AK
Amanda Krajnik
Author with expertise in Integrin Signaling in Inflammation and Cancer
Achievements
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
3
(100% Open Access)
Cited by:
1
h-index:
2
/
i10-index:
2
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Machine learning reveals heterogeneous responses to FAK, Rac, Rho, and Cdc42 inhibition on vascular smooth muscle cell spheroid formation and morphology

Kalyan Vaidyanathan et al.Jan 31, 2020
SUMMARY Atherosclerosis and vascular injury are characterized by neointima formation caused by the aberrant accumulation and proliferation of vascular smooth muscle cells (VSMCs) within the vessel wall. Understanding how to control VSMCs would advance the effort to treat vascular disease. However, the response to treatments aimed at VSMCs is often different among patients with the same disease condition, suggesting patient-specific heterogeneity in VSMCs. Here, we present an experimental and computational method called HETEROID (Heterogeneous Spheroid), which examines the heterogeneity of the responses to drug treatments at the single-spheroid level by combining a VSMC spheroid model and machine learning (ML) analysis. First, we established a VSMC spheroid model that mimics neointima formation induced by atherosclerosis and vascular injury. We found that FAK-Rac/Rho, but not Cdc42, pathways regulate the VSMC spheroid formation through N-cadherin. Then, to identify the morphological subpopulations of drug-perturbed spheroids, we used an ML framework that combines deep learning-based spheroid segmentation and morphological clustering analysis. Our ML approach reveals that FAK, Rac, Rho, and Cdc42 inhibitors differentially affect the spheroid morphology, suggesting there exist multiple distinct pathways governing VSMC spheroid formation. Overall, our HETEROID pipeline enables detailed quantitative characterization of morphological changes in neointima formation, that occurs in vivo, by single-spheroid analysis of various drug treatments.
0
Citation1
0
Save
6

Survivin Regulates Intracellular Stiffness and Extracellular Matrix Production in Vascular Smooth Muscle Cells

Amanda Krajnik et al.Oct 24, 2022
ABSTRACT Vascular dysfunction is a common cause of cardiovascular diseases characterized by the narrowing and stiffening of arteries, such as atherosclerosis, restenosis, and hypertension. Arterial narrowing results from the aberrant proliferation of vascular smooth muscle cells (VSMCs) and their increased synthesis and deposition of extracellular matrix (ECM) proteins. These, in turn, are modulated by arterial stiffness, but the mechanism for this is not fully understood. We found that survivin (an inhibitor of apoptosis) is an important regulator of stiffness-mediated ECM synthesis and intracellular stiffness in VSMCs. Whole-transcriptome analysis and cell culture experiments showed that survivin expression is upregulated in injured femoral arteries in mice and in human VSMCs cultured on stiff fibronectin-coated hydrogels. Suppressed expression of survivin in human VSMCs and mouse embryonic fibroblasts decreased the stiffness-mediated expression of ECM components implicated in arterial stiffness, namely, collagen-I, fibronectin, and lysyl oxidase. By contrast, expression of these proteins was upregulated by the overexpression of survivin in human VSMCs cultured on soft hydrogels. Atomic force microscopy analysis showed that suppressed or enhanced expression of survivin decreases or increases intracellular stiffness, respectively. These findings suggest a novel mechanism by which survivin modulates arterial stiffness.
5

Survivin is a mechanosensitive cell cycle regulator in vascular smooth muscle cells

John Biber et al.Nov 10, 2022
SUMMARY Stiffened arteries are a pathology of atherosclerosis, hypertension, and coronary artery disease and a key risk factor for cardiovascular disease events. The increased stiffness of arteries triggers the hypermigration and hyperproliferation of vascular smooth muscle cells (VSMCs), leading to neointimal hyperplasia and accelerated neointima formation, but the mechanism of this trigger is not known. Our analyses of whole-transcriptome microarray data sets from mouse VSMCs cultured on stiff hydrogels simulating arterial pathology and from injured mouse femoral arteries revealed 80 genes that were differentially regulated (74 upregulated and 6 downregulated) relative to expression in control VSMCs cultured on soft hydrogels and in uninjured femoral arteries. A functional enrichment analysis revealed that these stiffness-sensitive genes are linked to cell cycle progression and proliferation. Furthermore, we found that survivin, a member of the inhibitor of apoptosis protein family, mediates stiffness-sensitive cell cycling and proliferation in vivo and in vitro as determined by gene network and pathway analyses, RT-qPCR, and immunoblotting. The stiffness signal is mechanotransduced via FAK and Rac signaling to regulate survivin expression, establishing a regulatory pathway for how the stiffness of the cellular microenvironment affects VSMC behaviors. Our findings indicate that survivin is necessary for VSMC cycling and proliferation and regulates stiffness-responsive phenotypes.