The effects of electromagnetic fields on breast cancer cell lines AND exosomal microRNAs in blood of breast cancer patients

Abstract

Das Ziel des ersten Teils meiner Studie war es, eine spezifische Frequenz für EMF zu finden, die eine inhibierende Wirkung auf Zellwachstum, Freisetzung von Exosomen, DNAHypermethylierung und eine stimulierende Wirkung auf DNA-Hydroxymethylierung in MCF-7, MDA-MB-231 und MDA-MB-468-Zellen hat, aber keine Wirkung auf normale MCF-10AZellen. Zusammenfassend fand ich, dass es kaum, aber vielseitigen Veränderungen in der Freisetzung von Exosomen, Zellzahl und DNA-Methylierung in BC-Zellen durch Anwenden verschiedener EMF-Frequenzen gab. Nur der Anstieg der DNA-Hydroxymethylierung war relativ stabil und vielversprechend. Weitere Experimente müssen durchgeführt werden, um die Expositionsszeit zu verlängern und weitere Frequenzen anzuwenden. Die spezifische Verpackung von miRNAs in Exosomen fördert die Tumorentwicklung und Progression. In meiner Studie analysierte ich die Signatur von miR-16, miR-30b und miR-93 in Exosomen aus Plasma von BC-Patientinnen und verglich sie mit denen von DCISPatientinnen und gesunden Frauen, indem ich quantitative TaqMan real-time PCR-basierte Microarrays und einzelne PCR-Assays durchführte. Ich führte den Microarray mit Karten von 45 verschiedenen miRNAs (plus 3 Referenzen) durch, um die miRNA Expressionsprofile in Exosomen aus dem Plasma von 32 BC (16 primäre und 16 rezidivierende) Patientinnen, 8 DCIS Patientinnen und 8 gesunde Frauen zu bestimmen. Dann wurden 3 signifikant deregulierte exosomale miRNAs (miR-16, miR-30b und miR-93), aufgrund dieser Array- Analysen, für die einzelnen TaqMan-Real-Time-PCR-Assays unter Verwendung von Exosomen aus Plasma von 111 BC-Patientinnen, 42 DCIS-Patientinnen und 39 gesunden Frauen ausgewählt. Die Identifizierung von Exosomen erfolgte durch Western Blot. Zusammenfassend zeigen meine Ergebnisse eine spezifische Verpackung von miR-16, miR- 30b und miR-93 in Exosomen von BC- und DCIS-Patientinnen. Insbesondere waren die Spiegel der exosomalen miR-16 in den verschiedenen BC-Subtypen unterschiedlich. MiR-93 wurde signifikant in Exosomen von DCIS-Patientinnen angereichert. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um zu zeigen, ob die exosomale Sekretion von miR-93 die Signalgebung in benachbarten Brustzellen beeinflusst und deren Invasivität stimuliert.

The aim of the first part of my study was to find a specific frequency of EMF which has an inhibitory effect on cell growth, exosome release, DNA hypermethylation and a stimulatory effect on DNA hydroxymethylation in MCF-7, MDA-MB-231 and MDA-MB-468 cells, but no impact on normal MCF-10A cells. In summary, I found that there were no big, but versatile changes in exosome release, cell number and DNA methylation in BC cells by applying different frequencies of EMF. Only the increase in DNA hydroxymethylation was relatively stable and promising. Further experiments need to be done to prolong the exposure time and apply further frequencies. Specific packaging of miRNAs in exosomes promotes tumor development and progression. In my study, I analyzed the signature of miR-16, miR-30b and miR-93 in exosomes derived from plasma of BC patients and compared it with that in DCIS patients and healthy women using quantitative TaqMan real-time PCR-based microarray cards and single PCR assays. I carried out the microarray with cards containing 45 different miRNAs (plus 3 references), to determine the miRNA expression profiles in exosomes derived from the plasma of 32 BC (16 primary and 16 recurrent) patients, 8 DCIS patients and 8 healthy women. Then, 3 significantly deregulated exosomal miRNAs (miR-16, miR-30b and miR-93) derived from these array analyses were selected for single TaqMan real-time PCR assays using exosomes from plasma of 111 BC patients, 42 DCIS patients and 39 healthy women. Identification of exosomes was performed by Western blot. In conclusion, my findings show a specific packaging of miR-16, miR-30b and miR-93 into exosomes from BC and DCIS patients. In particular, the levels of exosomal miR-16 were different in the various BC subtypes. MiR-93 was significantly enriched in exosomes from DCIS patients. Further followup studies are needed to investigate whether exosomal secretion of miR-93 may impact signaling in nearby breast cells and stimulate their invasiveness.