Исследователи из SMU нашли способ сделать химиотерапевтические препараты более смертоносными для ВПЧ-инфицированных раковых клеток шейки матки без побочного повреждения нормальных клеток, говорится в исследовании.
Было обнаружено, что уменьшение количества белка под названием TIGAR в клетках рака шейки матки делает эти раковые клетки более чувствительными к широко используемым химиотерапевтическим препаратам в очень низких дозах. Тем не менее, нормальные клетки не пострадали подобным образом, согласно исследованию, недавно опубликованному в Journal of Antivirals & Антиретровирусные препараты.
В результате разработка лекарственного препарата для нацеливания на белок TIGAR может быть эффективным способом снижения доз химиотерапии для пациентов с раком шейки матки, вызывая меньше побочных эффектов, но при этом убивая раковые клетки. Химиотерапевтические препараты могут иметь серьезные побочные эффекты, включая токсичность для печени и почек, поскольку эти препараты могут повредить как нормальные, так и раковые клетки.
"Наше исследование продемонстрировало, что подавление функций TIGAR в клетках рака шейки матки, инфицированных ВПЧ, не только повышает чувствительность этих клеток к противораковым химиотерапевтическим агентам, но и делает это при чрезвычайно низких или субингибирующих дозах этих лекарств," сказал Роберт Харрод, доцент кафедры биологических наук СМУ и старший автор исследования.
Регулирование функций TIGAR также может оказаться полезным при других типах рака. Известно, что TIGAR высоко экспрессируется при многих типах рака, которые, как правило, имеют плохие клинические результаты, включая лейкоз, рак толстой кишки и рак легких. Однако роль белка в раке шейки матки, вызванном ВПЧ, не была полностью изучена до этого недавнего исследования.
Исследовательская лаборатория Харрода получила трехлетний грант от Национального института рака на определение молекулярных мишеней, таких как TIGAR, которые играют ключевую роль в развитии и / или прогрессировании рака человека. Определение механизма того, как раковые клетки уклоняются от лечения, позволяет ученым найти химические ключи, которые могут блокировать функцию этой мишени и предотвращать негативные биологические эффекты, вызывающие болезнь – фундаментальная основа новых противораковых методов лечения.
Первым автором исследования был доктор философии Лачин Япинди.D. аспирант кафедры молекулярной и клеточной биологии SMU (Южный методистский университет), работающий в лаборатории Харрода. Она также была лауреатом премии Moody Ph.D. Диссертация.
TIGAR играет важную защитную роль в раковых клетках
TIGAR, аббревиатура от TP53-Induced Glycolysis and Apoptosis Regulator, представляет собой индуцируемый стрессом антиоксидантный белок, который есть во всех клетках нашего тела. Его основная функция заключается в устранении токсического воздействия так называемых активных форм кислорода (АФК), различных типов нестабильных молекул, которые содержат кислород и легко реагируют с другими молекулами внутри клетки. Эти нестабильные молекулы играют важную роль в нормальных клеточных процессах, но их избыточное производство в быстро делящихся клетках может вызвать повреждение ДНК, РНК и белков.
Поскольку раковые клетки растут быстрее, чем нормальные незлокачественные клетки, они, как правило, производят более токсичные побочные продукты АФК.
"Чтобы преодолеть эту проблему, раковые клетки повышают уровень белка TIGAR, поэтому они могут продолжать пролиферировать и расти намного быстрее, чем нормальные клетки, но не подвергаются отрицательному воздействию повреждающих АФК," Япинди сказал. "Другими словами, TIGAR действует как защитный элемент для раковых клеток."
"В этом исследовании мы обнаружили, что истощение TIGAR забирает этот защитный элемент и приводит к высокому уровню клеточной токсичности в раковых клетках, образованных вирусами папилломы человека или ВПЧ. Эта токсичность еще больше усиливалась под действием тестируемых нами химиотерапевтических препаратов и приводила к гибели клеток," Япинди объяснил.
Эти данные демонстрируют, что клетки рака шейки матки, вызванные ВПЧ, сильно зависят от антиоксидантных функций TIGAR, сказал Харрод. Исследователи SMU также показали, что незлокачественные клетки не содержат повышенных уровней TIGAR и не так зависят от этого фактора, как раковые клетки.
Эти исследователи SMU провели несколько экспериментов in vitro, чтобы подтвердить и подтвердить свои выводы.
Во-первых, команда продемонстрировала, что уровни белка TIGAR были повышены в клетках первичного рака шейки матки высокого риска HPV16 + по сравнению с незлокачественными клетками. Они сделали это, используя специфическое антитело, которое, как известно, распознает белок TIGAR, а также использовали другое антитело, помеченное флуоресцентным красителем, которое можно было визуализировать с помощью лазерного конфокального флуоресцентного микроскопа. Соавтор исследования д-р. Бренда Y. Эрнандес из Онкологического центра Гавайского университета предоставил образцы первичной клинической биопсии ВПЧ16 +, которые использовались для анализа уровней TIGAR при этих раковых заболеваниях.
Затем исследователи SMU изучили, что произойдет, если они снизят уровень белка TIGAR в культивируемых in vitro ВПЧ + клетках рака шейки матки, подвергая эти клетки так называемой малой интерферирующей РНК (миРНК) в чашке для культивирования клеток. Молекулы миРНК блокируют экспрессию определенных генов-мишеней, разрушая их мРНК вскоре после транскрипции. SiRNA, используемая исследователями SMU, была создана специально для нацеливания на экспрессирующую мРНК TIGAR, что позволило им значительно снизить уровень белка TIGAR в клетках рака шейки матки + HPV.
Затем исследователи измерили, насколько эффективны различные типы часто используемых химиотерапевтических препаратов в отношении уничтожения клеток: нормальные клетки по сравнению с раковыми клетками, у которых TIGAR был ингибирован с помощью siRNA. Четыре различных химиотерапевтических препарата, такие как цисплатин и доксорубицин, были протестированы на этих клетках в низких дозах.
"Когда клетки проходят апоптоз, который является контролируемым событием клеточной гибели, компонент клеточной мембраны, называемый фосфатидилсерином, переворачивается с внутренней стороны мембраны на внешнюю, чтобы пометить клетку как апоптотическую," Япинди сказал.
Когда клетка умирает и клеточная мембрана, которая составляет границу этой клетки, распадается, ДНК, которая была внутри этой клетки, также подвергается воздействию.
Поэтому исследователи использовали флуоресцентные красители, в том числе аннексин V-флуоресцеина изотиоцианат и пропидий йодид, чтобы увидеть фосфатидилсерин и экспонированную ДНК, что позволило им подтвердить, что произошла гибель клеток.
Они обнаружили, что ингибирование экспрессии TIGAR привело к значительному увеличению гибели раковых клеток для всех изучаемых ими химиотерапевтических препаратов.
Например, комбинация миРНК-TIGAR с самой низкой концентрацией химиотерапевтического препарата под названием цисплатин (0.01 микромоль) приводило к примерно 48 процентам раковых клеток, показывающих признаки гибели клеток, по сравнению с 6 процентами при использовании одного препарата в концентрации 0.01 микромоль без миРНК.
Нормальные человеческие клетки не подвергались действию препарата в этих низких концентрациях с миРНК или без нее для ингибирования TIGAR, что подчеркивает зависимость раковых клеток от функций белка TIGAR, способствующих выживанию.
Лаборатория Харрода работает над разработкой терапевтического ингибитора TIGAR, который в конечном итоге может быть переведен для клинического использования, поскольку в настоящее время нет лечения, направленного на антиоксидантные функции TIGAR при раке человека.
"Предлагаемый нами новый терапевтический подход показал многообещающие результаты, которые сделали раковые клетки с высокой лекарственной устойчивостью более восприимчивыми к этим лекарственным препаратам," Япинди сказал.