El presente protocolo describe los pasos de purificación y los estudios posteriores de cuatro β-glucanos fúngicos diferentes como moléculas inmunomoduladoras potenciales que mejoran las propiedades antitumorales de la microglía contra las células de glioblastoma.
Uno de los mayores desafíos en el desarrollo de terapias efectivas contra el glioblastoma es superar la fuerte supresión inmune dentro del microambiente tumoral. La inmunoterapia se ha convertido en una estrategia eficaz para convertir la respuesta del sistema inmunitario en contra de las células tumorales. Los macrófagos asociados al glioma y la microglía (GAM) son los principales impulsores de tales escenarios antiinflamatorios. Por lo tanto, mejorar la respuesta anticancerosa en los GAM puede representar una posible terapia coadyuvante para tratar a los pacientes con glioblastoma. En ese sentido, las moléculas fúngicas de β-glucano se conocen durante mucho tiempo como potentes moduladores inmunes. Se ha descrito su capacidad para estimular la actividad inmune innata y mejorar la respuesta al tratamiento. Esas características moduladoras se atribuyen en parte a su capacidad para unirse a los receptores de reconocimiento de patrones, que, curiosamente, se expresan en gran medida en los GAM. Por lo tanto, este trabajo se centra en el aislamiento, purificación y posterior uso de β-glucanos fúngicos para mejorar la respuesta tumoricida de la microglía contra las células de glioblastoma. Las líneas celulares de glioblastoma de ratón (GL261) y microglia (BV-2) se utilizan para probar las propiedades inmunomoduladoras de cuatro β-glucanos fúngicos diferentes extraídos de hongos muy utilizados en la industria biofarmacéutica actual: Pleurotus ostreatus, Pleurotus djamor, Hericium erinaceus y Ganoderma lucidum. Para probar estos compuestos, se realizaron ensayos de coestimulación para medir el efecto de un medio preactivado condicionado por microglía sobre la proliferación y la activación de la apoptosis en las células de glioblastoma.
A pesar del advenimiento de nuevos logros en el campo de la neurooncología, la esperanza de vida de los pacientes con glioblastoma sigue siendo escasa. Las terapias estándar de oro contra los tumores cerebrales se basan en la fusión de cirugía, radioterapia y quimioterapia. Sin embargo, en la última década, la inmunoterapia se ha convertido en una poderosa estrategia para tratar diferentes tipos de cáncer1. Por lo tanto, la posibilidad de aprovechar la respuesta inmune del cuerpo contra las células tumorales se ha convertido recientemente en el cuarto pilar de la oncología.
Desde hace tiempo se sabe que uno de los mayores desafíos en el campo es superar la fuerte inmunosupresión que se encuentra dentro del microambiente tumoral2. En particular, en el caso del glioblastoma, una de las formas más comunes y agresivas de cáncer cerebral, desentrañar las vías clave que orquestan tales escenarios protumorales y encontrar nuevos compuestos que podrían contrarrestar la respuesta deprimente del sistema inmunológico podría allanar el camino para futuras terapias contra esta enfermedad incurable.
El cerebro posee sus propias células del sistema inmunológico, y el tipo de célula más relevante es la microglía. Se ha demostrado que estas células tienen un comportamiento bastante complejo en diferentes enfermedades centrales3. En el caso de los tumores cerebrales primarios (por ejemplo, glioblastoma), estas células se desplazan hacia un fenotipo antiinflamatorio que apoya a las células tumorales para colonizar el parénquima cerebral3. Numerosas publicaciones han mejorado el papel principal de estas células durante la progresión tumoral. Una de las principales razones de esto es que la microglía asociada al glioma y los macrófagos infiltrados (GAMs) representan un tercio de la masa tumoral total, lo que sugiere la influencia inequívoca de sus estados de activación durante la progresión del tumor cerebral 4,5.
En ese sentido, los β-glucanos fúngicos han sido descritos como moléculas potentes que desencadenan respuestas inmunes efectivas, incluyendo fagocitosis y producción de factores proinflamatorios, lo que lleva a la eliminación de agentes perniciosos 6,7,8,9,10. Los β-glucanos fúngicos generalmente se han estudiado utilizando extractos de diferentes partes de hongos. Sin embargo, la atribución de efectos específicos requiere su purificación para evitar ambigüedades y poder comprender el mecanismo de acción de tales moléculas como agentes inmunomoduladores8.
En este trabajo, los β-glucanos solubles se purifican del cuerpo fructífero de cuatro hongos diferentes, empleados regularmente como hongos comestibles (Pleurotus ostreatus y Pleurotus djamor) y medicinales (Ganoderma lucidum y Hericium erinaceus). En particular, estos cuatro hongos tienen un gran uso en la industria alimentaria y farmacéutica y se produjeron dentro de una economía circular respetuosa con el medio ambiente en una empresa comercial (ver Tabla de materiales).
Con el fin de sentar las bases para el uso futuro de β-glucanos fúngicos en terapias contra el cáncer cerebral, las estrategias de purificación bien definidas y los estudios preclínicos que profundizan en su supuesta interacción con las células del sistema inmune son esenciales para evaluar su papel potencial como mediadores antitumorales. Este trabajo describe los numerosos pasos de aislamiento y purificación necesarios para recuperar los β-glucanos solubles contenidos dentro de los cuerpos fructíferos del hongo seleccionado. Una vez purificadas con éxito, las células microgliales se activan para mejorar su fenotipo inflamatorio. Las células de glioblastoma de ratón (GL261) se recubren con un medio diferente condicionado por microglía, previamente tratado con estos extractos, y luego se evalúa su efecto sobre el comportamiento de las células tumorales. Curiosamente, los estudios piloto de nuestro laboratorio (datos no mostrados) han descubierto cómo la microglía proinflamatoria puede retrasar la migración de células tumorales y las propiedades de invasión no solo en las células de glioblastoma sino también en otras líneas celulares cancerosas. Este trabajo multidisciplinario puede proporcionar una herramienta útil para que los investigadores oncológicos prueben compuestos prometedores capaces de aumentar la respuesta inmune en muchos tipos diferentes de tumores.
Este trabajo describe el uso de técnicas bien establecidas para aislar, purificar y caracterizar con éxito el contenido de SβGs de cuatro hongos diferentes. Los resultados mostraron cómo después de la extracción con agua caliente de SMP, obtenida de P. ostreatus, P. djamor, G. lucidum y H. erinaceus, seguida de un tratamiento hidrolítico con α-amilasa, glucosidasa y proteasa, el contenido de α-glucano y proteína se redujo, enriqueciendo significativamente la cantidad de SβG …
The authors have nothing to disclose.
Nos gustaría agradecer a la Dra. Vasiliki Economopoulos por su guión interno para medir la señal de fuluorescencia en ImageJ. También queremos agradecer al CITIUS (Universidad de Sevilla) y a todo su personal por su apoyo durante la demostración. Este trabajo ha contado con el apoyo de la empresa española FEDER I+D+i-USE, US-1264152 de la Universidad de Sevilla, y el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades PID2021-126090OA-I00
8-well chamber slides | Thermo Fisher, USA | 171080 | |
Air-drying oven | J.P. Selecta S.A., Spain | 2000210 | |
Albumin | Sigma-Aldrich, St. Louis | A7030 | |
Alcalase | Novozymes, Denmark | protease | |
Alexa Fluor 488 | Thermofisher, USA | A32731 | |
Alexa Fluor 647 | Thermofisher, USA | A32728 | |
Blade mill | Retsch, Germany | SM100 | |
Bovine Serum Albumin | MERK, Germany | A9418 | |
Cellulose tubing membrane | Sigma-Aldrich, St. Louis | D9402 | |
Centrifuge | MERK, Germany | Eppendorf, 5810R | |
Colocalisation pluggins | ImageJ | (https://imagej.net/imaging/colocalization-analysis ) | |
DAPI | MERK, Germany | 28718-90-3 | |
Dextrans | Pharmacosmos, Holbalk, Denmark | Dextran 410, 80, 50 | |
Dulbecco´s modified Eagle´s medium, Gluta MAXTM | Gibco, Life Technologies, Carlsbad, CA, USA | 10564011 | |
Extenda (α- Amylase/Glucoamylase) | Novozymes, Denmark | ||
Fetal bovine serum | Gibco, Life Technologies, Carlsbad, CA, USA | A4736301 | |
FT-IR spectromete | Bruker-Vertex, Switzerland | VERTEX 70v | |
Graphing and analysis software | GraphPad Prism (GraphPad Software, Inc.) | ||
H2SO4 | |||
HPLC system | Waters Corp, Milford, MA, USA | Waters 2695 HPLC | |
Incubator | Eppedorf | Galaxy 170S | |
Mass Spectometer | Q Exactive GC, Thermo Scientific | 725500 | |
Paraformaldehyde | MERK, Germany | P6148 | |
Penicillin/streptomycin | Sigma-Aldrich, St. Louis | P4458 | |
pH meter | Crison, Barcelona, Spain | Basic 20 | |
Phosphate-buffered saline | Gibco, Life Technologies, Carlsbad, CA, USA | 1010-015 | |
Rabbit Cleaved Caspase-3 (Asp175) Antibody | Abcam, UK | ab243998 | |
Rat Ki-67 Monoclonal | Thermofisher, USA | MA5-14520 | |
Rotary evaporator | Büchi Ibérica S.L.U., Spain | El Rotavapor R-100 | |
Ultra-hydrogel linear gel-filtration column (300 mm x 7.8 mm) | Waters Corp, Milford, MA, USA | WAT011545 | |
UV-Visible spectrophotometer | Amersham Bioscience, UK | Ultrospec 2100 pro | |
VectaMount | Vector Laboratories, C.A, USA | H-5000-60 | |
Water bath | J.P. Selecta S.A., Spain | ||
Zeiss LSM 7 DUO Confocal Microscope System. | Zeiss, Germany | ||
β-glucan Assay Kit | Megazyme, Bray, Co. Wicklow, Ireland | K-BGLU | |
β-glucans | Setas y Hongos del Sur, S.L. | Supplied the four variants of mushrooms |