القای آپوپتوز در سلول‌های سرطانی HepG2 توسط اگزوزوم‌های مشتق شده از سلول‌های بنیادی مزانشیمی از طریق تولید گونه‌های فعال اکسیژن

نوع مقاله : Original Article(s)

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، مرکزتحقیقات سلولی مولکولی، گروه بیوشیمی بالینی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز، اهواز، ایران

2 استادیار، مرکزتحقیقات سلولی مولکولی، گروه بیوشیمی بالینی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز، اهواز، ایران

چکیده

مقاله پژوهشی




مقدمه: سرطان سلول‌های کبدی (Hepatocellular carcinoma) HCC شایع‌ترین نوع سرطان کبد در جهان است. روش‌های درمانی فعلی مانند شیمی‌درمانی و پرتودرمانی، می‌توانند به اندام‌های بیماران آسیب برسانند و گاهی منجر به مرگ شوند. اتوپوزاید (ETO) نیز به عنوان یک داروی شیمی‌درمانی پرکاربرد، همین مشکلات را دارد. اکزوزوم‌های مشتق‌ شده از سلول‌های بنیادی مزانشیمی به عنوان یک رویکرد نوین، می‌توانند با تحویل هدفمند مولکول‌های زیستی به سلول‌های سرطانی، عوارض جانبی را کاهش دهند.
روش‌ها: ابتدا سلول‌های سرطانی HepG2 تا رسیدن به تراکم مناسب در محیط کشت DMEM حاوی 10 درصد سرم جنینی گاوی (Fetal bovine serum) FBS کشت داده شدند. سپس سلول‌های HepG2 با غلظت‌های 25 و 50 میکرومولار از اکزوزوم به مدت 24 ساعت تیمار شدند. در ادامه، میزان بیان ژن‌های BAX و BCL-2، سطح ROS و میزان آپوپتوز اندازه‌گیری شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که تیمار سلول‌های HepG2 با اکزوزوم‌های مشتق‌ شده از سلول‌های بنیادی مزانشیمی به افزایش بیان ژن BAX و کاهش بیان ژن BCL-2 منجر شد. همچنین، سطح تولید گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) و میزان آپوپتوز در مقایسه با گروه شاهد به‌طور معنی‌داری افزایش یافت، که نشان‌دهنده‌ی تأثیر مثبت اکزوزوم‌ها در القای مرگ سلولی برنامه‌ریزی‌شده است.
نتیجه‌گیری: اگزوزوم‌های مشتق‌شده از MSC توانستند از طریق تولید ROS باعث القای آپوپتوز در سلول‌های سرطانی HepG2 شوند. این یافته‌ها نشان می‌دهد که اگزوزوم‌ها می‌توانند به‌عنوان یک روش درمانی نوین با پتانسیل بالا در درمان سرطان مورد استفاده قرار گیرند و راهکارهایی برای توسعه استراتژی‌های کم‌خطرتر و مؤثرتر در درمان سرطان پیشنهاد می‌دهد.

تازه های تحقیق

سحر ساکی:  Google Scholar 

مهدی حاتمی:  Google Scholar 

اعظم خدری:  Google Scholar 

سمانه صالحی پور باورصاد:  Google Scholar 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Induction of Apoptosis in HepG2 Cancer Cells by Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes via Reactive Oxygen Species Production

نویسندگان [English]

  • Sahar Saki 1
  • Mahdi Hatami 2
  • Fatemeh Ghaffari 1
  • Azam Khedri 2
  • Samaneh Salehipour Bavarsad 2
1 MSc, Cellular and Molecular Research Center, Department of Clinical Biochemistry, School of Medicine, Ahvaz Jundishapur University of Medical Sciences, Ahvaz, Iran
2 Assistant Professor, Cellular and Molecular Research Center, Department of Clinical Biochemistry, School of Medicine, Ahvaz Jundishapur University of Medical Sciences, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Background: Hepatocellular carcinoma (HCC) is the most common type of liver cancer worldwide. Current treatment methods, such as chemotherapy and radiation therapy, can cause damage to patients' organs and occasionally lead to death. Etoposide (ETO), a widely used chemotherapeutic agent, has similar issues. Exosomes derived from mesenchymal stem cells represent a novel approach that may reduce side effects by targeted delivery of bioactive molecules to cancer cells.
Methods: HepG2 cancer cells were first cultured in a DMEM medium containing 10% fetal bovine serum (FBS) until reaching appropriate confluence. Then, the HepG2 cells were treated with 25 and 50 µM concentrations of exosomes for 24 hours. Subsequently, the expression levels of BAX and BCL-2 genes, ROS levels, and the apoptosis rate were measured.
Findings: Treatment of HepG2 cells with exosomes derived from mesenchymal stem cells led to an increase in BAX gene expression and a decrease in BCL-2 gene expression. Additionally, the levels of reactive oxygen species (ROS) and apoptosis rates were significantly higher compared to the control group, indicating a positive effect of exosomes in inducing programmed cell death.
Conclusion: Exosomes derived from MSCs were able to induce apoptosis in HepG2 cancer cells through the production of ROS. These findings suggest that exosomes can be utilized as a promising novel therapeutic approach in cancer treatment and offer strategies for developing safer and more effective cancer therapies.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Exosomes
  • Reactive oxygen species
  • Hepatocellular carcinoma (HCC)
  • Apoptosis

مراجع

  1. Arzumanian VA, Kiseleva OI, Poverennaya EV. The curious case of the HepG2 cell line: 40 years of expertise. Int J Mol Sci 2021; 22(23): 13135.
  2. Liang W-F, Gong Y-X, Li H-F, Sun F-L, Li W-L, Chen D-q, et al. Curcumin activates ROS signaling to promote pyroptosis in hepatocellular carcinoma HepG2 cells. In Vivo 2021; 35(1): 249-57.
  3. Kim SM, Ha SE, Lee HJ, Rampogu S, Vetrivel P, Kim HH, et al. Sinensetin induces autophagic cell death through p53-related AMPK/mTOR signaling in hepatocellular carcinoma HepG2 cells. Nutrients 2020; 12(8): 2462.
  4. Badroon NA, Abdul Majid N, Alshawsh MA. Antiproliferative and apoptotic effects of cardamonin against hepatocellular carcinoma HepG2 cells. Nutrients 2020; 12(6): 1757.
  5. Aslani F, Afarin R, Madiseh ND, Nasab HB, Monjezi S, Igder S, et al. Potentiation of apoptotic effect of combination of etoposide and quercetin on HepG2 liver cancer cells. Hepatitis Monthly 2023; 23(1): 2.
  6. Gholami A, Emadi F, Nazem M, Aghayi R, Khalvati B, Amini A, et al. Expression of key apoptotic genes in hepatocellular carcinoma cell line treated with etoposide-loaded graphene oxide. Journal of Drug Delivery Science and Technology 2020; 57: 101725.
  7. Afarin R, Aslani F, Asadizade S, Asl BJ, Gahrooie MM, Shakerian E, et al. The effect of lipopolysaccharide-stimulated adipose-derived mesenchymal stem cells on NAFLD treatment in high-fat diet-fed rats. Iran J Pharm Res 2023; 22(1): e134807.
  8. Tang Z, He J, Zou J, Yu S, Sun X, Qin L. Cisplatin-resistant HepG2 cell-derived exosomes transfer cisplatin resistance to cisplatin-sensitive cells in HCC. PeerJ 2021; 9: e11200.
  9. Li X, Wang Y, Cai Z, Zhou Q, Li L, Fu P. Exosomes from human umbilical cord mesenchymal stem cells inhibit ROS production and cell apoptosis in human articular chondrocytes via the miR‐100‐5p/NOX4 axis. Cell Biol Int 2021; 45(10): 2096-106.
  10. Liu B, Hu D, Zhou Y, Yu Y, Shen L, Long C, et al. Exosomes released by human umbilical cord mesenchymal stem cells protect against renal interstitial fibrosis through ROS-mediated P38MAPK/ERK signaling pathway. Am J Transl Res 2020; 12(9): 4998- 5014.
  11. Wang T, Ma M, Chen C, Yang X, Qian Y. Three widely used pesticides and their mixtures induced cytotoxicity and apoptosis through the ROS-related caspase pathway in HepG2 cells. Food Chem Toxicol 2021; 152: 112162.
  12. Wang J-R, Li T-Z, Wang C, Li S-M, Luo Y-H, Piao X-J, et al. Liquiritin inhibits proliferation and induces apoptosis in HepG2 hepatocellular carcinoma cells via the ROS-mediated MAPK/AKT/NF-κB signaling pathway. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol 2020; 393(10): 1987-99.
  13. Rashidi M, Matour E, Monjezi S, Zadeh SA, Shakerian E, Sabahy S, et al. Effects of exosomes of mesenchymal stem cells on cholesterol-induced hepatic fibrogenesis. Iran J Basic Med Sci 2023; 26(6): 695-700.
  14. Masoudi E, Soleimani M, Zarinfard G, Homayoun M, Bakhtiari M. The effects of chitosan-loaded JQ1 nanoparticles on OVCAR-3 cell cycle and apoptosis-related gene expression. Res Pharm Sci 2024; 19(1): 53-63.
  15. Yang Y, Yu S, Lv C, Tian Y. NETosis in tumour microenvironment of liver: from primary to metastatic hepatic carcinoma. Ageing Res Rev 2024; 97: 102297.
  16. Shi X, Xing H, Yang X, Li F, Yao S, Zhang H, et al. Fibroblast imaging of hepatic carcinoma with 68 Ga-FAPI-04 PET/CT: a pilot study in patients with suspected hepatic nodules. Eur J Nucl Med Mol Imaging 2021; 48(1): 196-203.
  17. Chen Z, Xie H, Hu M, Huang T, Hu Y, Sang N, et al. Recent progress in treatment of hepatocellular carcinoma. Am J Cancer Res 2020; 10(9): 2993-3036.
  18. Brown ZJ, Tsilimigras DI, Ruff SM, Mohseni A, Kamel IR, Cloyd JM, et al. Management of hepatocellular carcinoma: a review. JAMA Surg 2023; 158(4): 410-20.
  19. Diepstraten ST, Young S, La Marca JE, Wang Z, Kluck RM, Strasser A, et al. Lymphoma cells lacking pro-apoptotic BAX are highly resistant to BH3-mimetics targeting pro-survival MCL-1 but retain sensitivity to conventional DNA-damaging drugs. Cell Death Differ 2023; 30(4): 1005-17.
  20. Robert A, Pujals A, Favre L, Debernardi J, Wiels J. The BCL‐2 family protein inhibitor ABT‐737 as an additional tool for the treatment of EBV‐associated post‐transplant lymphoproliferative disorders. Mol Oncol 2020; 14(10): 2520-32.
  21. Zhang W, Wang T, Xue Y, Zhan B, Lai Z, Huang W, et al. Research progress of extracellular vesicles and exosomes derived from mesenchymal stem cells in the treatment of oxidative stress-related diseases. Front Immunol 2023; 14: 1238789.
  22. He R, Jiang Y, Shi Y, Liang J, Zhao L. Curcumin-laden exosomes target ischemic brain tissue and alleviate cerebral ischemia-reperfusion injury by inhibiting ROS-mediated mitochondrial apoptosis. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl 2020; 117: 111314.
  23. Yue J, López JM. Understanding MAPK signaling pathways in apoptosis. Int J Mol Sci 2020; 21(7): 2346.
  24. Dhanasekaran DN, Reddy EP. JNK signaling in apoptosis. Oncogene 2008; 27(48): 6245-51.
  25. Gong Y, Kong T, Ren X, Chen J, Lin S, Zhang Y, et al. Exosome-mediated apoptosis pathway during WSSV infection in crustacean mud crab. PLoS Pathog 2020; 16(5): e1008366.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 42، شماره 799
هفته 3، اسفند
بهمن و اسفند 1403
صفحه 1206-1214

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 26 شهریور 1403
  • تاریخ پذیرش: 28 بهمن 1403

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار