Цитотоксическое действие фактора роста нервов и его комбинаций с химиопрепаратами на клетки анапластической астроцитомы, глиобластомы и медуллобластомы in vitro
- Авторы: Чернов А.Н.1, Галимова Э.С.1,2, Шамова О.В.1
-
Учреждения:
- Институт экспериментальной медицины
- Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН
- Выпуск: Том 23, № 4 (2023)
- Страницы: 69-84
- Раздел: Оригинальные исследования
- URL: https://ogarev-online.ru/MAJ/article/view/260701
- DOI: https://doi.org/10.17816/MAJ624106
- ID: 260701
Цитировать
Аннотация
Обоснование. В настоящее время эффективность лечения злокачественных опухолей с помощью хирургической резекции, радио- и химиотерапии не всегда высока, что определяет необходимость проведения интенсивных исследований по поиску новых молекул, обладающих противоопухолевым действием. Известно, что фактор роста нервов ингибирует инвазию и миграцию, ангиогенез опухолевых клеток, хотя эти его свойства остаются малоизученными. Исследование эффектов фактора роста нервов, а также его комбинаций с применяемыми в медицине химиопрепаратами на опухоли мозга может способствовать разработке новых схем терапии злокачественных новообразований в центральной нервной системе.
Цель — изучить молекулярно-клеточные механизмы противоопухолевого обособленного и комбинированного действия фактора роста нервов и химиопрепаратов на клетки опухолей головного мозга (глиомы С6, U251, анапластической астроцитомы, глиобластомы и медуллобластомы).
Материалы и методы. Исследование выполнено на клеточных линиях глиомы С6 крысы, U251 человека, а также на первичных культурах клеток пациентов с анапластической астроцитомой (n = 9), глиобластомой (n = 9) и медуллобластомой (n = 38). Цитотоксичность химиопрепаратов, фактора роста нервов и его комбинаций на клетках опухолей оценивали с помощью МТТ-теста. Экспрессию рецепторов TrkA, p75 на клетках астроцитомы, глиобластомы и медуллобластомы оценивали с помощью иммунофлуоресцентного анализа, используя моноклональные антитела anti-TrkA и anti-р75.
Результаты. Фактор роста нервов проявляет in vitro цитотоксическую активность, превосходящую по показателям активность химиопрепаратов в отношении клеток глиом С6 крысы, U251, астроцитомы, глиобластомы и медуллобластомы человека. Цитотоксическая активность фактора роста нервов в комбинации с химиопрепаратами существенно выше активности индивидуального препарата в отношении клеток медуллобластомы, в то время как в отношении клеток астроцитомы она сопоставима с показателями обособленного действия фактора роста нервов, а для клеток глиобластомы — ниже. Эффективность цитотоксического действия комбинаций фактора роста нервов с цисплатином и темозоломидом на клетках астроцитомы и глиобластомы коррелирует как с экспрессией рецепторов TrkA, p75, так и с их коэкспрессией, указывая на то, что показатели экспрессии можно рассматривать в качестве маркеров чувствительности опухолевых клеток к фактору роста нервов.
Заключение. Фактор роста нервов проявляет цитотоксический эффект в отношении клеток глиомы С6, U251, анапластической астроцитомы, глиобластомы и медуллобластомы. Таким образом, он может выступать в качестве потенциального противоопухолевого препарата для разработки новых схем терапии опухолей головного мозга.
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Александр Николаевич Чернов
Институт экспериментальной медицины
Автор, ответственный за переписку.
Email: al.chernov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2464-7370
канд. биол. наук, старший научный сотрудник отдела общей патологии и патологической физиологии
Россия, 197376, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12Эльвира Сафуановна Галимова
Институт экспериментальной медицины; Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН
Email: elya-4@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8773-0932
канд. биол. наук, старший научный сотрудник НИO общей патологии и патологической физиологии; старший научный сотрудник междисциплинарной лаборатории нейробиологии
Россия, 197376, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12; Санкт-ПетербургОльга Валерьевна Шамова
Институт экспериментальной медицины
Email: oshamova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5168-2801
доктор биол. наук, доцент, член-корр. РАН, заведующая отделом общей патологии и патологической физиологии
Россия, 197376, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12Список литературы
- Global Burden of Disease Cancer Collaboration, Fitzmaurice C, Allen C. et al. Global, regional, and national cancer incidence, mortality, years of life lost, years lived with disability, and disability-adjusted life-years for 32 cancer groups, 1990 to 2015 a systematic analysis for the global burden of disease study // JAMA Oncology. 2017. Vol. 3, No. 4. P. 524–548. doi: 10.1001/jamaoncol.2016.568
- International agency for research of cancer (Globocan) [Электронный ресурс] // WHO. 2020. Режим доступа: http: www.globocan.iarc.fr. Дата обращения: 23.11.2023.
- Lafay-Cousin L., Smith A., Chi S.N. et al. Clinical, pathological, and molecular characterization of infant medulloblastomas treated with sequential high-dose chemotherapy // Pediatr. Blood Cancer. 2016. Vol. 63, No. 9. P. 1527–1534. doi: 10.1002/pbc.26042
- Johnston D.L., Keene D., Strother D. et al. Survival following tumor recurrence in children with medulloblastoma // J. Pediatr. Hematol. Oncol. 2018. Vol. 40, No. 3. P. e159–e163. doi: 10.1097/MPH.0000000000001095
- Wen P.Y., Kesari S. Malignant gliomas in adults // N. Engl. J. Med. 2008. Vol. 359, No. 5. P. 492–507. doi: 10.1056/NEJMra0708126
- Taylor O.G., Brzozowski J.S., Skelding K.A. Glioblastoma multiforme: an overview of emerging therapeutic targets // Front. Oncol. 2019. Vol. 9. P. 963. doi: 10.3389/fonc.2019.00963
- Safdie F., Brandhorst S., Wei M. et al. Fasting enhances the response of glioma to chemo- and radiotherapy // PLoS One. 2012. Vol. 7, No. 9. P. e44603. doi: 10.1371/journal.pone.0044603
- Penas-Prado M., Hess K.R., Fisch M.J. et al. Randomized phase II adjuvant factorial study of dose-dense temozolomide alone and in combination with isotretinoin, celecoxib, and/or thalidomide for glioblastoma // Neuro Oncol. 2015. Vol. 17, No. 2. P. 266–273. doi: 10.1093/neuonc/nou155
- Tomlinson F.H., Lihou M.G., Smith P.J. Comparison of in vitro activity of epipodophyllotoxins with other chemotherapeutic agents in human medulloblastomas // Br. J. Cancer. 1991. Vol. 64, No. 6. P. 1051–1059. doi: 10.1038/bjc.1991.464
- Prolonged Exposure to Doxorubicin in Patients with Glioblastoma Multiforme and Diffuse Intrinsic Pontine Glioma [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02758. Дата обращения: 23.10.2023.
- Skaga E., Kulesskiy E., Fayzullin A. et al. Intertumoral heterogeneity in patient-specific drug sensitivities in treatment-naïve glioblastoma // BMC Cancer. 2019. Vol. 19. P. 628. doi: 10.1186/s12885-019-5861-4
- Chernov A.N., Alaverdian D.A., Galimova E.S. et al. The phenomenon of multidrug resistance in glioblastomas // Hematol. Oncol. Stem Cell Ther. 2022. Vol. 15, No. 2. P. 1–7. doi: 10.1016/j.hemonc.2021.05.006
- Чернов А.Н., Шамова О.В. Молекулярные механизмы лекарственной устойчивости глиобластомы. Часть 1. Белки ABC-семейства и ингибиторы // Медицинский академический журнал. 2021. Т. 21, № 4. C. 85–106. doi: 10.17816/MAJ83049
- Checa J., Aran J.M. Reactive oxygen species: drivers of physiological and pathological processes // J. Inflamm. Res. 2020. Vol. 13. P. 1057–1073. doi: 10.2147/JIR.S275595
- Pimentel E. Neurotrophic growth factors // Handbook of growth factors: CRC Press Inc., 1994. Vol. 2. Chap. 5. P. 217–240.
- Levi-Montalcini R. The nerve growth factor: thirty-five years later // EMBO J. 1987. Vol. 6, No. 5. P. 1146–1154.
- McDonald N.Q., Lapatto R., Murray-Rust J. et al. New protein fold revealed by a 2.3-A resolution crystal structure of nerve growth factor // Nature. 1991. Vol. 354, No. 6352. P. 411–414. doi: 10.1038/354411a0
- Калюнов В.Н. Биология фактора роста нервной ткани. Минск: Наука и техника, 1986. 208 с.
- Farina A.R., Di Ianni N., Cappabianca L. et al. TrkAIII promotes microtubule nucleation and assembly at the centrosome in SH-SY5Y neuroblastoma cells, contributing to an undifferentiated anaplastic phenotype // Biomed. Res. Int. 2013. Vol. 2013. P. 740187. doi: 10.1155/2013/740187
- Vaishnavi A., Le T., Doebele R.C. TRKing down an old oncogene in a new era of targeted therapy // Cancer Discov. 2015. Vol. 5, No. 1. P. 25–34. doi: 10.1158/2159-8290.CD-14-0765
- Giannakopoulou D., Daguin-Nerrière V., Mitsacos A. et al. Ectopic expression of TrkA in the adult rat basal ganglia induces both nerve growth factor-dependent and independent neuronal responses // J. Neurosci. Res. 2012. Vol. 90, No. 8. P. 1507–1521. doi: 10.1002/jnr.23031
- Kraemer B.R., Yoon S.O., Carter B.D. The biological functions and signaling mechanisms of the p75 neurotrophin receptor // Handb. Exp. Pharmacol. 2014. Vol. 220. P. 121–164. doi: 10.1007/978-3-642-45106-5_6
- Исаев Н.К., Стельмашук Е.В., Генрихс Е.Е. Роль фактора роста нервов в пластических перестройках холинэргических нейронов базальных ядер переднего мозга // Биохимия. 2017. Т. 82, № 3. C. 429–440. doi: 10.1134/S0006297917030075
- Deppmann C.D., Mihalas S., Sharma N. et al. A model for neuronal competition during development // Science. 2008. Vol. 320, No. 5874. P. 369–373. doi: 10.1126/science.1152677
- Tacconelli A., Farina A.R., Cappabianca L. et al. TrkA alternative splicing: a regulated tumor-promoting switch in human neuroblastoma // Cancer Cell. 2004. Vol. 6, No. 4. P. 347–360. doi: 10.1016/j.ccr.2004.09.011
- Ho R., Minturn J.E., Simpson A.M. et al. The effect of P75 on Trk receptors in neuroblastomas // Сancer Lett. 2011. Vol. 305, No. 1. P. 76–85. doi: 10.1016/j.canlet.2011.02.029
- Nakagawara A., Arima-Nakagawara M., Scavarda N.J. et al. Association between high levels of expression of the trk gene and favorable outcome of human neuroblastoma // N. Engl. J. Med. 1993. Vol. 328, No. 12. P. 847–854. doi: 10.1056/NEJM199303253281205
- Bassili M., Birman E., Schor N.F. et al. Differential roles of Trk and p75 neurotrophin receptors in tumorigenesis and chemoresistance ex vivo and in vivo // Cancer Chemother. Pharmacol. 2010. Vol. 65, No. 6. P. 1047–1056. doi: 10.1007/s00280-009-1110-x
- Mendonça L.M., da Silva Machado C., Correia Teixeira C.C. et al. Curcumin reduces cisplatin-induced neurotoxicity in NGF-differentiated PC12 cells // Neurotoxicology. 2013. Vol. 34. P. 205–211. doi: 10.1016/j.neuro.2012.09.011
- Zhang S., Xie R., Wan F. et al. Identification of U251 glioma stem cells and their heterogeneous stem-like phenotypes // Oncol. Lett. 2013. Vol. 6, No. 6. P. 1649–1655. doi: 10.3892/ol.2013.1623
- Буравлев В.М., Вепринцев Б.Н., Викторов И.В. и др. Руководство по культивированию нервной ткани. Методы. Техника. Проблемы. Москва: Наука, 1988. 315 с.
- Mosmann T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays // J. Immunol. Methods. 1983. Vol. 65, No. 1–2. P. 55–63. doi: 10.1016/0022-1759(83)90303-4
- Mohamadi N., Maryam Kazemi S., Mohammadian M. et al. Toxicity of cisplatin-loaded poly butyl cyanoacrylate nanoparticles in a brain cancer cell line: anionic polymerization results // Asian Pac. J. Cancer Prev. 2017. Vol. 18, No. 3. P. 629–632. doi: 10.22034/APJCP.2017.18.3.629
- Ghinelli E., Johansson J., Ríos J.D. et al. Presence and localization of neurotrophins and neurotrophin receptors in rat lacrimal gland // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2003. Vol. 44, No. 8. P. 3352–3357. doi: 10.1167/iovs.03-0037
- van Belle G., Fisher L.D., Heagerty P.J. et al. Biostatistics: a methodology for the health sciences. Canada: Jonh Wiley and Sons Inc., 2004. 889 p.
- IA Carboplatin + Radiotherapy in Relapsing GBM: Clinical Trials [Электронный ресурс] // NBTS. Режим доступа: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03672721. Дата обращения: 21.11.2023.
- Fernandes C., Costa A., Osório L. et al. Current standards of care in glioblastoma therapy // Glioblastoma [Internet]. Ed. by S. De Vleeschouwer. Codon Publications Brisbane, Australia, 2017. Chap. 11. P. 197–241. doi: 10.15586/codon.glioblastoma.2017.ch11
- Díaz R., Jordá M.V., Reynés G. et al. Neoadjuvant cisplatin and etoposide, with or without tamoxifen, prior to radiotherapy in high-grade gliomas: a single-center experience // Anticancer Drugs. 2005. Vol. 16, No. 3. P. 323–329. doi: 10.1097/00001813-200503000-00012
- Бунятян Н.Д., Васильев А.Н., Журавлева М.В. и др. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая. Москва: Гриф и К, 2012. 944 с.
- Barbagallo G.M., Paratore S., Caltabiano R. et al. Long-term therapy with temozolomide is a feasible option for newly diagnosed glioblastoma: a single-institution experience with as many as 101 temozolomide cycles // Neurosurg. Focus. 2014. Vol. 37, No. 6. P. E4. doi: 10.3171/2014.9.FOCUS14502
- Конопля Н.Е. Лечение медуллобластомы у детей младше четырех лет // Медицинский журнал. 2009. № 1. С. 112–114.
- Wang Y., Kong X., Guo Y. et al. Continuous dose-intense temozolomide and cisplatin in recurrent glioblastoma patients // Medicine (Baltimore). 2017. Vol. 96, No. 10. P. e6261. doi: 10.1097/MD.0000000000006261
- Химиотерапия злокачественных новообразований / под ред. Э. Чу, В. Де Виты-младшего; пер. с англ. С.В. Кузнецова, Е.А. Окишевой, А.А. Моисеева. Москва: Практика, 2008. 447 с.
- Watanabe Т., Katayama Y., Kimura S. et al. Control of proliferation and survival of C6 glioma cells with modification of the nerve growth factor autocrine system // J. Neurooncol. 1999. Vol. 41, No. 2. P. 121–128. doi: 10.1023/a:1006127624487
- Singer H., Hansen B., Martinie D. et al. Mitogenesis in glioblastoma multiforme cell lines: A role for NGF and its TrkA receptors // J. Neurooncol. 1999. Vol. 45, No. 1. P. 1–8. doi: 10.1023/a:1006323523437
- Weis C., Wiesenhofer B., Humpel C. Nerve growth factor plays a divergent role in mediating growth of rat C6 glioma cells via binding to the P75 neurotrophin receptor // J. Neurooncol. 2002. Vol. 56, No. 1. P. 59–67. doi: 10.1023/a:1014410519935
- Emmett C.J., McNeeley P.A., Jonson R.M. Evaluation of human astrocytoma and glioblastoma cell lines for nerve growth factor release // Neurochem. Int. 1997. Vol. 30, No. 4–5. P. 465–474. doi: 10.1016/s0197-0186(96)00083-6
- Tоrnatоre C., Rabin S., Baker-Cairns B. et al. Engraftment of C6-2B cells into the striatum of ACI nude rats as a tool for comparison of the in vitro and in vivo phenotype of a glioma cell line // Cell Transplant. 1997. Vol. 6, No. 3. P. 317–326. doi: 10.1177/096368979700600314
- Chou T.T., Trojanowski J.Q., Lee V.M. A novel apoptotic pathway induced by nerve growth factor-mediated TrkA activation in medulloblastoma // J. Biol. Chem. 2000. Vol. 275, No. 1. P. 565–570. doi: 10.1074/jbc.275.1.565
- Vaishnavi A., Le A.T., Doebele RC. TRKing down an old oncogene in a new era of targeted therapy // Cancer Discov. 2015. Vol. 5, No. 1. P. 25-34. doi: 10.1158/2159-8290.CD-14-0765
- Bodnarchuk TW, Napper S, Rapin N. et al. Mechanism for the induction of cell death in ONS-76 medulloblastoma cells by Zhangfei/CREB-ZF // J. Neurooncol. 2012. Vol. 109, No. 3. P. 485–501. doi: 10.1007/s11060-012-0927-z
- Stetson LC, Dazard J-E, Barnholtz-Sloan JS. Protein markers predict survival in glioma patients // Mol. Cell Proteomics. 2016. Vol. 15, No. 7. P. 2356–2365. doi: 10.1074/mcp.M116.060657
- Nakagawara A., Arima-Nakagawara M., Scavarda N.J. et al. Association between high levels of expression of the TRK gene and favorable outcome in human neuroblastoma // N. Engl. J. Med. 1993. Vol. 328, No. 12. P. 847–854. doi: 10.1056/NEJM199303253281205
- Antonelli A., Lenzi L., Nakagawara A. et al. Tumor suppressor proteins are differentially affected in human ependymoblastoma and medulloblastoma cells exposed to nerve growth factor // Cancer Invest. 2007. Vol. 25, No. 2. P. 94–101. doi: 10.1080/07357900701205689
- Bassili M., Birman E., Schor N.F. et al. Differential roles of Trk and p75 neurotrophin receptors in tumorigenesis and chemoresistance ex vivo and in vivo // Cancer Chemother. Pharmacol. 2010. Vol. 65, No. 6. P. 1047–1056. doi: 10.1007/s00280-009-1110-x
- Aloe L., Rocco M.L., Balzamino B.O. et al. Nerve growth factor: role in growth, differentiation and controlling cancer cell development // J. Exp. Clin. Cancer Res. 2016. Vol. 35. P. 116. doi: 10.1186/s13046-016-0395-y
Дополнительные файлы
