Massespektrometri-basert analyse av metabolske endringer i en human embryonal nyrecellelinje som respons på kjemoterapeutisk behandling

Abstract

I senere tid har det blitt oppdaget at flere proteiner tilknyttet genotoksisk stress binder til PCNA, et multifunksjonelt protein involvert i flere cellulære prosesser, gjennom et APIM-motiv. ATX-101 er et nylig utviklet kjemoterapeutisk legemiddel som uttrykker APIM-motivet og som ved binding til PCNA hemmer viktige forsvars- og reguleringsmekanismer i cellene. Tidligere studier har vist at ATX-101 har en større innvirkning på cellemetabolisme og signaltransduksjon i kreftceller sammenlignet med ikke-kreftceller.Metabolomics, analyse av alle metabolitter i en celle, er en godt egnet metode for å gi et innblikk i cellens metabolisme og kartlegge effekter av kjemoterapeutisk behandling. Som en del av et større forskningsprosjekt var det av interesse å utføre et mer omfattende stressrespons studium av en ikke-kreftcellelinje og gjennom metabolomanalyse undersøke effekten av ATX-101 og ATX-A (ikke-funksjonell utgave av ATX-101) på cellenes metabolisme. I arbeidet presentert her ble humane embryonale nyreceller (HEK293) behandlet med ATX-101 og ATX-A alene og i kombinasjon med cisplatin, et DNA-skadende cytostatika. Cellene ble behandlet over en tidsperiode på 24 timer med prøveuttak ved 0-, 4-, 8-, og 24 timer. Effekt av behandlingen ble analysert ved å benytte massespektrometri-basert metabolomanalyse basert på to tilnærmingsmetoder, target- og non-target analyse. Target analyse ble utført ved gasskromatografi-MS og kapillær ionekromatografi-MS, mens non-target analyse ble utført ved revers fase væskekromatografi-MS og HILIC/amid væskekromatografi-MS. Prinsipalkomponentanalyse (PCA) av resultatene viste tidsbasert gruppering av HEK293 både for target og non-target analysen, og tydet på liten effekt av stressbehandling på cellemetabolismen i HEK293. Det ble foretatt en vurdering av cellevekst ved å benytte proteinassayanalyse der stressbehandlede celler viste lavere veksthastighet enn ubehandlede celler. Det ble ikke påpekt en bestemt trend knyttet til en type behandling. I tillegg ble glukose-, l-glutamin- og laktatkonsentrasjoner målt i medieprøver for å bestemme karbonkildeomsetningen i cellene. Det ble ikke påvist noen store forskjeller mellom stressbehandlede- og ubehandlede celler. Uavhengig av stressbehandling viste cellene et kontinuerlig opptak av glukose og høy produksjon av laktat, og det ble konkludert med at HEK293 uttrykker Warburg effekt.Det ble ikke påvist noen store effekter av ATX-101 og ATX-A på cellemetabolisme og signaltransduksjon i HEK293, noe som virker lovende for en mer selektiv kjemoterapeutisk behandling med ATX-101 i fremtiden.