Зависимость чувствительности клеток меланомы кожи человека к L-аспарагиназе от уровня экспрессии генов аспарагинсинтетазы и глутаминсинтетазы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. L-аспарагиназа — фермент, применяемый в клинической практике для терапии ряда гемобластозов, с описанным антипролиферативным эффектом в отношении некоторых солидных опухолей. Для повышения эффективности применения L-аспарагиназы целесообразно разработать систему маркёров, позволяющих предсказывать чувствительность опухолей к ферменту. В качестве таких маркёров ранее были предложены уровни экспрессии генов ASNS и GLUL в опухолевых клетках, однако для некоторых опухолей, в том числе для меланомы, данных о связи уровня экспрессии указанных генов с чувствительностью к L-аспарагиназе нет, либо они немногочисленны.

Цель. Определить взаимосвязь между чувствительностью клеток меланомы к L-аспарагиназе и уровнями экспрессии генов ASNS и GLUL.

Методы. Цитотоксичность оценивали с помощью МТТ-теста на 35 клеточных линиях меланомы. Уровни экспрессии генов изучали при помощи полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией в режиме реального времени. Взаимосвязь между экспрессией и чувствительностью определяли с помощью коэффициента корреляции Спирмена.

Результаты. Рассчитанные значения IC50 L-аспарагиназы для культур клеток меланомы составили от 0,01 до 199,91 МЕ/мл с медианой 2,96 МЕ/мл, средним арифметическим выборки 16,95 МЕ/мл. Уровень экспрессии гена ASNS варьировал от 0,02 до 7,38 (медиана — 0,4, среднее арифметическое — 0,98), гена GLUL — от 0,06 до 14,78 (медиана — 0,64, среднее арифметическое — 1,41). Корреляция между IC50 и уровнем экспрессии гена ASNS подтверждена коэффициентом корреляции Спирмена, равным 0,751. Корреляции между IC50 и уровнем экспрессии гена GLUL обнаружено не было (коэффициент корреляции Спирмена — 0,077).

Заключение. Доказана положительная корреляция между резистентностью клеток меланомы к L-аспарагиназе и уровнем экспрессии в них гена ASNS. Аналогичная корреляция для гена GLUL не подтверждена.

Об авторах

Илья Александрович Кисляк

Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы; Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина

Автор, ответственный за переписку.
Email: kislyak.ilya.98@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6042-9795
Россия, Москва; Москва

Дарина Вадимовна Соколова

Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы; Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина

Email: d.v.sokolova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3972-2425
SPIN-код: 2960-4800

канд. биол. наук

Россия, Москва; Москва

Ольга Семёновна Бурова

Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина

Email: burova-55@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8897-0172
SPIN-код: 7748-4593

канд. биол. наук

Россия, Москва

Ирина Игоревна Хан

Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы; Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина

Email: irinchek05@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2948-0872
SPIN-код: 6826-7694

канд. биол. наук

Россия, Москва; Москва

Дмитрий Дмитриевич Жданов

Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы; Научно-исследовательский институт биомедицинской химии им. В.Н. Ореховича

Email: zdanov_dd@pfur.ru
ORCID iD: 0000-0003-4753-7588
SPIN-код: 3845-2544

д-р биол. наук, профессор

Россия, Москва; Москва

Вадим Сергеевич Покровский

Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы; Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина

Email: v.pokrovsky@ronc.ru
ORCID iD: 0000-0003-4006-9320
SPIN-код: 4552-1226

д-р мед. наук, профессор

Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Bender C, Maese L, Carter-Febres M, Verma A. Clinical Utility of Pegaspargase in Children, Adolescents and Young Adult Patients with Acute Lymphoblastic Leukemia: A Review. Blood Lymphat Cancer. 2021;11:25–40. doi: 10.2147/BLCTT.S245210
  2. Juluri KR, Siu C, Cassaday RD. Asparaginase in the Treatment of Acute Lymphoblastic Leukemia in Adults: Current Evidence and Place in Therapy. Blood Lymphat Cancer. 2022;12:55–79. doi: 10.2147/BLCTT.S342052
  3. Pokrovsky VS, Vinnikov D. L-Asparaginase for newly diagnosed extra-nodal NK/T-cell lymphoma: systematic review and meta-analysis. Expert Rev Anticancer Ther. 2017;17(8):759–768. doi: 10.1080/14737140.2017.1344100
  4. Wang N, Ji W, Wang L, et al. Overview of the structure, side effects, and activity assays of l-asparaginase as a therapy drug of acute lymphoblastic leukemia. RSC Med Chem. 2022;13(2):117–128. doi: 10.1039/d1md00344e
  5. Hammel P, Fabienne P, Mineur L, et al. Erythrocyte-encapsulated asparaginase (eryaspase) combined with chemotherapy in second-line treatment of advanced pancreatic cancer: An open-label, randomized Phase IIb trial. Eur J Cancer. 2020;124:91–101. doi: 10.1016/j.ejca.2019.10.020
  6. Hortobagyi GN, Yap HY, Wiseman CL, et al. Chemoimmunotherapy for metastatic breast cancer with 5-fluorouracil, adriamycin, cyclophosphamide, methotrexate, L-asparaginase, Corynebacterium parvum, and Pseudomonas vaccine. Cancer Treat Rep. 1980;64(1):157–9.
  7. Rudnick SA, Neijstrom E, Capizzi RL, et al. Randomized phase II comparison of methotrexate with or without L-asparaginase in non-small cell cancer of the lung. Cancer Treat Rep. 1982;66(3):541–4.
  8. Zhdanov DD, Pokrovsky VS, Pokrovskaya MV, et al. Rhodospirillum rubruml-asparaginase targets tumor growth by a dual mechanism involving telomerase inhibition. Biochem Biophys Res Commun. 2017;492(2):282–288. doi: 10.1016/j.bbrc.2017.08.078
  9. Kislyak IA, Pokrovskaya MV, Zhanturina DYu, Pokrovsky VS. The use of L-asparaginase for the treatment of solid tumors: data from experimental studies and clinical trials. Russian Journal of Oncology. 2023;28(1):79–94. doi: 10.17816/onco562802 EDN: TCOHLO
  10. Kislyak IA, Pokrovsky VS. Biochemical markers of tumor cell sensitivity to L-asparaginase. Biochemistry (Moscow), Supplement Series B: Biomedical Chemistry. 2023;17(3):111–125. doi: 10.1134/S1990750823600541
  11. Lorenzi PL, Reinhold WC, Rudelius M, et al. Asparagine synthetase as a causal, predictive biomarker for L-asparaginase activity in ovarian cancer cells. Mol Cancer Ther. 2006;5(11):2613–23. doi: 10.1158/1535-7163.MCT-06-0447
  12. Panosyan EH, Wang Y, Xia P, et al. Asparagine depletion potentiates the cytotoxic effect of chemotherapy against brain tumors. Mol Cancer Res. 2014;12(5):694–702. doi: 10.1158/1541-7786.MCR-13-0576
  13. Scherf U, Ross DT, Waltham M, et al. A gene expression database for the molecular pharmacology of cancer. Nat Genet. 2000;24(3):236–44. doi: 10.1038/73439
  14. Zhang B, Dong LW, Tan YX, et al. Asparagine synthetase is an independent predictor of surgical survival and a potential therapeutic target in hepatocellular carcinoma. Br J Cancer. 2013;109(1):14–23. doi: 10.1038/bjc.2013.293
  15. Blachier J, Cleret A, Guerin N, et al. L-asparaginase anti-tumor activity in pancreatic cancer is dependent on its glutaminase activity and resistance is mediated by glutamine synthetase. Exp Cell Res. 2023;426(2):113568. doi: 10.1016/j.yexcr.2023.113568
  16. Rotoli BM, Uggeri J, Dall’Asta V, et al. Inhibition of glutamine synthetase triggers apoptosis in asparaginase-resistant cells. Cell Physiol Biochem. 2005;15(6):281–92. doi: 10.1159/000087238
  17. Schmidt A, Armento A, Bussolati O, et al. Hepatoblastoma: glutamine depletion hinders cell viability in the embryonal subtype but high GLUL expression is associated with better overall survival. J Cancer Res Clin Oncol. 2021;147(11):3169–3181. doi: 10.1007/s00432-021-03713-4
  18. Tardito S, Chiu M, Uggeri J, et al. L-Asparaginase and inhibitors of glutamine synthetase disclose glutamine addiction of beta-catenin-mutated human hepatocellular carcinoma cells. Curr Cancer Drug Targets. 2011;11(8):929–43. doi: 10.2174/156800911797264725
  19. Apfel V, Begue D, Cordo V, et al. Therapeutic Assessment of Targeting ASNS Combined with l-Asparaginase Treatment in Solid Tumors and Investigation of Resistance Mechanisms. ACS Pharmacol Transl Sci. 2021;4(1):327–337. doi: 10.1021/acsptsci.0c00196
  20. Shishparenok AN, Koroleva SA, Dobryakova NV, et al. Bacterial cellulose films for L-asparaginase delivery to melanoma cells. Int J Biol Macromol. 2024;276(Pt 1):133932. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2024.133932
  21. Shishparenok AN, Petryaev ER, Koroleva SA, et al. Bacterial Cellulose-Chitosan Composite for Prolonged-Action L-Asparaginase in Treatment of Melanoma Cells. Biochemistry (Moscow). 2024;89(10):1727–1743. doi: 10.1134/S0006297924100067
  22. Aslanian AM, Fletcher BS, Kilberg MS. Asparagine synthetase expression alone is sufficient to induce l-asparaginase resistance in MOLT-4 human leukaemia cells. Biochem J. 2001;357(Pt 1):321–8. doi: 10.1042/0264-6021:3570321
  23. Hermanova I, Zaliova M, Trka J, Starkova J. Low expression of asparagine synthetase in lymphoid blasts precludes its role in sensitivity to L-asparaginase. Exp Hematol. 2012;40(8):657–65. doi: 10.1016/j.exphem.2012.04.005
  24. Hutson RG, Kitoh T, Moraga Amador DA, et al. Amino acid control of asparagine synthetase: relation to asparaginase resistance in human leukemia cells. Am J Physiol. 1997;272(5 Pt 1):C1691-9. doi: 10.1152/ajpcell.1997.272.5.C1691
  25. Kiriyama Y, Kubota M, Takimoto T, et al. Biochemical characterization of U937 cells resistant to L-asparaginase: the role of asparagine synthetase. Leukemia. 1989;3(4):294–7.
  26. Dufour E, Gay F, Aguera K, et al. Pancreatic tumor sensitivity to plasma L-asparagine starvation. Pancreas. 2012;41(6):940–8. doi: 10.1097/MPA.0b013e318247d903
  27. Lorenzi PL, Llamas J, Gunsior M, et al. Asparagine synthetase is a predictive biomarker of L-asparaginase activity in ovarian cancer cell lines. Mol Cancer Ther. 2008;7(10):3123–8. doi: 10.1158/1535-7163.MCT-08-0589
  28. Kim GW, Lee DH, Jeon YH, et al. Glutamine Synthetase as a Therapeutic Target for Cancer Treatment. Int J Mol Sci. 2021;22(4):1701. doi: 10.3390/ijms22041701

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Эко-Вектор, 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).