Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
ℹ️Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
Список сокращений 3
1. Введение 6
2. Литературный обзор 8
2.1. Фенотип макрофагов 8
2.2. Влияние радиотерапии на фенотип и жизнеспособность макрофагов 10
2.3. Роль mTORC1 в регуляции фенотипа макрофагов 12
2.4. Антигенпрезентирующая функция макрофагов 17
2.4.1. Организация HLA-DR у моноцитов и макрофагов
2.4.2. Цикл HLA-DR
2.5. Регуляция экспрессии и активности HLA-DR 22
2.5.1. Влияние опухоли на антигенпрезентирующую функцию макрофагов
2.5.2. Радиотерапия в регуляции антигенпрезентирующей функции макрофагов
2.5.3. mTORC1 в регуляции антигенпрезентирующей функции макрофагов
3. Материалы и методы исследования 26
3.1. Материалы 26
3.1.1. Реактивы и материалы для ведения клеточных культур
3.1.2. Клеточные линии, использованные в работе
3.1.3. Приготовление кондиционированной среды
3.2. Методы 27
3.2.1. Облучение клеток 27
3.2.2. Проточная цитофлуориметрия 28
3.2.3. Микроскопия 31
3.2.4. Выделение РНК 31
3.2.5. Обратная транскрипция 31
3.2.6. Полимеразная цепная реакция в реальном времени 32
3.2.7. MTT-тест для исследования цитотоксичности 34
3.2.8. Статистический анализ 35
4. Результаты и обсуждение 35
5. Выводы 49
6. Список литературы 51
📖 Введение
Опухоль-ассоциированные макрофаги (ОАМ) являются самой многочисленной популяцией в микроокружении солидных опухолей (Gentles A. J. &Newman A. M., 2015).
Среди ОАМ преобладают макрофаги с противовоспалительным (M2, или альтернативно активированным) фенотипом, направленными на подавление воспаления, продукцию противовоспалительных цитокинов (IL-10, IL-4, IL-13 и т.д.) и факторов роста (TGF-P, VEGF, EGF и т.д), способствующих развитию опухоли (Cassetta L. &Pollard J. W., 2018). При воздействии терапии, направленной на уничтожение злокачественного образования, происходит поляризация клеток - фенотипические и функциональные изменения макрофагов в сторону про- или противовоспалительной активности. Воздействие терапии на макрофаги в дальнейшем может повысить чувствительность или, наоборот, способствовать лекарственной и радиоустойчивости опухоли. В частности, нарушение антигенпрезентирующей функции, которое наблюдается у опухоль-ассоциированных макрофагов, помогает избежать опухоли воздействия радиотерапии и продолжать деление (Seifert L. e.a., 2016; Ruffell B., Coussens L., 2015; Crittenden M. e.a., 2012).
Лучевая терапия является одним из основных терапевтических подходов, используемых в онкотерапии (Connell P. &Hellman S., 2009). Облучение, направленное на опухоль, влияет и на поляризацию макрофагов. После воздействия ионизирующего излучения макрофаги могут активироваться в противовоспалительный фенотип, который благоприятствует развитию опухоли и снижает терапевтическое воздействие радиотерапии (Petrillo M. e.a., 2015). После облучения также могут формироваться провоспалительные макрофаги (М1, или классически активированные макрофаги), которые активируют острый воспалительный иммунный ответ и подавляют опухоль (Wu Q., Allouch A., Paoletti A., 2017).
Провоспалительные макрофаги напрямую уничтожают опухолевые клетки или активируют другие иммунные клетки против опухоли. В частности, провоспалительные макрофаги экспрессируют лейкоцитарный антиген второго класса HLA-DR на своей клеточной мембране и, таким образом, обладают активной способностью к презентации антигена и активации противоопухолевого Т-клеточного иммунитета (Haabeth O., TveitaW., Fauskanger A., 2014). После облучения изменяется локализация HLA-DR в антигенпрезентирующих клетках (Stary V. e.a., 2020; Pinto A. e.a., 2016). Однако до сих пор нет достаточно информации о механизмах регуляции HLA-DR в ответ на радиотерапию. Нарушение антигенпрезентирующей функции, которое наблюдается у опухоль-ассоциированных макрофагов, помогает избежать опухоли воздействия радиотерапии и продолжать деление (Seifert L. e.a., 2016).
Таким образом, понимание механизмов регуляции антигенпрезентирующей функции макрофагов при воздействии излучения необходимо для разработки новых подходов в иммунорадиотерапии. Поляризация опухоль-ассоциированных макрофагов в провоспалительный фенотип и индукция антигенпрезентирующей функции макрофагов должны повысить положительный эффект радиотерапии.
В данной работе рассмотрена проблема регуляции экспрессии рецептора HLA-DR и цитокинового профиля в модели опухоль-ассоциированных макрофагов, линии моноцитов человека THP-1. Основное внимание в данной работе уделено предполагаемому регулятору мембранной экспрессии HLA-DR - пути мишени рапамицина млекопитающих (mechanistic target of rapamycin, mTOR), который участвует в регуляции аутофагии и клеточной гибели, а также является одной из новых перспективных мишеней для фенотипической и функциональной регуляции макрофагов (Saric A. e.a., 2015; Mercalli A. e.a., 2013). В связи с этим, цель данной работы - изучить влияние умеренной дозы гамма-излучения и подавления mTORC1 c помощью ингибитора рапамицина на противоопухолевую активность моноцитов.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Создать модель опухоль-ассоциированных макрофагов и провести ее валидацию с помощью МТТ-теста на жизнеспособность, описания морфологических характеристик моноцитов и определения поверхностной экспрессии HLA-DR с помощью проточной цитофлуориметрии;
2. Изучить изменения поверхностной экспрессии HLA-DR в моноцитах ТНР-1 и модели опухоль-ассоциированных макрофагов после терапевтических доз гамма-излучения методом проточной цитофлуориметрии;
3. Исследовать уровни генной экспрессии провоспалительных маркеров, таких как IL6, IL1B, CD80, CCL2 и CXCL10, в моноцитах ТНР-1 после воздействия гамма-излучения методом полимеразной цепной реакции в реальном времени (ПЦР);
4. Описать изменения морфологических характеристик моноцитов ТНР-1 и модели опухоль-ассоциированных макрофагов после воздействия гамма-излучения с помощью световой микроскопии;
5. Выявить влияние ингибитора mTORC1 рапамицина, на характер поверхностной экспрессии HLA-DR в моноцитах ТНР-1 и модели опухоль-ассоциированных макрофагов;
6. Изучить воздействие ингибитора mTORC1 рапамицина на провоспалительные и противовоспалительные маркеры, такие как IL1B, ЮТА и ARG1, в моноцитах ТНР-1 и модели опухоль-ассоциированных макрофагов
✅ Заключение
1. Клеточная линия моноцитов ТНР-1 может использоваться в качестве модели опухоль-ассоциированных макрофагов. С помощью МТТ-теста на цитотоксичность, микроскопии и проточной цитофлуориметрии было показано, что THP-1 обладают выраженной противоопухолевой активностью. При этом HCT116 не влияют на жизнеспособность ТНР-1, дифференцируют ТНР-1 в макрофаги, изменяя их морфологические характеристики, а также снижают экспрессию маркера антиген-презентации HLA-DR в ТНР-1;
2. С помощью проточной цитофлуориметрии было выяснено, что умеренная доза гамма-излучения повышает экспрессию HLA-DR в моноцитах THP-1, восстанавливает экспрессию в модели опухоль-ассоциированных макрофагов и может восстанавливать антигенпрезентирующую активность;
3. Результаты ПЦР анализа показали, что для облученных моноцитов THP-1 наиболее стабильным референсным геном является GAPDH, и гамма-излучение индуцирует транскрипцию генов провоспалительных факторов (IL1E, СD80, CCL2 и CXCL10) в THP-1 и может стимулировать противоопухолевую активность;
4. Методом микроскопии показали, что умеренная доза гамма-излучения не влияет на морфологические характеристики моноцитов THP-1 и модели опухоль-ассоциированных макрофагов, связанные с моноцито-макрофагальной дифференцировкой;
5. С помощью проточной цитофлуориметрии было показано, что ингибитор mTORC1 рапамицин не приводит к изменению экспрессии HLA-DR в моноцитах THP-1 и модели опухоль-ассоциированных макрофагов;
6. Результаты ПЦР анализа показали, что рапамицин снижает генную экспрессию IL1B в THP-1 и может индуцировать противовоспалительную активность моноцитов ТНР-1, способствующую прогрессии опухоли
Таким образом, суммируя полученные в ходе настоящей работы данные, можно предположить, что гамма-излучение более эффективно восстанавливает воспалительную и повышает противоопухолевую активность моноцитов и опухоль-ассоциированных макрофагов, чем рапамицин. Рапамицин способствует противовоспалительной активности моноцитов и, потенциально способен стимулировать развитие опухоли. Полученные данные будут использованы в дальнейших исследованиях по изучению совместного действия облучения и рапамицина на цитокиновый профиль опухоль-ассоциированных макрофагов.