Influence of cell-free DNA on osteoclast proliferation and differentiation using the human monocyte/macrophage THP-1 cell line and artificial CpG oligodeoxynucleotides

Abstract

Oligodeoxynucleotides (ODNs) are short synthetic DNA sequences with growing therapeutic potential in immunomodulation and cancer treatment. Although several ODNs have entered clinical trials, none are currently being tested for osteoporosis. This study investigated whether two specific ODNs, FC004 and iSN40, affect the proliferation and differentiation of osteoclasts derived from the human monocytes/macrophages THP-1 cell line. While the inhibitory effects of these ODNs have been reported in murine RAW264.7 cells, their role in human osteoclastogenesis remains unknown. The effects of two distinct ODN sequences, FC004 and iSN40, were evaluated at two concentrations each (100 and 250 nM for FC004; 300 and 1000 nM for iSN40), alongside an untreated control group. THP-1 cells were stimulated with RANKL and M-CSF to induce differentiation into osteoclasts. After TRAP staining, osteoclasts were counted and categorized into three groups based on their number of nuclei (small: 3-5, medium: 6-9, large: 10 or more), which may reflect their maturation and activity. The experimental design included short-term (4 days), medium-term (14 days), and long-term (21 days) cultivations. To assess cellular uptake of ODNs, fluorescently labeled ODNs were visualized using fluorescence microscopy. Gene expression analysis...

Oligodeoxynukleotidy (ODN) jsou krátké syntetické sekvence DNA, jejichž terapeutický potenciál v oblasti imunomodulace a léčby nádorových onemocnění postupně roste. Přestože některé ODN byly zařazeny do klinických studií, žádný z těchto přípravků není v současnosti testován pro léčbu osteoporózy. Tato práce se zaměřuje na zjištění, zda dva specifické ODN - FC004 a iSN40 - ovlivňují proliferaci a diferenciaci osteoklastů vzniklých z lidské monocyto-makrofágové linie THP-1. Inhibiční účinky těchto ODN byly popsány u myší linie RAW264.7, jejich vliv na lidskou osteoklastogenezi však dosud nebyl studován. Byly hodnoceny účinky dvou různých sekvencí ODN, FC004 a iSN40, každá v dvou koncentracích (100 a 250 nM pro FC004; 300 a 1000 nM pro iSN40), včetně kontrolní skupiny bez ODN. THP-1 byly stimulovány cytokiny RANKL a M-CSF k diferenciaci na osteoklasty. Po TRAP barvení byly osteoklasty počítány a rozděleny do tří skupin podle počtu jader (malé: 3-5, střední: 6-9, velké: 10 a více), což může odrážet jejich stupeň zrání a aktivitu. Experimentální design zahrnoval tři doby kultivace: krátkou (4 dny), střední (14 dní) a dlouhou (21 dní). Pro zjištění vstupu ODN do buněk byla použita fluorescenčně značená ODN a jeji lokalizace byla sledována pomocí fluorescenční mikroskopie. Analýza exprese genů pomocí qPCR...