دانشگاه اراک سلول و بافت 2228-7035 13 2 2022 06 22 Structural, cellular and molecular mechanisms involved in the Epithelial-to-Mesenchymal Transition in Cancer مکانیسمهای ساختاری ،سلولی و مولکولی در گذر از حالت اپیتلیال به مزانشیمال‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬ در سرطان 71 94 254249 10.52547/JCT/13.2.71 FA سولماز منیری جوادحصاری استادیار ژنتیک مولکولی، دانشگاه شهیدمدنی آذربایجان، دانشکده علوم پایه، گروه زیست شناسی سلولی و مولکولی 0000-0002-2477-388X هلاله واعظی هریس کارشناسی ارشد ژنتیک، دانشگاه تبریز، دانشکده علوم طبیعی، گروه زیست شناسی جانوری 0000-0002-7919-0198 Journal Article 2022 08 24 Intoduction: Cancer as one of the most common genetic diseases is the leading cause of death worldwide. Cancer cells undergo various genetic and phenotypic changes to spread and survive. In the early stages, these changes lead to the development of tumor, while at the advanced stages they can provide a suitable pre-metastatic microenvironment in which various uncontrolled events occur including cell proliferation, traversing through the extracellular matrix, and crossing barriers to enter the bloodstream. Extracellular changes in this microenvironment can induce intracellular changes in primary cancer cells that assist in the sustainability and propagation of these cells. Complicated interactions between the external and internal factors result in the establishment of various regulatory networks between different types of carcinogenesis promoting factors. Identification of these modifications plays a critical role in understanding the mechanisms of disease progression, prognosis and management. Text: Various mutations and differential gene expression trigger metastasis of cancer cells by epithelial to mesenchymal transition (EMT) mechanism, among which the role of chromatin structural changes, intracellular signal transduction pathways, regulation of cell cycle and microRNAs, and genomic instability has been reported. The alterations in gene expression patterns of mentioned pathways lead to potential regulatory complications that faced the management of disease progression and response to therapies with problems. Cancer cells provide their requirements by neutralizing biological barriers, modifying the regulation of inhibiting processes of cancer progression, establishing de novo endogenous mechanisms and providing specialized molecular and structural markers, and various combinations of these methods have been demonstrated in different types of cancer. Furthermore, EMT and cancer stem cells (CSCs) have a mutual relationship in which the presence of one assists the occurrence of the other. Altogether, cancer cells take the advantage of multiple approaches including upregulation of main transcription factors such as snail, slug, Foxc2, Twist and ZEB1/2, benefiting the mechanisms of telomere length protection, production of CD133,CD44 and BMI1 biomarkers, mutation in P53 coding gene, Failure in acquiring aging phenotype, mutation in amino acid residue S115 of SIM2S gene and increased genomic instability, enhanced activity of signaling pathways such as NF-κB, TGF-β, Wnt, Notch and Hh, mitotic rounding process, facilitated cell division, epigenetic changes such as acetylation and methylation of histones and dysregulation of miRNAs. Conclusion: EMT plays a crucial role in cancer progression, crossing the cells through the biological and body barriers, and metastasis that are usually associated with poor prognosis of cancer patients. Molecular and cellular changes in the main pathways of cells, development are considered as the promoting factors of EMT and resulted from the differential expression of genes in EMT compared to the normal phenotype of cells. Advancement in the exploration of these changes and their role in the progression of cancer can remarkably affect the early diagnosis, treatment and management of disease. Aim: In this review, various molecular and cellular mechanisms involved in EMT progression and cancer have been investigated, including signal transduction pathways, structural changes of chromatin and telomeres, up/down-regulation of small non-coding RNAs such as miRNAs, cell cycle regulation and genomic instability. مقدمه: سرطان بهعنوان یکی از رایجترین بیماریهای ژنتیکی و مهمترین عامل مرگ و میر افراد در سراسر جهان به شمار میرود. سلولهای سرطانی جهت گسترش و حفظ بقای خود دچار تغییرات ژنتیکی و فنوتیپی مختلفی میشوند که در مراحل ابتدایی منجر به پیشرفت تومور و در مراحل پیشرفته منجر به فرآهم آمدن ریزمحیط پیشمتاستازی مناسب میگردد. در چنین محیطی وقایع کنترل نشده نظیر تکثیر سلولها و مهار آپوپتوز، حرکت از طریق ماتریکس خارج سلولی و عبور از موانع ورود به جریان خون رخ میدهند. تغییرات خارج سلولی در این ریزمحیط با القای تغییرات درونی سلولهای آغازین سرطان به پایداری و تقویت آنها کمک نموده و ارتباطات پیچیده بین عوامل خارجی و داخلی باعث برقراری شبکههای تنظیمی پیچیده بین انواع فاکتورهای پیشبرندهی سرطانزایی میشود. شناسایی این تغییرات در درک مکانیسمهای پیشرفت بیماری، پیش آگهی و کنترل سرطان نقش اساسی ایفا میکند. متن: جهشهای ژنی مختلف و تغییرات بیان ژنها باعث شروع متاستاز از طریق تغییر شکل از حالت اپیتلیالی به مزانشیمی(EMT) سلولهای سرطانی میگردد که دراینمیان، نقش تغییرات ساختاری کروماتین، مسیرهای مختلف پیامرسانی داخل سلول، تنظیم چرخهی سلولی، میکروRNAها و ناپایداری ژنومی تا حدی شناسایی شده است. تغییرات بیانی ژنهای موثر در این مسیرها پیچیدگیهای تنظیمی بالقوهای را سبب میشوند که کنترل پیشرفت بیماری و پاسخ به درمان آن را با مشکل مواجه میسازد. سلولهای سرطانی نیازمندیهای خود را از طریق بیاثر کردن موانع طبیعی، تغییر در کنترل فرآیندهای بازدارندهی پیشرفت سرطان، برقراری مکانیسمهای نوظهور درونزاد و ایجاد مارکرهای مولکولی و ساختاری تخصصیافته فرآهم میکنند که مجموعههای مختلفی از این رویدادها در انواع مختلف سرطانها شناسایی شدهاند. ارتباط متقابل میان EMT و سلولهای بنیادی سرطانی (CSCs) نیز وجود دارد که حضور هر یک از آنها رخداد دیگری را تقویت مینماید. افزایش بیان فاکتورهای رونویسی اصلی مانند snail، slug، Foxc2، Twist و ZEB1/2، بهکارگیری مکانیسمهای حفاظت طول تلومرها، تولید بیومارکرهای CD133، CD44 و BMI1، جهشهای ژن کد کنندهی P53، عدم کسب فنوتیپ پیری، جهش در باقیماندهی S115 از ژن SIM2S، افزایش ناپایداری ژنومی، افزایش فعالیت مسیرهای پیامرسانی نظیر NF-κB، TGF-β، Wnt، Notch و Hh، فرآیند گرد شدن میتوزی، تسهیل تقسیم سلولهای توموری، تغییرات اپیژنتیکی مثل استیلاسیون و متیلاسیون هیستونها، و تغییرات بیانی میکرو RNAها مثالهایی از روشهای بهکار رفته توسط سلولهای سرطانی هستند. نتیجهگیری: تغییر از حالت اپیتلیال به مزانشیمال نقش کلیدی در پیشرفت سرطان، گذر سلولها از موانع بیولوژیکی و سدهای بدن و متاستاز ایفا میکنند که معمولا با پیشآگهی وخیم در بیماران سرطانی همراه است. تغییرات مولکولی و سلولی در مسیرهای اصلی تکوین سلولها از عوامل پیشبرندهی EMT به شمار میروند که در اثر بیان متمایز ژنها در EMT نسبت به شرایط نرمال سلولها ایجاد میگردند. پیشرفت در شناسایی این تغییرات و نقش هر یک از آنها در پیشرفت سرطان میتواند تاثیر قابل توجهی در تشخیص زودهنگام، درمان و مدیریت سرطان داشته باشد. هدف: در این مقالهی مروری، عوامل مولکولی و سلولی مختلف درگیر در مسیرهای پیامرسانی، تغییرات ساختاری کروماتین و تلومرها، تغییرات بیانی RNAهای غیر کدکنندهی کوچک مثل miRNAها، تغییرات چرخهی سلولی و ناپایداری ژنومی که منجر به تنظیم پیشرفت EMT و سرطان میشوند، مورد بررسی قرار گرفته است.

https://jct.araku.ac.ir/article_254249_47ac29151f84ed13b7a18a09d633924b.pdf

دانشگاه اراک سلول و بافت 2228-7035 13 2 2022 06 22 The effect of regular exercise training on gene expression of Autophagy related protein 5 (ATG5) and Autophagy related protein 7 (ATG7) of white adipose tissue of mice with a high-fat diet اثر تمرین منظم ورزشی بر پروتئین‮های مرتبط با آتوفاژی (5GTA) و (7GTA) در بافت چربی سفید موش‮های دارای تغذیه پرچرب‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬ 95 106 254402 10.52547/JCT.13.2.95 FA سعید دانش‌یار استادیار، گروه تربیت بدنی، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه آیت اله العظمی بروجردی (ره)، لرستان، ایران امیر خسروی استادیار، گروه تربیت بدنی، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه آیت اله العظمی بروجردی (ره)، لرستان، ایران 0000-0002-4728-8991 فاطمه امید علی مربی، گروه تربیت بدنی، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه آیت اله العظمی بروجردی (ره)، لرستان، ایران سعید شوکتی بصیر دکتری فیزیولوژی ورزش، گروه فیزیولوژی ورزش، دانشکده تربیت بدنی، دانشگاه گیلان، گیلان، ایران 0000-0002-4881-8907 Journal Article 2022 08 30 Aim: Previous studies have shown that Autophagy (lysosome-dependent self-degradation) is upregulated in white adipose tissue of obese subjects. Autophagy-related proteins i.e ATG5 and ATG7 play an essential role in the early stage of the autophagic process. On the other hand, it was found that exercise training modified the bad regulation and maladaptation of white adipose tissue by many molecular mechanisms. Therefore, a question remains to be elucidated whether exercise training can modulate the upregulation of Autophagy induced by a high-fat diet and Autophagy seen in obese subjects. Thus, the present study aimed to survey the effect of regular exercise training on gene expressions of ATG5 and ATG7 in white adipose tissue of mice fed a high-fat diet. Material and Methods: Twenty-one C57BL/6 male mice (age of four weeks; Approximate body weight of 12 grams) were purchased from the experimental and comparative studies center of Iran University of Medical Sciences. The mice were randomly assigned to three groups: Control (C, n=7), 2) High-fat diet (HFD, n=7), and High-fat diet with exercise training (HFD-ET, n=7). The mice of the HFD group were fed a high-fat diet (42% kcal of fat) for 12 weeks. The mice of the HFD-ET group were submitted to continuous running on a treadmill for six weeks along with feeding HFD. After the experiment, mice were sacrificed, and visceral adipose tissue pads (epididymal fat) were surgically collected. The Real-Time–PCR methods were used to measure the mRNA expression of ATG5 and ATG7. Data of research were statically analyzed by One-way Analysis of Variance (ANOVA) followed by Tukey's post hoc test. Results. Data showed that the mRNA expression of ATG5 and ATG7 were higher over two-fold in the HFD group as compared to the control group (p<0.05). Further, the mRNA expression of these genes was higher in the HFD-ET group compared to the control group (p<0.01). Interestingly, the mRNA expression of ATG7 was 1.5 fold higher in the HFD-ET group compared to the HFD group (p<0.05). However, the mRNA expression of ATG5 was not significantly changed in the HFD-ET group as compared to the HFD group (p>0.05). Conclusion. These results indicate that long-term feeding high-fat diet causes upregulating of the gene expression of key factors involved in the early stage of the autophagy process (i.e ATG5 and ATG7). Regular exercise training could augment the HFD-induced upregulation of ATG7 gene expression. However, it could not change the HFD-induced upregulation of ATG5 gene expression. Based on the results could be speculated that exercise training accompanied by a high-fat diet may more stimulate the autophagy mechanism in white adipose tissue, probably resulting in a positive adaptation in white adipose tissue development. هدف: مطالعات نشان دادهاند که آتوفاژی (فرایند خود تجزیهای وابسته به لیزوزوم) در بافت چربی افراد چاق دارای تغذیه پرچرب افزایش تنظیمی مییابد. پروتئینهای مرتبط به آتوفاژی یعنی ATG5و ATG7 در مراحل اولیه فرایند آتوفاژی نقش کلیدی ایفا میکنند. از طرف دیگر نشان داده شده است که تمرینات ورزشی ، بدعملکردی یا بدسازگاری بافت چربی، که در افراد چاق بروز مییابد، را از طریق سازوکارهای سلولی مختلف اصلاح میکنند. از این رو، این سوال مطرح میشود که آیا تمرینات ورزشی میتواند بیش تنظیمی آتوفاژی، که در بافت چربی افراد چاق و دارای تغذیه پرچرب بروز مییابد، را تعدیل نماید. بنابراین، هدف از پژوهش حاضر، بررسی اثر تمرین منظم ورزشی بر بیان ژنهای 5GTA و 7GTA در بافت چربی سفید موشهای دارای تغذیه پرچرب است. مواد و روشها: 12 سر موش سوری نر نژاد 6/LB57C با سن تقریبی چهار هفته و با وزن تقریبی 12 گرم از مرکز مطالعات تجربی و مقایسه‌ای دانشگاه علوم پزشکی ایران خریداری شدند. این موشها به صورت تصادفی در سه گروه؛ کنترل (هفت سر)، تغذیه پرچرب (هفت سر) و تمرین ورزشی –تغذیه پرچرب (هفت سر) جای گرفتند. موشهای گروه تغذیه پرچرب، بهمدت 21 هفته رژیم غذایی پرچرب (24 درصد) دریافت کردند. موشهای گروه تمرین ورزشی-تغذیه پرچرب، علاوه بر اینکه رژیم غذایی پرچرب دریافت میکردند، بهمدت شش هفته، تحت تمرین استقامتی تداومی بر روی نوارگردان قرار گرفتند. پس از پایان مداخله پژوهش، موشها بیهوش شدند و بافت چربی احشائی منطقه اپیدیدیمال برای اندازهگیری آزمایشگاهی با جراحی خارج شد. برای اندازهگیری بیان نسبی ژن های یعنی 5GTA و 7GTA از روش RCP-emiT laeR استفاده شد. داده های پژوهش از طریق آزمون تحلیل واریانس یک طرفه و آزمون تعقیبی توکی تحلیل آماری شدند. نتایج: دادههای این پژوهش نشان داد که بیان mRNAی ژنهای ATG5 و ATG7 در بافت چربی گروه تغذیه پرچرب در مقایسه با گروه کنترل بیش از دو برابر بیشتر بود (p<0.05). همچنین بیان mRNA ی این ژنها در گروه تغذیه پرچرب-تمرین ورزشی در قیاس با گروه کنترل بیشتر بود (10.0>p). مهمتر اینکه بیان ژن 7GTA در گروه تغذیه پرچرب-تمرین ورزشی در قیاس با گروه تغذیه پرچرب 5/1 برابر بیشتر بود (50.0>p). با این حال، بیان ژن 5GTA در گروه تغذیه پرچرب-تمرین ورزشی در قیاس با گروه تغذیه پرچرب تفاوت معنی دار نداشت (50.0<p). نتیجهگیری: نتایج این پژوهش دلالت بر این دارد که تغذیه پرچرب در طولانی مدت موجب افزایش بیان ژنهای عوامل دخیل در مرحله اولیه فرایند آتوفاژی (یعنی 5GTA و 7GTA) در بافت چربی سفید میشود و تمرین منظم ورزشی، افزایش بیان ژن 7GTA ناشی از تغذیه پرچرب را تقویت میکند، اما این تمرین، میزان بیان افزایش یافته 5GTA ناشی از تغذیه پرچرب را تغییر نمیدهد. بر این اساس میتوان استدلال کرد که توام شدن تمرین ورزشی و تغذیه پرچرب موجب تحریک بیشتر سازوکار آتوفاژی در بافت چربی سفید میشود که احتمالاً سازگاری مثبتی در جهت نمو بافت چربی باشد.

https://jct.araku.ac.ir/article_254402_24af2bdf1fac60ad0ccb57c6f88227de.pdf

دانشگاه اراک سلول و بافت 2228-7035 13 2 2022 06 22 The effect of lovastatin on cell proliferation and neurotrophic factor expression of bone marrow mesenchymal stem cells in vitro اثر لوواستاتین بر تکثیر سلولی و بیان فاکتور نوروتروفیک سلول‌های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان در شرایط آزمایشگاهی 107 120 254251 10.52547/JCT/13.2.107 FA افسانه باقری دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه زیست شناسی سلولی و مولکولی، دانشکده زیست شناسی، دانشگاه دامغان محمدتقی قربانیان دانشیار، گروه زیست شناسی سلولی و مولکولی، دانشکده زیست شناسی، دانشگاه دامغان ابوطالب کوشا دانشجوی دکتری و کارشناس گروه زیست شناسی سلولی و مولکولی، دانشکده زیست شناسی، دانشگاه دامغان Journal Article 2022 08 24 Aim: In recent years using of Bone marrow mesenchymal stem cells (BMSC) in regenerative medicine, tissue engineering and gene therapy is highly regarded. Convenient access, ability to expand and MSC differentiation capacity along with the ability of adhesion to plastic surfaces and in-vitro growth and development are considered as the characteristic feature of these cells. Bone marrow mesenchymal stem cells possess the ability to differentiate into mesodermal lineage, among other adult cells, can be used in tissue engineering and are good candidates for transplantation. Lovastatin as a lowering cholesterol agent and reducing inflammation, as well as antioxidant and, in particular, neuroprotective effects can be effective in the treatment of neurogenic diseases. The aim of this study was to evaluate the effect of lovastatin on survival, proliferation and expression of GDNF and oct4 genes of Bone marrow mesenchymal stem cells. Lovastatin is presumed to exert their neuroprotective effects by inducing neurotrophic factor gene expression and cell proliferation. Material and methods: In this experimental study, we used 4-6 week adult Wistar rats. The BMSCs were isolated from rat femurs and tibias and cultured in α-MEM. The cell pellet was resuspended in α-MEM supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS), 1% penicillin and streptomycin and cultured in 25-cm2 culture flasks at a density of 2 × 104 cells and incubated at 37°C and 5% CO2. For lovastatin treatment, we exposed MSCs to 1 μM, 5 μm, 10 μm and 15 μm of lovastatin for 24 h. The survival rate of cells was measured by MTT assay. The growth rate and proliferation of cells at 24 hours after culture were assessed by staining with DAPI. The expression of Oct4 and GDNF factors was also evaluated by RT-PCR. Results: MSCs were attached to culture plate and were quickly proliferated. In the culture plate, these cells were usually appeared in three forms: small spherical, fusiform and fibroblast-like and flattened. The results of this study indicate that the proliferation rate at 5, 10 and 15 µM lovastatin showed a significant increase compared to control groups (P<0.5). Gene expression density of gelial derived neurotrophic factors (GDNF) and oct4 genes showed that, there were significant differences between MSCs treatment groups and control group (P<0.5). Cell viability and proliferation rate indicate that experimental groups has a higher proliferation rate than control group. Moreover, results showed an increase in mRNA expression for GDNF and Oct4 compared to the control group (P <0.05). Conclusion:Therefore, lovastatin can be used to improve the culture of mesenchymal stem cells, which is used for transplantation and cell therapy. BMSCs may be a useful therapeutic agent for the treatment of neurodegenerative disorders. هدف: در سال های اخیر استفاده از سلولهای بنیادی مزانشیمی مشتق از مغز استخوان (BMSCs) در پزشکی بازساختی، مهندسی بافت و ژن درمانی بسیار مورد توجه محققان قرار گرفته است. دسترسی آسان، قابلیت تکثیر و ظرفیت تمایز BMSC بههمراه قابلیت چسبندگی به سطح پلاستیکی و رشد و گسترش در شرایط کشت آزمایشگاهی از ویژگی های این سلول ها به شمار می رود. سلولهای بنیادی مزانشیمی مغز استخوان سلولهای بزرگسالی هستند که توانایی تمایز به دودمان مزودرمی دارند و در میان سایر سلولهای بزرگسال، میتوانند در مهندسی بافت استفاده شوند و کاندیدای مناسبی برای پیوند هستند. داروی لوواستاتین به عنوان یک عامل کاهشدهنده کلسترول و با اثرات آنتیاکسیدانت و به ویژه نوروتروفیک و ضدالتهابی میتواند در درمان اختلالات عصبی موثر واقع شود. هدف از این مطالعه بررسی بقا، تکثیر و بیان ژنهای GDNF و oct4 با دوزهای مختلف داروی لوواستاتین در سلولهای بنیادی مزانشیمی مغز استخوان است. فرض بر این است که لواستاتین اثرات محافظت کننده عصبی خود را با القای بیان ژن فاکتور نوروتروفیک و ژن فاکتور نسخه برداری تکثیر سلولی اعمال می کند. مواد و روشها: در این مطالعه تجربی از موش صحرایی بالغ نژاد ویستار (wistar) استفاده گردید. در مطالعه حاضر سلولهای بنیادی مزانشیمی از استخوان ران و ساق موش صحرایی استخراج و در محیط α-MEM کشت شد. BMSCsپس از استخراج در محیط α-MEM (Gibco) غنی شده با 10 درصد سرم (Gibco) و پنی سیلین-استرپتومایسین (Gibco) یک درصد در فلاسک 25cm2 و تراکم 104×2 کشت داده شده و در شرایط دمایی 37 درجه سانتیگراد و CO2 5 درصد نگهداری شدند. سلولهای بنیادی مزانشیمی به مدت 24 ساعت در معرض 1 میکرومولار، 5 میکرومولار ، 10 میکرومولار و 15 میکرومولار لوواستاتین بهعنوان تیمار قرار داده شدند. میزان بقا و حیات با روش MTT و تکثیر سلولی با شمارش سلولی توسط رنگآمیزی با DAPI ارزیابی شد. همچنین با روش RT-PCR بیان فاکتور نسخهبرداری تکثیر سلولهای بنیادی Oct4 و فاکتور نوروتروفیکGDNF بررسی شد. نتایج: سلول های بنیادی مزانشیمی به کف ظرف کشت پلاستیکی چسبیدند و به سرعت تکثیر شدند. در ظرف کشت، این سلول ها معمولاً به سه شکل سلولهای کروی کوچک، دوکی شکل و فیبروبلاست مانند ظاهر شدند. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که میزان تکثیر در غلظت‌های 5، 10 و 15 میکرومولار لوواستاتین نسبت به گروه‌های کنترل افزایش معنی‌داری را نشان می‌دهد(05/0p<). بیان نیمه کمی ژن فاکتورهای نوروتروفیک مشتق از گلیال(GDNF) و ژن‌های oct4 نشان داد که بین گروه‌های تیمار سلول‌های بنیادی مزانشیمی و گروه کنترل تفاوت معنی‌داری وجود دارد. بنابراین داروی لوواستاتین موجب افزایش حیات و تکثیر سلولی و همچنین بیان mRNA ژن Oct4 و GDNF در گروه لوواستاتین نسبت به گروه کنترل، گردید (05/0p<). نتیجهگیری: بنابراین استفاده از داروی لوواستاتین برای بهبود شرایط کشت سلولهای بنیادی مزانشیمی که برای پیوند و سلول درمانی بهکار میرود، پیشنهاد میشود. نتیجه دیگر این است که سلولهای بنیادی مزانشیمی مشتق از مغز استخوان برای درمان بیماریهای تحلیل برنده مغز (نورودژنرتیو) مفید خواهند بود.

https://jct.araku.ac.ir/article_254251_b1c607661f9fee9a479feb9b73f1a1d1.pdf

دانشگاه اراک سلول و بافت 2228-7035 13 2 2022 06 22 The comparative study of growth and drug response of MCF-7 and MDA-MB231 human breast cancer cells in two- and three-dimensional culture مطالعه مقایسه‌ای رشد و پاسخ دارویی سلول‌های MCF-7 و MDA-MB231 سرطان پستان انسانی در کشت دو- و سه بعدی 121 134 254401 10.52547/JCT/13.2.121 FA عرفان سفیدگر کارشناسی ارشد، گروه بیوشیمی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان، ایران شیوا اکبری بیرگانی دکتری تخصصی بیوشیمی،گروه بیوشیمی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان، ایران 0000-0002-1496-7082 Journal Article 2022 08 30 Aim: The three-dimensional (3D) culture of cancer cells is a method that provides the possibility for growth and comprehensive communication of cells in a 3D space, leading to the generation of tumorspheres. In recent years, developing tumor models from cancer cells by using the 3D cell culture method has attracted a lot of attention because it has been introduced as an accurate and reliable strategy for studying cancer stem cells (CSCs) and CSC-based therapeutics. The 3D tumor models in comparison to the monolayer culture (two-dimensional (2D) culture) of cells more resemble in vivo conditions. Because in tumor models, the tumor microenvironment, cell to cell and cell to extracellular matrix interactions and hypoxia condition, which is necessary for the survival of CSCs, are well reproduced. Through the use of several types of cells, including cancer and stromal cells, tumor models have the ability to develop and reflect the complexity of the tissue of interest, which in such a case, are even more accurate models in reflecting the biochemical and physical conditions of the body. Therefore, in the present study, the 3D model of breast cancer has been constructed with the aim of investigating the relationship between the cell behavior and the cell culture conditions (2D and 3D), and a comparative study of the growth and drug response of the two human breast cancer cell lines; MCF-7, and MDA-MB-231. Material and Methods: The two breast cancer cell lines, MCF-7, and MDA-MB-231, were cultured in 2D and 3D (in two modes; on top and embedded) on the Matrigel-based scaffold. The molecular phenotype of cells based on surface markers was examined by flow cytometry. Mammosphere growth was followed in 12 days and their growth kinetics was determined. To evaluate the drug response of cells, two anticancer drugs; actinomycin D and paclitaxel were applied. Primarily, the IC50 values of the two drugs were evaluated, then the generated mammospheres were treated at the indicated dose of the drugs, and their effect on the growth of the mammospheres was followed. Results: The MCF-7 and MDA-MB-231 cell lines cultured in 2 and 3D, showed a significant difference in their molecular phenotypes. So, it seems that the expression of CD44 has significantly decreased. On the other hand, the growth rate of cells in two different modes of 3D culture; on to and embedded, is different. Likely, the drug response evaluation shows a significant difference in 2D and 3D culture, so that the inhibitory effect of paclitaxel compared to actinomycin D has decreased in 3D culture. In addition, the results show that MCF-7 and MDA-MB231 have different drug responses, which can be affected by their different molecular phenotypes. Conclusion: The results of the study confirm that the molecular phenotype of cancer cells, their growth, and drug response are strongly affected by the type of the understudied cell lines, the cell culture method, and the applied drug. Consequently, conducting cancer studies as accurately as possible requires obtaining a model that is most similar to the corresponding tumor in the body. هدف: کشت سه بعدی سلولهای سرطانی، روشی است که در آن سلول‌ها فرصت رشد و ارتباط همه جانبه در یک فضای سه بعدی داشته و توده های سلولی با نام توموسفر ایجاد می‌کنند. در سالهای اخیر، توسعه مدل های توموری از سلول های سرطانی با به‌کارگیری روش های کشت سه بعدی به عنوان استراتژی دقیق و قابل اعتماد جهت مطالعه سلول های بنیادی سرطانی و شناسایی رویکردهای درمانی مبتنی بر سلول بنیادی سرطانی شناخته می شود. مدلهای سهبعدی در مقایسه با روش مرسوم کشت تک لایه، شباهت بیشتری به شراط درون تنی دارند. زیرا در مدلهای توموری، ریزمحیط توموری، تعاملات سلول-سلول و سلول-ماتریکس خارج سلولی و شرایط هیپوکسی که لازمه بقا سلول های بنیادی سرطان است به خوبی بازتولید می شود. مدلهای توموری از طریق بکارگیری چندین گونه سلولی از جمله سلولهای سرطانی و استرومایی در ساخت، به خوبی قابلیت توسعه و بازتاب پیچیدگی بافتی را دارند که در چنین حالتی، حتی مدلی دقیقتر در بازتاب شرایط وقعی بدن محسوب می شوند. ازینرو در مطالعه حاضر، ساخت مدل سه بعدی سرطان پستان با هدف بررسی ارتباط رفتار سلولی با شرایط کشت (دوبعدی و سه بعدی)، مطالعه مقایسه‌ای رشد و پاسخ دارویی دو رده سلول سرطان پستان انسانی انجام شده است. مواد و روشها: دو رده سلولی MCF-7 و MDA-MB-231 به صورت دو بعدی و سه بعدی (به دو شیوه کشت در سطح و کشت غوطه ور) بر روی داربست ماتریژل کشت داده شدند. فنوتیپ مولکولی سلول‌ها بر حسب مارکرهای سطحی با استفاده از روش فلوسایتومتری بررسی شد. رشد ماموسفرها در 12 روز دنبال و کنتیک رشد آنها مشخص شد. برای بررسی پاسخ دارویی دو داروی ضدسرطان اکتینومایسین دی و پکلی تاکسل مورد استفاده قرار گرفت. ابتدا مقادیر IC50 دو دارو برای رده های سلولی مورد مطالعه تعیین شد، سپس ماموسفرهای تولید شده با دوز مشخص دارو تیمار و اثر آنها بر رشد ماموسفرها دنبال شد. نتایج: دو رده سلولی MCF-7 و MDA-MB-231 که بهصورت دو بعدی و سه بعدی کشت داده شدند تفاوت معنیداری در فنوتیپ مولکولی نشان می‌دهند. به گونه ای که بنظر میرسد پس از کشت سه بعدی بیان مارکر سطحی CD44 بطور قابل توجهی کاهش داشته است. از طرفی ویژگی‌های رشدی سلولهای مورد مطالعه در دو حالت مختلف کشت سه بعدی اختلاف قابل توجهی نشان می‌دهند. مطالعات پاسخ دارویی نیز به‌طور مشابه گویای اختلاف پاسخ دارویی در شرایط کشت دو بعدی و سه بعدی است به گونه ای که اثر مهارکنندگی داروی پکلی‌تاکسل در مقایسه با داروی اکتینومایسین دی، در شرایط کشت سه بعدی کاهش داشته است. علاوه بر آن نتایج نشان می‌دهند که دو رده MCF-7 و MDA-MB231 نیز پاسخ دارویی متفاوتی دارند که میتواند متاثر از فنوتیپ مولکولی متفاوت آنها باشد. نتیجهگیری: در مجموع نتایج حاصل از پژوهش انجام شده, موید این نکته است که فنوتیپ مولکولی سلول‌های سرطانی، ویژگی‌های رشدی و پاسخ دارویی آنها بهشدت متاثر از نوع رده سلولی مورد مطالعه، شیوه کشت آنها و نوع داروی بهکار رفته است. بنابراین انجام هرچه دقیق‌تر مطالعات سرطانی مستلزم دستیابی به مدلی است که بیشترین شباهت را با تومور مربوطه در بدن داشته باشد.

https://jct.araku.ac.ir/article_254401_49db0d8e268ede921dff4c636cf092a9.pdf

دانشگاه اراک سلول و بافت 2228-7035 13 2 2022 06 22 Silymarin Effects on Ovine Fetal Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stem Cells Differentiation into Osteogenic Lineage اثرات سیلیمارین روی تمایز سلول‌های بنیادی مزانشیمی مشتق از مغز استخوان جنین گوسفند به ‌دودمان استخوان‮ساز‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬ 135 150 254412 10.52547/JCT/13.2.135 FA اسحاق مروتی دانش‌آموخته‌ی دکتری عمومی دامپزشکی، دانشگاه رازی، دانشکده دامپزشکی، گروه علوم پایه و پاتوبیولوژی، کرمانشاه، ایران طیبه محمدی استادیار، دانشگاه رازی، دانشکده دامپزشکی، گروه علوم پایه و پاتوبیولوژی، کرمانشاه، ایران مهرداد پویان‌مهر استادیار، دانشگاه رازی، دانشکده دامپزشکی، گروه علوم پایه و پاتوبیولوژی، کرمانشاه، ایران لیلا سلطانی استادیار، دانشگاه رازی، دانشکده پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، گروه علوم دامی، کرمانشاه، ایران 0000-0002-5007-5110 Journal Article 2022 08 31 Aim: Cell therapy using mesenchymal stem cells (MSCs) can be a promising tool in regenerative medicine. One of the richest sources of mesenchymal stem cells is fetal bone marrow. Silymarin has strong antioxidant and anti-inflammatory activities with a positive effect on the proliferation of some cells as well as anti-osteoporosis properties. This study aimed to show the effect of silymarin on the differentiation of mesenchymal stem cells derived from the bone marrow of sheep embryos into the osteogenic line. Materials and Methods: Mesenchymal stem cells were isolated from the bone marrow of sheep embryos. MTT test was performed to investigate the cytotoxicity of silymarin on cells at different concentrations for 24 and 72 hours. Then, cells in one of 8 groups 1: negative control; 2: treated with 10 μmol/liter silymarin in the usual environment, 3: treated with 20 μmol/liter silymarin in the usual environment, 4: treated with 100 μmol/liter estradiol in the usual environment, 5: positive control, 6: treatment treated with 10 μmol/liter silymarin in the differentiation medium, 7: treated with 20 μmol/liter silymarin in the differentiation medium, 8: treated with 100 μmol/liter in the differentiation medium, were cultured for 21 days. To determine the osteogenic differentiation of cells, the deposition of hydroxyapatite ions was examined using alizarin staining, and also, the amount of ALP enzyme secretion was also measured in the studied groups. Results: Comparing the average optical absorption of cells at different concentrations between 24 and 72 hours after treatment showed that the average optical absorption of cells at zero concentration of silymarin after 72 hours of treatment decreased in comparison with those treated for 24 hours (P<0.05), but no significant difference was observed in other concentrations (P>0.05). Examining the level of ALP enzyme secretion, 21 days after treatment with silymarin in the studied groups showed that the highest level of enzyme secretion was in group 8 (P≤0.05). The lowest amount of enzyme secretion was observed in group 1 (negative control) and then in group 2 and group 3 respectively (P<0.05). No significant difference was observed between groups 4, 5, and 6 (P>0.05). Based on the alizarin red staining results, calcium ions deposition was observed in all the groups related to the differentiation medium, which increased in groups 8, 7, 6, and 5, respectively. In the groups cultured in the usual environment, there was no calcification in group 1 and the amount of calcification increased in groups 2, 3, and 4, respectively. In total, the amount of calcification in the differentiation environment groups was higher in comparison with the usual environment. Conclusion: During this study, Silymarin had no toxic effect on the mesenchymal stem cells derived from the bone marrow of sheep embryos in the studied concentrations after 24 and 72 hours of treatment. It increased the differentiation of the cells into the osteogenic lineage in a concentration-dependent manner. Therefore, it seems that with further studies and identification of the molecular pathways of silymarin's effect, it can be used in cell therapy in order to repair bone lesions. هدف: سلول درمانی با استفاده از سلولهای بنیادی مزانشیمی (MSCs) می تواند ابزاری امیدوار کننده به عنوان طب بازساختی باشد. یکی از غنی ترین منابع سلول های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان جنین است. سیلیمارین دارای فعالیت های آنتی اکسیدانی و ضد التهابی قوی با تأثیر مثبت بر تکثیر برخی از سلول ها و همچنین خاصیت ضد پوکی استخوان است. این مطالعه با هدف نشان دادن اثر سیلیمارین بر تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از مغز استخوان جنین گوسفند به رده استئوژنیک انجام شد. مواد و روشها: سلولهای بنیادی مزانشیمی از مغز استخوان جنین گوسفند جدا شدند. آزمون MTT جهت بررسی سمیت سلولی سیلیمارین روی سلولها درغلظت های مختلف در زمانهای 24 و 72 ساعت انجام شد. سپس، سلول‌ها در یکی از 8 گروه 1: شاهد منفی؛ 2: تیمار شده با 10 میکرومول بر لیتر سیلیمارین در محیط معمول، 3: تیمار شده با 20 میکرومول بر لیتر سیلیمارین در محیط معمول، 4: تیمار شده با 100 میکرومول بر لیتر استرادیول در محیط معمول، 5: شاهد مثبت، 6: تیمار شده با 10 میکرومول بر لیتر سیلیمارین در محیط تمایزی، 7: تیمار شده با 20 میکرومول بر لیتر سیلیمارین در محیط تمایزی، 8: تیمار شده با 100 میکرومول بر لیتر در محیط تمایزی، به‌مدت 21 روز کشت شدند.جهت تعیین تمایز استئوژنیک سلولها، با استفاده از رنگ آمیزی آلیزارین رد رسوب یون هیدروکسی آپاتیت بررسی شد و همچنین میزان ترشح آنزیم ALP در گروه های مورد مطالعه اندازه گیری شد. نتایج: مقایسه میانگین جذب نوری سلولها در غلظتهای مختلف بین زمانهای 24 و 72 ساعت پس از تیمار نشان داد که میانگین جذب نوری سلولها در غلظت صفر سیلیمارین، 72 ساعت پس از تیمار نسبت به زمان 24 ساعت پس از تیمار کاهش نشان داد(05/0P<) اما در سایر غلظتها تفاوت معنی دار مشاهده نشد(05/0P>). بررسی میزان ترشح آنزیم ALP ، 21 روز پس از تیمار در گروههای مورد مطالعه نشان داد که در مجموع بیشترین میزان ترشح آنزیم در گروه 8 بود (05/0P≤). کمترین میزان ترشح آنزیم در گروه 1 (کنترل منفی) و پس از آن به ترتیب در گروه 2 و گروه 3 مشاهد شد(05/0P<). بین گروههای 4، 5 و 6 تفاوت معنی دار مشاهده نشد(P>0.05). بر اساس نتایج حاصل از رنگ آمیزی آلیزارین رد، رسوب املاح کلسیم در تمام گروههای مربوط به محیط کشت تمایزی مشاهده شد که به ترتیب در گروههای 8، 7، 6 و 5 افزایش یافت. در گروههای کشت شده در محیط معمول، در گروه 1 رسوبی مشاهده نشد و میزان رسوب به ترتیب در گروههای 2، 3 و 4 افزایش نشان داد. در مجموع میزان رسوب در گروههای محیط تمایزی بیشتر از محیط معمول بود. نتیجه گیری: سیلیمارین در غلظتهای مورد بررسی روی سلولهای بنیادی مزانشیمی مشتق از مغز استخوان جنین گوسفند، اثر سمیت ندارد و همچنین در غلظتهای مورد بررسی باعث افزایش تمایز سلولها به رده ی استخوانساز می شود که این افزایش وابسته به غلظت است. از این رو، به نظر می رسد با مطالعات بیشتر و شناسایی مسیرهای مولکولی اثر گذاری سیلیمارین، میتوان از آن در سلول درمانی جهت ترمیم ضایعات استخوانی استفاده کرد.

https://jct.araku.ac.ir/article_254412_65aaa068b57ebff9f1c33bdd406b4fff.pdf

دانشگاه اراک سلول و بافت 2228-7035 13 2 2022 06 22 Evaluation of siRNA Effects on Expression Levels of snail and miR143 in Metastatic Breast Cancer Cells ارزیابی اثرات siRNA بر سطح بیان ژن Snail1 و miR143 در سلول‫های متاستاتیک سرطان سینه‬‬‬‬‬ 151 166 254540 10.52547/JCT/13.2.151 FA معصومه ستاری وند استادیار، گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، واحداهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اهر، ایران 0000-0003-3263-1803 رضا محمدزاده استادیار، گروه زیست شناسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران Journal Article 2022 09 05 Aim: In the past decades, many efforts have been made with the aim of searching for new tools to treat cancer. In this regard, the discovery, investigation and application of techniques related to small interfering RNAs (siRNA) has been one of the most significant advances in the field of cancer detection and treatment. Small interfering RNA, sometimes known as short interfering RNA or silencing RNA, is usually 21 bp long and interferes with the expression of specific genes with complementary nucleotide sequences and prevents translation by degrading mRNA after transcription. Many studies have shown that siRNAs affect the regulation of the expression of some genes that play a role in cancers. siRNAs are effective on Snail transcription factors, which play an important role in the invasion and metastasis of cancer cells, and miR-143, which plays an important role in the pathogenesis of cancers. miRNAs together with transcription factors can disrupt the biological pathways involved in carcinogenesis. However, the exact effect of siRNA on the expression of snail1 and miRNA-143 genes in breast cancer cells is not completely clear. Based on this, the present study investigated the effects of siRNA on snail1 and miRNA-143 on breast cancer cells.Material and Methods were purchased from Pasteur Institute of Iran. The cells were cultured in RPMI-1640 medium containing 10% FBS. Snail1 gene kit (Santacruz biotechnology, California, USA) was used to treat cancer cells with specific siRNA. The cells were divided into two groups: control (no treatment) and treated cells (transfected with siRNA). In order to determine the effective time, the cells were exposed to a dose of 60 picomoles of siRNA for 24, 48 and 72 hours. Beta actin gene was used as internal control gene. Morphology of MDA-MB-468 metastatic cells were examined using light microscopy before and after specific gene transfection. Cell proliferation was checked by trypan blue staining. Snail1 and miR-143 gene expression levels were evaluated by qRT-PCR. Data were analyzed using t-test. Results: In this study, in MDA-MB-468 breast cancer cells, the relative level of Snail1 gene expression was significantly decreased in the effective time of 48 hours and when exposed to the effective dose of 60 pmol (P < 0.0001). However, the knockdown of Snail1 gene by specific siRNA in MDA-MB-468 cancer cells when exposed to an effective dose of 60 pmol and an effective time of 48 hours caused an increase in the relative expression level of miR-143 gene compared to the control group (P < 0.0001). Also, the growth rate of MDA-MB-468 cancer cells decreased with Snail1 gene knockdown. Conclusion: The results of this research showed that the transfection of MDA-MB-468 breast cancer cells by specific siRNA can successfully reduce the expression level of Snail1 gene and miR-143 gene. Proliferation and invasion of breast cancer cells. هدف: در دهه‌های گذشته تلاش های زیادی با هدف جستجوی ابزارهای جدید جهت درمان سرطان صورت گرفته است. در این راستا، کشف، بررسی و کاربرد تکنیک‫های مرتبط با RNA های مداخله‌گر کوچک (siRNA) یکی از قابل توجه‌ترین پیشرفت‪ها در زمینه شناسایی و درمان سرطان بوده است. RNA مداخله گر کوچک که گاهی به‏‏عنوان RNA مداخله گر کوتاه یا RNA خاموش کننده نیز شناخته می‌شود، معمولا 21 جفت باز طول دارد و با تجزیه mRNA پس از رونویسی، با بیان ژن‌های خاص با توالی‌های نوکلئوتیدی مکمل تداخل می‌کند و از ترجمه جلوگیری می‌کند. مطالعات بسیاری نشان داده‌اند که siRNA ها بر تنظیم بیان برخی ژن‌ها که در سرطان‌ها نقش دارند تاثیرگذار می‌باشند. siRNA ها بر فاکتورهای رونویسی Snailکه در تهاجم و متاستاز سلول‌های سرطانی و miR-143 که در پاتوژنز سرطان‌ها نقش مهمی دارند موثر هستند. miRNA‌ ها همراه با عوامل رونویسی می‌توانند مسیرهای بیولوژیکی دخیل در سرطان‌زایی را مختل ‌کنند. حال آنکه ، اثر دقیق ها siRNA بر بیان ژن‌های snail1 و miRNA-143 در سلول‌های سرطانی سینه کاملا روشن نیست. بر این اساس مطالعه حاضر به بررسی اثراتsiRNA بر snail1 و miRNA-143 بر سلول‌های سرطان سینه پرداخته است. مواد و روشها: در این تحقیق تجربی-آزمایشگاهی سلول‌های سرطانی سینه رده MDA-MB-468 انستیتو پاستور ایران خریداری شدند. سلول‌ها در محیط کشت RPMI-1640 حاوی 10% FBS کشت داده شدند. جهت تیمار سلول‌های سرطانی با siRNA اختصاصی، کیت ژن Snail1(Santacruz biotechnology California, USA) مورد استفاده قرار گرفت. سلول‌ها به دو گروه کنترل (عدم تیمار) و سلول‌های تیمار شده (ترانسفکت شده با siRNA) تقسیم‌بندی شدند. به‌منظور مشخص کردن زمان موثر، سلول ها تحت تاثیر دوز 60پیکومول siRNA به‌مدت 24، 48 و 72 ساعت قرار گرفتند. پس از بررسی بیان ژن و به‌دست آمدن زمان موثر در ادامه به‌منظور به‌دست آوردن دوز موثر سلول‌ها با سه دوز 40، 60 و 80 پیکومول تیمار شدند. از ژن بتا اکتین به‌عنوان ژن کنترل داخلی استفاده شد. مورفولوژی سلول‌های متاستاتیک MDA-MB-468 با استفاده از میکروسکوپ نوری قبل و بعد از ترانسفکت ژن اختصاصی مورد بررسی قرار گرفتند. تکثیر سلول‌ها با رنگ آمیزی تریپان بلو بررسی شد. سطح بیان ژن snail1 و miR-143 توسط qRT-PCR ارزیابی شد. داده‌ها با استفاده از آزمون تی – تست تجزیه و تحلیل شدند. نتایج: در این مطالعه در سلول‌های سرطانی سینه رده MDA-MB-468 سطح نسبی بیان ژن Snail1 در زمان موثر 48 ساعت و در مواجهه با دوز موثر 60 پیکومول دچار کاهش معنی‌داری شد (P <0.0001). اما ناک داون ژن Snail1 توسط siRNA اختصاصی در سلول‌های سرطانی رده MDA-MB-468درمواجهه با دوز موثر60 پیکومول و زمان موثر 48 ساعت سبب افزایش سطح بیان نسبی ژن miR-143 در مقایسه با گروه کنترل شد (P <0.0001). همچنین میزان رشد سلول‌های سرطانی MDA-MB-468با ناک داون ژن Snail1 کاهش پیدا کرد. نتیجه گیری: نتایج حاصل از این پژوهش نشان دادند که ترانسفکت سلول‌های سرطان سینه رده MDA-MB-468 توسط siRNA اختصاصی با اثرات کاهشی و افزایشی که بر سطح بیان ژن Snail1 و ژن miR-143 داشته است می‌تواند به‌طور موفقیت آمیزی سبب کاهش تکثیر و تهاجم سلول‌های سرطان سینه می‌شود.

https://jct.araku.ac.ir/article_254540_0975150f58005f81764221d846dd0e66.pdf