Eturauhassyövän solunulkoisten vesikkelien metabolinen sormenjälki

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää eturauhassyöpäsolujen (PC-3) ja terveiden eturauhasepiteelisolujen (PNT2) erittämien solunulkoisten vesikkelien (engl. extracellular vesicles, EV) metaboliittien eli aineenvaihduntatuotteiden eroavaisuuksia. Syöpäsolujen metabolia muuttuu monella tavalla niiden rakennusaineiden ja energian tarpeen vuoksi. EV:t toimivat viestien välittäjinä solujen välillä biologisissa ja metabolisissa toiminnoissa, mikä tekee niistä äärimmäisen kiinnostavia kokonaisuuksia syövän biologiassa. Niillä näyttäisi olevan tärkeä rooli eturauhas- ja muiden syöpäsolujen aineenvaihdunnassa, mikä tekee niistä lupaavia biomarkkerilähteitä. EV:iden metabolomiikka-analyysi on uusi ala, jolla on potentiaalia tuoda ilmi solujen aineenvaihdunnallinen tila ei-invasiivisellä tavalla.

Työssä käytettiin PNT2- ja PC-3-solulinjan soluja, joista EV:t eristettiin ultrasentrifugoimalla. EV:t karakterisoitiin Western Blot -menetelmällä sekä mittaamalla näytteistä EV:iden konsentraatio ja kokojakauma nanopartikkelien jäljitysanalyysillä (engl. nanoparticle tracking analysis, NTA). Lisäksi EV-näytteitä lähetettiin metabolomiikka-analyysia varten Itä-Suomen yliopistolle, LC-MS Metabolomiikkakeskukseen. Eristettyjen EV:iden metabolinen profiili mitattiin kohdentamattomalla LC-qTOF-MS:llä. Metabolinen analyysi tehtiin MetaboAnalyst 4.0 -ohjelmalla yleistä statistiikkaa käyttäen (engl. exploratory statistical analysis). Ohjelmalla tehtiin yksisuuntainen varianssianalyysi eli anova, heatmap ja volcano plot -testit, joissa vertailtiin neljää eri ryhmää.

Metabolomiikasta saaduista tuloksista huomattiin, että PC-3- ja PNT2-soluista eristettyjen EV-populaatioiden metaboliittien pitoisuuksien välillä oli eroavaisuuksia. Tulosten perusteella PC-3-soluista eristettyjen EV-populaatioiden metaboliitit, joiden pitoisuudet olivat korkealla, voisivat tulevaisuudessa toimia EV-biomarkkereina eturauhassyövälle. Tutkimalla syövän solunulkoisia vesikkeleitä voidaan myös saada lisätietoa syöpäsolujen EV:iden sisältämien metaboliittien roolista syövän kehittymisessä ja leviämisessä. Asia vaatii kuitenkin vielä lisää tutkimista.

The aim of the study was to find out the differences in the metabolites of extracellular vesi-cles (EV) secreted of prostate cancer cells (PC-3) and prostate normal cells (PNT2). Me-tabolism of cancer cells alters in many ways due to their building materials and energy re-quirements. EVs transfer information between cells in biological and metabolic functions, making them ultimately interesting entireties in cancer biology. They seem to play an im-portant role in the metabolism of prostate and other cancer cells, making them promising biomarker sources. EV metabolic research is a new field with the potential to reveal the cellular metabolic state in a non-invasive way.

The cells of the PNT2 and PC-3 cell lines were used in this study. EVs were isolated by ultracentrifuge and characterized by the Western Blot method and measuring the EV con-centration and size with Nanoparticle Tracking Analysis (NTA). In addition, EV samples were sent for metabolic profile analysis to the University of Eastern Finland, LC-MS Metabolomics Center. The metabolic profile of isolated EVs was measured by an unre-duced LC-qTOF-MS metabolism profile analysis. Metabolic profile analysis was performed using MetaboAnalyst 4.0 using exploratory statistical analysis. The program provided one-way variance analysis anova, heatmap and volcano plot test, which compared four differ-ent groups.

From the results of metabolic profile analysis, it was found that there were differences be-tween the metabolite levels of EV populations isolated from PC-3 and PNT2 cells. Based on the results, metabolites of EV populations with high levels isolated from PC-3 cells could in future serve as EV biomarkers for prostate cancer. Researching extracellular vesicles isolated from cancer cells may also provide additional information on the role of metabolites contained in cancer cell EVs in the development and proliferation of cancer. Nevertheless, this requires further investigation.