Summary

膠芽腫の免疫療法戦略としての真菌β-グルカンの単離精製

Published: June 02, 2023
doi:

Summary

本プロトコールは、膠芽腫細胞に対するミクログリアの抗腫瘍特性を増強する可能性のある免疫調節分子としての4つの異なる真菌β−グルカンの精製ステップおよびその後の研究を記載する。

Abstract

膠芽腫に対する効果的な治療法を開発する上での最大の課題の1つは、腫瘍微小環境内の強力な免疫抑制を克服することです。免疫療法は、腫瘍細胞に対する免疫系の反応を変えるための効果的な戦略として浮上しています。神経膠腫関連マクロファージおよびミクログリア(GAM)は、このような抗炎症シナリオの主要な推進力である。したがって、GAMにおける抗癌反応を増強することは、膠芽腫患者を治療するための潜在的な補助療法を表す可能性がある。その静脈では、真菌βグルカン分子は強力な免疫調節剤として長い間知られています。自然免疫活性を刺激し、治療反応を改善するそれらの能力が記載されている。これらの調節機能は、興味深いことにGAMで大きく発現しているパターン認識受容体に結合する能力に部分的に起因しています。したがって、この研究は、膠芽腫細胞に対するミクログリアの殺腫瘍応答を増強するための真菌β-グルカンの単離、精製、およびその後の使用に焦点を当てています。マウス神経膠芽腫(GL261)およびミクログリア(BV-2)細胞株は、現在のバイオ医薬品業界で頻繁に使用されているキノコから抽出された4つの異なる真菌βグルカン(ヒラタケ、 ヒラタケジャ モール ヘリシウムエリナセウス、および 霊芝)の免疫調節特性をテストするために使用されます。これらの化合物を試験するために、共刺激アッセイを実施して、膠芽腫細胞の増殖およびアポトーシス活性化に対する予め活性化されたミクログリア馴化培地の効果を測定した。

Introduction

神経腫瘍学の分野における新しい成果の出現にもかかわらず、膠芽腫患者の平均余命は依然としてわずかである。脳腫瘍に対するゴールドスタンダードの治療法は、手術、放射線療法、化学療法の融合に基づいています。しかし、過去10年間で、免疫療法はさまざまな種類の癌を治療するための強力な戦略として浮上しています1。このように、腫瘍細胞に対する体の免疫応答を利用する可能性は、最近、腫瘍学の第4の柱となっています。

この分野での最大の課題の1つは、腫瘍微小環境内に見られる強力な免疫抑制を克服することであることは長い間知られていました2。特に、脳腫瘍の最も一般的で攻撃的な形態の1つである膠芽腫の場合、そのような腫瘍促進シナリオを調整する重要な経路を解明し、免疫系の抑うつ反応を打ち消す可能性のある新しい化合物を見つけることは、この不治の病に対する将来の治療法への道を開く可能性があります。

脳はそれ自身の免疫系細胞を持っており、最も関連性の高い細胞型はミクログリアです。これらの細胞は、異なる中枢性疾患にわたってかなり複雑な挙動を有することが証明されている3。原発性脳腫瘍(例えば、膠芽腫)の場合、これらの細胞は、腫瘍細胞が脳実質コロニーを形成することを支持する抗炎症性表現型に向かってシフトする3。多数の出版物が、腫瘍の進行におけるこれらの細胞の主要な役割を強化している。この主な理由の1つは、神経膠腫関連ミクログリアと浸潤マクロファージ(GAM)が全腫瘍量の3分の1を占めているため、脳腫瘍の進行中の活性化状態の明確な影響を示唆しています4,5

その静脈において、真菌βグルカンは、食作用および炎症誘発因子産生を含む効果的な免疫応答を引き起こし、有害な物質の排除につながる強力な分子として説明されています6,7,8,9,10。真菌βグルカンは、一般に、さまざまなキノコの部分からの抽出物を使用して研究されてきました。しかしながら、特定の効果の帰属は、あいまいさを避け、免疫調節剤8のような分子の作用機序を理解できるようにするために、その精製を必要とする。

この研究では、可溶性βグルカンは、食用(ヒラタケ および ヒラタケ)および薬用キノコ(霊芝 および ヘリシウムエリナセウス)として定期的に使用される4つの異なるキノコの子実体から精製されます。特に、これらの4つのキノコは、食品および製薬業界で非常に用途があり、営利企業の環境に優しい循環経済内で生産されました( 材料表を参照)。

脳腫瘍治療における真菌βグルカンの将来の使用の基礎を築くためには、明確に定義された精製戦略と免疫系細胞との推定相互作用を掘り下げた前臨床試験が、抗腫瘍メディエーターとしての潜在的な役割を評価するために不可欠です。この研究では、選択したキノコの子実体に含まれる可溶性βグルカンを回収するために必要な分離と精製の多数のステップについて説明しています。精製に成功すると、ミクログリア細胞が活性化され、炎症性表現型が増強されます。マウス神経膠芽腫細胞(GL261)を、これらの抽出物で処理した別のミクログリア馴化培地でコーティングし、腫瘍細胞の挙動に対するその効果を評価します。興味深いことに、私たちの研究室からのパイロット研究(データは示されていません)は、炎症誘発性ミクログリアが膠芽腫細胞だけでなく他の癌細胞株においても腫瘍細胞の移動と浸潤特性をどのように遅らせるかを明らかにしました。この学際的な研究は、腫瘍学研究者が多くの異なる種類の腫瘍における免疫応答を高めることができる有望な化合物をテストするための有用なツールを提供する可能性があります。

Protocol

このプロトコルに記載されている4つの異なるキノコの変種は、商業的な情報源から入手しました( 材料表を参照)。 1.真菌β-グルカンの単離 可溶性キノコ多糖類の抽出と単離注:可溶性キノコ多糖類(SMP)は、 図1に模式的に示される手順に従って得られた。新鮮なオズトリタス菌、オズミガ原虫、エ?…

Representative Results

β-グルカンの精製に成功P. ostreatus、 P. djamor、 G. lucidum、および H. erinaceus の子実体から抽出および精製プロセス後に得られた MP、SMP、および SβG の質量を 表 1 にまとめた。真菌から得られたMP、SMP、およびSβGの基本組成(総炭水化物、βグルカン、およびタンパク質)を 表2に示します。これらの結果は、プロトコルがSMP中の大…

Discussion

この研究では、4つの異なる真菌からSβGの含有量を首尾よく分離、精製、および特性評価するための確立された技術の使用について説明しています。その結果、 P. ostreatus P. djamor G. lucidum H. erinaceusから得られたSMPを熱水抽出した後、α-アミラーゼ、グルコシダーゼ、プロテアーゼで加水分解処理した後、α-グルカンとタンパク質の含有量が減少し、純粋なSβG?…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

ImageJでフルオレッセンスシグナルを測定するための社内スクリプトを提供してくれたVasiliki Economopoulos博士に感謝します。また、CITIUS(セビリア大学)とそのすべての職員のデモ中のサポートにも感謝します。この研究は、セビリア大学のスペインのFEDER I + D + i-USE、US-1264152、およびシエンシア大学省PID2021-126090OA-I00によってサポートされました

Materials

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

Referencias

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Folgado-Dorado, C., Caracena-De La Corte, J., Aguilera-Velázquez, J. R., Santana-Villalona, R., Rivera-Ramos, A., Carbonero-Aguilar, M. P., Talaverón, R., Bautista, J., Sarmiento Soto, M. Isolation and Purification of Fungal β-Glucan as an Immunotherapy Strategy for Glioblastoma. J. Vis. Exp. (196), e64924, doi:10.3791/64924 (2023).

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