短期間の微小重力がヒト乳がん細胞の細胞接着に影響を与える

Short-Term Microgravity Influences Cell Adhesion in Human Breast Cancer Cells.

• Mohamed Zakaria Nassef
• Sascha Kopp
• Daniela Melnik
• Thomas J Corydon
• Jayashree Sahana
• Marcus Krüger
• Markus Wehland
• Thomas J Bauer
• Christian Liemersdorf
• Ruth Hemmersbach
• Manfred Infanger
• Daniela Grimm

抄録

宇宙飛行の商業化や宇宙探査に伴い、実際の微小重力(r-μ)条件に曝露されたヒト細胞に生じる変化を理解することが重要になってきています。我々は、r-μ、模擬微小重力（s-μ細胞接着、アポトーシス、活性化 B 細胞核因子κB（NF-κB）、マイトジェン活性化プロテインキナーゼ（MAPK）シグナリングに関連する因子の遺伝子発現の早期変化を研究することを目的として、トリプルネガティブ乳癌（TNBC）細胞（MDA-MB-231 細胞株）に対する r-µ、模擬微小重力（s-µ、インキュベーターランダムポジショニングマシン（iRPM））、過重力（hyper-）、振動（VIB）の影響を検討しました。私たちは、パラボリックフライト（PF）ミッションに参加し、PFマニューバーに曝露されたMDA-MB細胞におけるRNA転写の変化を研究する機会を得ました（第29回Deutschees Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) PFキャンペーン）。PFマニューバーでは、最初のパラボラ(P1)以降のmRNAの初期アップレギュレーションと、最後のパラボラ(P31)以降のmRNAの遅延アップレギュレーションが誘導された。ICAM-1, VCAM-1, CD44 タンパク質レベルは上昇したが、NF-κB サブユニット p-65 とアネキシン A2 タンパク質レベルは 31 日目のパラボラ後に低下した (P31)。MDA-MB-231細胞では、PFマニューバーに曝露した細胞では、mRNAは変化せず、切断されたカスパーゼ-3も検出されなかった。細胞のハイパーエクスポージャーは、iRPMエクスポージャーは、TNBC細胞に影響を与えなかったのに対し、VIBは、ICAM-1とmRNAの発現を上昇させ、iRPMエクスポージャーは、および , , , , , , , ,の発現を低下させた。このように ICAM-1 と VCAM-1 の初期変化と NF-κB サブユニット p-65 の急激な減少は、変化した重力条件に曝露された TNBC 細胞の速効性、重力制御、細胞保護機構と考えられた。これらのデータは、検出された重力シグナル伝達要素が三次元的な増殖・転移に重要な役割を果たしていることを示唆しています。

With the commercialization of spaceflight and the exploration of space, it is important to understand the changes occurring in human cells exposed to real microgravity (r-µ) conditions. We examined the influence of r-µ, simulated microgravity (s-µ, incubator random positioning machine (iRPM)), hypergravity (hyper-), and vibration (VIB) on triple-negative breast cancer (TNBC) cells (MDA-MB-231 cell line) with the aim to study early changes in the gene expression of factors associated with cell adhesion, apoptosis, nuclear factor "kappa-light-chain-enhancer" of activated B-cells (NF-κB) and mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling. We had the opportunity to attend a parabolic flight (PF) mission and to study changes in RNA transcription in the MDA-MB cells exposed to PF maneuvers (29th Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) PF campaign). PF maneuvers induced an early up-regulation of , and mRNAs after the first parabola (P1) and a delayed upregulation of , and after the last parabola (P31). ICAM-1, VCAM-1 and CD44 protein levels were elevated, whereas the NF-κB subunit p-65 and annexin-A2 protein levels were reduced after the 31st parabola (P31). The , , mRNA were not changed and cleaved caspase-3 was not detectable in MDA-MB-231 cells exposed to PF maneuvers. Hyper--exposure of the cells elevated the expression of and mRNAs, iRPM-exposure downregulated and , whereas VIB did not affect the TNBC cells. The early changes in ICAM-1 and VCAM-1 and the rapid decrease in the NF-κB subunit p-65 might be considered as fast-reacting, gravity-regulated and cell-protective mechanisms of TNBC cells exposed to altered gravity conditions. This data suggest a key role for the detected gravity-signaling elements in three-dimensional growth and metastasis.