Review
Gene Signatures Induced by Ionizing Radiation as Prognostic Tools in an In Vitro Experimental Breast Cancer Model
Firmas genéticas inducidas por radiación ionizante como herramientas de pronóstico en un modelo experimental in vitro de cáncer de mama
Registro en:
2072-6694
10.3390/cancers13184571
UU9PR
34572798
WOS:000699125000001
Autor
Calaf, Gloria M.
Crispin, Leodan A.
Roy, Debasish
Aguayo, Francisco
Munoz, Juan P.
Bleak, Tammy C.
Institución
Resumen
Simple Summary The present work analyzed the expression of genes involved in radiation, using an in vitro experimental breast cancer model developed by the combined treatment of low doses of high linear energy transfer (LET) radiation alpha particle radiation and estrogen yielding different stages in a malignantly transformed breast cancer cell model called Alpha model. Results showed important findings of genes involved in cancers of the breast, lung, and nervous system, and others. Most of those genes analyzed in these studies such as ATM, selenoproteins, GABA receptor, interleukins, epsin, and cathepsin inhibitors like stefins, and metallothioneins can be used for new prognostic tools and future therapies since they affect cancer progression and metastasis. In conclusion, gene signature demonstrated to be specific to cell line types, hence cell-dependency must be considered in future radiotherapy treatment planning since molecular and clinical features affect such results. Thus, using gene technology and molecular information is possible to improve therapies and reduction of side effects. This study aimed to analyze the expression of genes involved in radiation, using an Affymetrix system with an in vitro experimental breast cancer model developed by the combined treatment of low doses of high linear energy transfer (LET) radiation alpha particle radiation and estrogen yielding different stages in a malignantly transformed breast cancer cell model called Alpha model. Altered expression of different molecules was detected in the non-tumorigenic Alpha3, a malignant cell line transformed only by radiation and originally derived from the parental MCF-10F human cell line; that was compared with the Alpha 5 cell line, another cell line exposed to radiation and subsequently grown in the presence 17 beta-estradiol. This Alpha5, a tumorigenic cell line, originated the Tumor2 cell line. It can be summarized that the Alpha 3 cell line was characterized by greater gene expression of ATM and IL7R than control, Alpha5, and Tumor2 cell lines, it presented higher selenoprotein gene expression than control and Tumor2; epsin 3 gene expression was higher than control; stefin A gene expression was higher than Alpha5; and metallothionein was higher than control and Tumor2 cell line. Therefore, radiation, independently of estrogen, induced increased ATM, IL7R, selenoprotein, GABA receptor, epsin, stefin, and metallothioneins gene expression in comparison with the control. Results showed important findings of genes involved in cancers of the breast, lung, nervous system, and others. Most genes analyzed in these studies can be used for new prognostic tools and future therapies since they affect cancer progression and metastasis. Most of all, it was revealed that in the Alpha model, a breast cancer model developed by the authors, the cell line transformed only by radiation, independently of estrogen, was characterized by greater gene expression than other cell lines. Understanding the effect of radiotherapy in different cells will help us improve the clinical outcome of radiotherapies. Thus, gene signature has been demonstrated to be specific to tumor types, hence cell-dependency must be considered in future treatment planning. Molecular and clinical features affect the results of radiotherapy. Thus, using gene technology and molecular information is possible to improve therapies and reduction of side effects while providing new insights into breast cancer-related fields. Resumen simple El presente trabajo analizó la expresión de genes involucrados en la radiación, usando un modelo experimental in vitro de cáncer de mama desarrollado por el tratamiento combinado de bajas dosis de radiación de alta transferencia de energía lineal (LET) radiación de partículas alfa y estrógeno produciendo diferentes etapas en un tumor maligno. modelo de células de cáncer de mama transformadas llamado modelo alfa. Los resultados mostraron hallazgos importantes de genes involucrados en cánceres de mama, pulmón y sistema nervioso, entre otros. La mayoría de los genes analizados en estos estudios, como ATM, selenoproteínas, receptor GABA, interleucinas, epsina e inhibidores de catepsina como estefinas y metalotioneínas, pueden usarse para nuevas herramientas de pronóstico y futuras terapias, ya que afectan la progresión del cáncer y la metástasis. En conclusión, la firma genética demostró ser específica de los tipos de líneas celulares, por lo que la dependencia celular debe considerarse en la planificación futura del tratamiento con radioterapia, ya que las características moleculares y clínicas afectan dichos resultados. Por lo tanto, el uso de la tecnología genética y la información molecular es posible para mejorar las terapias y reducir los efectos secundarios. Este estudio tuvo como objetivo analizar la expresión de los genes involucrados en la radiación, utilizando un sistema Affymetrix con un modelo de cáncer de mama experimental in vitro desarrollado por el tratamiento combinado de dosis bajas de radiación de alta transferencia de energía lineal (LET) radiación de partículas alfa y estrógenos que producen diferentes etapas en un modelo de células de cáncer de mama transformadas malignamente llamado modelo Alfa. Se detectó la expresión alterada de diferentes moléculas en Alpha3 no tumorigénico, una línea celular maligna transformada solo por radiación y originalmente derivada de la línea celular humana parental MCF-10F; que se comparó con la línea celular Alpha 5, otra línea celular expuesta a radiación y posteriormente cultivada en presencia de 17 beta-estradiol. Este Alpha5, una línea celular tumorigénica, originó la línea celular Tumor2. Se puede resumir que la línea celular Alpha 3 se caracterizó por una mayor expresión génica de ATM e IL7R que las líneas celulares control, Alpha5 y Tumor2, presentó mayor expresión génica de selenoproteína que el control y Tumor2; la expresión del gen epsin 3 fue mayor que el control; la expresión del gen stefin A fue mayor que Alpha5; y la metalotioneína fue mayor que el control y la línea celular Tumor2. Por lo tanto, la radiación, independientemente del estrógeno, indujo un aumento de la expresión génica de ATM, IL7R, selenoproteína, receptor GABA, epsina, estefina y metalotioneínas en comparación con el control. Los resultados mostraron hallazgos importantes de genes involucrados en cánceres de mama, pulmón, sistema nervioso y otros. La mayoría de los genes analizados en estos estudios se pueden utilizar para nuevas herramientas de pronóstico y futuras terapias, ya que afectan la progresión del cáncer y la metástasis. Sobre todo, se reveló que en el modelo Alpha, un modelo de cáncer de mama desarrollado por los autores, la línea celular transformada solo por radiación, independientemente del estrógeno, se caracterizaba por una mayor expresión génica que otras líneas celulares. Comprender el efecto de la radioterapia en diferentes células nos ayudará a mejorar el resultado clínico de las radioterapias. Por lo tanto, se ha demostrado que la firma genética es específica de los tipos de tumores, por lo que se debe considerar la dependencia celular en la planificación del tratamiento futuro. Las características moleculares y clínicas afectan los resultados de la radioterapia. Por lo tanto, es posible utilizar la tecnología genética y la información molecular para mejorar las terapias y reducir los efectos secundarios, al tiempo que se brindan nuevos conocimientos sobre los campos relacionados con el cáncer de mama.