CSF ـ GM ، طراحي و در سيستم باكتريايي از طريق مهندسي ژنتيك بيان شد. در تحقيق حاضر فعاليت سيتوتوكسيك شيگاتوكسين ـ CSF ـ GM بررده‌هاي مختلف سلول‌هاي سرطاني كه گيرنده فاكتور محرك كلوني گرانولوسيت ـ ماكروفاژ ( CSF ـ GM ) را بيان مي‌كنند مورد مطالعه قرار گرفت. به علاوه اثر آنتي‌بادي ضد گيرنده GM-CSF در مهار فعاليت سيتوتوكسيك شيگاتوكسين ـ CSF ـ GM بر رده‌هاي مختلف سلول‌هاي سرطاني داراي گيرنده مذكور ارزيابي‌شد. مواد و روش‌ها مطالعه انجام شده از نوع تجربي بود. رده‌هاي مختلف سلول‌هاي سرطاني خوني و جامد كه گيرنده فاكتور محرك كلوني گرانولوسيت‌ ـ ‌ماكروفاژ (GM-CSF) را بيان مي‌كردند، در محيط كشت RPMI كشت داده شدند.سيتـوتوكسيسيتي با استفاده از روش‌هاي رنگ سنجي تريپان‌بلو و MTT ارزيابي شد. اثر دراز مدت سيتوتوكسيسيتي با استفاده از سنجش كلونوژنيك بـراي رده‌هـاي‌ سلـول‌هـاي‌ ســرطاني ‌جامد انجـام شـد.گيرنده GM-CSF با استفاده از‌ آنتي‌بادي‌ آنتي CSF ـ GM مهار شد. يافته‌ها در بين رده‌هاي سلولي تومورهاي خون ساز، K562 و در بين رده‌هاي سلولي تومورهاي جامد، LS174T بيشترين سيتوتوكسيسيتي را در غلظت ng/ml 40 و در 24 ساعت نشان دادند. PC-3 ، MCF-7 و DU145 بيشترين توكسيسيتي را در زمان 72 ساعت و در غلظت ng/ml 160 نشان دادند. خنثي‌سازي (StxAl-GM-CSF(Neutralization با آنتي بادي GM-CSF منجر به از بين رفتن اثر توكسيسيتي شد. نتيجه گيري پروتئين نوتركيب هيبريد جديد، شيگاتوكسين ـ CSF ـ GM ، فعاليت بيولوژيك خود را حفظ نموده و بر رده‌هاي مختلف سلول‌هاي سرطاني كه گيرنده فاكتور محرك كلوني گرانولوسيت ـ ماكروفاژ (GM-CSF) را بيان مي‌كردند به طور اختصاصي اثر سيتوتوكسيسيتي را اعمال مي‌كند و مي‌تواند به عنوان يك رويكرد جديد براي درمان سرطان در نظر گرفته شود.

Background and Objectives Immunotoxins are comprised of cell targeting and cell killing moieties. Immunotoxins have been proposed as new strategy for cancer treatment. In this study, catalytic domain of Shigatoxin (A1) was fused to human Granulocyte Macrophage-Colony Stimulating Factor (h GMCSF) . The fused gene was already expressed in E.coli and the expressed protein was analysed for its cytotoxic activity on human cancer cell lines expressing GM-CSF receptor (GM-CSFR). Moreover, the impact of GM-CSF receptor on inhibition of cytotoxic effect of Shiga-toxin-GM-CSF recombinant hybrid in cell lines expressing GM-CSF receptor (GMCSFR) was evaluated. Materials and Methods Cell lines were grown in RPMI-1640 medium supplemented with 10-20% heat inactivated fetal bovine serum (Gibco-BRL). Cytotoxic activity was checked on the cell lines and was measured by trypan blue staininig and MTT assay. GM-CSF receptor was blocked by anti- GM-CSF antibody. Results Cytotoxicity studies revealed that the chimeric protein induced cytotoxic effect on different cell lines. This effect was found to be specific due to the presence of killing moiety (A1) that exerts its effect through specific cell targeting domain i.e. GM-CSF, by binding to its receptor present on those cell lines. K562 and LS174T were the most sensitive. Conclusions Our results revealed that the hybrid protein is toxic to the cancer cell lines bearing GM-CSF receptor; this effect could be a potential factor for further consideration of hybrid protein as a therapeutic agent.