Farm Przegl Nauk, 2009,11z powstawaniem oporności na lek dokonano korzystającz bazy danych Affymetrix NetAffx Analysis Center(http://www.affymetrix.com/ analysis/index.affx) po wpisaniukwerend: drug resistance, cisplatin resistance, drugtransport, glutathione, metallothionein, SLC, MDR, DNArepair oraz anti-apoptosis. Sumaryczny zbiór 770 sond stanowiłpodstawę do poszukiwania genów różnicujących. Z grupy22283 sond mRNA, obecnych na mikromacierzy HG-U133A,wyfiltrowano za pomocą arkusza programu G<strong>numer</strong>ic sygnałyfluorescencji charakteryzujące ekspresję wybranych transkryptówzwiązanych z powstawaniem oporności na cisplatynę.Porównując sygnały fluorescencji sond zarejestrowanedla komórek kontrolnych oraz komórek eksponowanych nacisplatynę, wyznaczono zbiory, tzw. genów różnicującycho ekspresji różniącej się, co najmniej, ± 2SLR.WynikiAnalizę profilu ekspresji genów, kodujących białkazwiązane powstawaniem w komórkach HL-60 oporności nacisplatynę, poprzedzono porównaniem raportów wygenerowanychw programie Microarray Suite Affymetrix bezpośredniopo odczycie sygnałów fluorescencji na mikromacierzy.Prawidłowy rozkład znormalizowanych sygnałów fluorescencji(RMA Express) był podstawą do zakwalifikowaniamikromacierzy do dalszych analiz. Za pomocą programuG<strong>numer</strong>ic, z grupy 22283 mRNA obecnych na mikromacierzyHGU133A, wyselekcjonowano sygnały fluorescencji770 transkryptów związanych z powstawaniem oporności.Wyznaczono parametr SLR (signal log ratio) wskazującywielokrotność różnicy sygnału fluorescencji, wyodrębnionozbiór genów różnicujących transkryptomy komórek HL-60kontrolnych oraz eksponowanych na cisplatynę.Wykonane analizy pozwoliły na stwierdzenie, że w komórkachHL-60 eksponowanych na cisplatynę w porównaniudo komórek kontrolnych w największym stopniu stymulowanajest ekspresja genów TOP2A, TOP1, KRAS, BIK,BAX, TFAM, GTSE1, CASP6, AP1S1 i BNIP3L. Genami,których ekspresja została najbardziej zahamowana, okazałysię SLC7A11, CD70, MTF1, ABCC3, FAS oraz SLC2A3.Szczegółowe dane uwzględniające nazwy sond, symbolegenów, nazwy kodowanych białek, oraz wartości SLR dlatranskryptów różnicujących zestawiono w tabeli I. Genyte pełnią bardzo istotne funkcje w procesach powstawaniaoporności na lek.DyskusjaZjawisko wytwarzania przez komórki nowotworoweróżnych mechanizmów obronnych stanowi jeden z głównychproblemów we współczesnej terapii przeciwnowotworowej.Oporność nowotworów niewrażliwych na cisplatynęwynika najczęściej z niewystarczającej akumulacjitego leku w komórce [12, 13]. Cisplatyna jest związkiemo znacznej polarności, co powoduje, że przenika do komórekznacznie wolniej niż większość niskocząsteczkowychleków przeciwnowotworowych. Wchłanianie cisplatynyzależy od stężenia jonów sodu i potasu, pH oraz obecnościczynników redukujących. Oprócz dyfuzji biernej, transportcisplatyny do wnętrza komórki zachodzi z udziałem białektransportujących, kanałów jonowych oraz przezbłonowegotransportera miedzi CTR1. Zarówno miedź jak i cisplatyna,w zakresie stężeń występujących fizjologicznie w organizmieoraz podczas terapii, powodują obniżenie poziomuCTR1 poprzez makropinocytozę i degradację z udziałemproteasomów [5]. Kolejną przyczyną powstawania opornościkomórek nowotworowych jest zmieniony transportleków przeciwnowotworowych przez MDR-1, nadrodzinębiałek transportujących zależnych od ATP, oraz inne białkaoporności wielolekowej [12]. W przedstawianej pracy zaobserwowanoobniżony poziom ekspresji ABCC3. Gen tenkoduje białko ABCC3 - kanalikularne białko 2 związanez opornością wielolekową (canalicular multispecific organicanion transporter 2; MRP3) należące do nadrodziny błonowychbiałek transportowych zależnych od ATP. Białka techarakteryzują się znacznym polimorfizmem i powszechniewystępują w komórkach nowotworowych [14]. Innym genem,którego ekspresja w komórkach HL-60 pod wpływemcisplatyny uległa obniżeniu, jest SLC2A3 kodujący błonowebiałka rodziny SLC2A, które są odpowiedzialne za transportzwiązków polarnych [15]. Chociaż udział tego przenośnikaw transporcie cisplatyny do komórek nie został dotychczasopisany, nie można wykluczyć, że zaobserwowana w naszycheksperymentach zmniejszona ekspresja tego genu jestwynikiem odpowiedzi komórki mającej na celu obniżeniestężenia cisplatyny w cytoplazmie.Przyczyną oporności na cisplatynę jest również podwyższonestężenie w cytoplazmie związków zawierającychgrupę tiolową, takich jak glutation czy metalotioneiny, któreunieczynniają cisplatynę na skutek wiązania platyny i siarki[6, 13]. Zwiększone stężenie metalotionein w komórkachmysich powoduje 4-krotne, a w ludzkich komórkach rakajajnika 7-krotne zwiększenie oporności na cisplatynę. Komórkiraka jajnika wykazują ujemną korelację poziomuglutationu oraz wrażliwości na cisplatynę. Badania dwóchlinii komórek raka jajnika, wywodzących się od tego samegopacjenta, wyizolowanych przed terapią i po zastosowaniucisplatyny wykazały 2,9 –krotny wzrost aktywności transferazglutationowych, które katalizują sprzęganie glutationuz cisplatyną [16]. Ponadto, udowodniono, że wytworzoneaddukty cisplatyna-glutation są usuwane z komórki poprzezzależną od ATP pompę S-koniugatów glutationu. Jużw 1994 roku Ishikawa i wsp. wykazali, że oporności białaczkipromielocytarnej HL-60 towarzyszy zwiększonaekspresja zależnej od ATP pompy S-koniugatów glutationu(MRP1 lub MRP2) [7]. W cytoplazmie, glutation przyłączasię do cisplatyny, a w jądrze do adduktów cisplatyny z DNA,uniemożliwiając w ten sposób utworzenie potencjalnie cytotoksycznychwiązań krzyżowych w DNA [17]. Rezultatynaszych eksperymentów pokazują, że w komórkach HL-60eksponowanych na cisplatynę ulega obniżeniu ekspresjagenu SLC7A11, kodującego specyficzne białko transportowecystyna/glutaminian uczestniczące w transporcie anionowejformy cystyny do komórek. Ponieważ bardzo niska ekspresjatego białka na powierzchni niektórych komórek (m.in.limfocytów) przy obniżonej dostępności cysteiny skutkujespowolnieniem syntezy glutationu, można się spodziewać,że obniżenie ekspresji SLC7A11, świadczy o braku pierwotnejoporności związanej z nadmierną syntezą glutationuw badanych komórkach [18]. Udział metalotionein w de-22
Nazwa sondySymbolgenuNazwa kodowanego białkatoksykacji cisplatyny udokumentowany został już w latach90-tych poprzedniego stulecia. Komórki narażone na działaniemetali ciężkich natychmiast po ekspozycji rozpoczynająsyntetyzować metalotioneiny. Wzrost ekspresji MTF1poprzedza syntezę metalotionein. MTF1 (metal regulatorytranscription factor 1) koduje czynnik transkrypcyjny, któryindukuje ekspresję genów metalotionein oraz innych genówuczestniczących w homeostazie metali takich jak kadm,cynk, miedź i srebro. MTF1 jest transportującym białkiemjądrowo-cytoplazmatycznym, które gromadzi się w jądrzena skutek ekspozycji na metale ciężkie i wiąże się do promotorówzawierających element odpowiedzi na metale (MRE)[12,13]. W przedstawianej pracy zaobserwowano obniżonypoziom ekspresji MTF1 w komórkach HL-60 po ekspozycjina cisplatynę. Obniżonemu poziomowi ekspresji MTF1towarzyszył wzrost ekspresji szeregu genów odpowiedzialnychza syntezę metalotionein, jednak niewystarczający,aby zaklasyfikować te geny jako różnicujące. Ekspozycjakomórek HL-60 na cisplatynę spowodowała wzrost ekspresjigenu AP1S1 kodującego białko - podjednostkę kompleksusigma 1A, stanowiące część kompleksu płaszcza klatrynyokrywającego pęcherzyki transportujące, np. w procesiecopyright © 2009 Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ISSN 1425-5073Tab. I. Ekspresja genów różnicujących związanych z regulacją i powstawaniem opornościna lek w komórkach białaczki promielocytarnej HL-60 eksponowanych na cisplatynęwzględem prób odniesienia (komórki eksponowane na DMSO), (SLR – ang. signallog ratio – stosunek zlogarytmowanych uśrednionych wartości fluorescencji transkryptuw porównywanych próbach, strzałka ↑ - nadekspresja, strzałka ↓ - spadek ekspresji genuw komórkach HL-60 eksponowanych na cisplatynę)WartośćSLR201291_s_at TOP2Atopoizomeraza (DNA) II alfa(topoisomerase (DNA) II alpha)2,05 ↑208900_s_at TOP1topoizomeraza (DNA) I(topoisomerase (DNA) I)1,9 ↑214352_s_at KRAS (v-Ki-ras2 Kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog) 1,89 ↑205780_at BIKBIK(BCL2-interacting killer)1,72 ↑211833_s_at BAXbiałko związane z BCL2(BCL2-associated X protein)1,66 ↑203176_s_at TFAMmitochondrialny czynnik transkrypcyjny A(transcription factor A, mitochondrial)1,62 ↑204315_s_at GTSE1białko 1 ulegające ekspresji w fazach G2 i S(G2 and S-phase expressed 1 protein)1,39 ↑209790_s_at CASP6kaspaza 6(caspase 6, apoptosis-related cysteine peptidase)1,34 ↑208478_s_at BAXbiałko związane z BCL2(BCL2-associated X protein)1,31 ↑205195_at AP1S1 adaptor-related protein complex 1, sigma 1 subunit 1,19 ↑208541_x_at TFAMmitochondrialny czynnik transkrypcyjny A(transcription factor A, mitochondrial)1,17 ↑221479_s_at BNIP3L BCL2/adenovirus E1B 19 kDa protein-interacting protein 3-like 1,05 ↑202499_s_at SLC2A3transporter wielolekowy SLC2(solute carrier family 2)-1,01 ↓204780_s_at FAS Fas (TNF receptor superfamily, member 6) -1,05 ↓208161_s_at ABCC3 ATP-binding cassette, sub-family C (CFTR/MRP), member 3 -1,08 ↓205323_s_at MTF1 metal-regulatory transcription factor 1 -1,22 ↓217678_at SLC7A11transporter wielolekowy SLC7(solute carrier family 7)-1,48 ↓206508_at CD70 (CD70 molecule) -1,54 ↓209921_at SLC7A11transporter wielolekowy SLC7(solute carrier family 7)-2,28 ↓endocytozy oraz w aparacieGolgiego. Zwiększonaekspresja tego genujest zapewne związanaz dążeniem komórki dosekwestracji cisplatyny, dostruktur pęcherzykowych,nie mających bezpośredniegokontaktu z DNA,a następnie jej wydalenia.Białko to pełni także funkcjęczynnika transkrypcyjnego[19].Powszechnie znanymjest fakt, że indukcja apoptozyjest wynikiem przekroczeniaw komórce pewnegopoziomu uszkodzeń.Gdy dochodzi do modyfikacjiDNA, które nie mogąbyć usunięte przez systemnaprawy DNA, następujeindukcja apoptozy, którajest wynikiem obniżeniaekspresji genu BCL-2kodującego białko antyapoptotyczneoraz stymulacjiekspresji genu BAXoraz białek BAK, BIK,P53, przy czym w tymsamym czasie uaktywnionezostają mechanizmyantyapoptotyczne. Zaburzeniamechanizmów prowadzącedo hamowaniaprocesu apoptozy są jednąz głównych przyczynpowstawania oporności[9]. Wyniki wykonanychprzez nas pomiarów pokazują wzrost ekspresji BAX, orazinnych genów kodujących białka z rodziny BCL-2 takichjak BIK i BNIP3L w badanych komórkach HL-60 eksponowanychna ciplatynę. W badaniach wykonanych przezFloros i wsp. [20] dotyczących apoptozy indukowanejprzez cisplatynę w komórkach HL-60, stwierdzono wzrostilości komórek ulegających apoptozie korelujący z czasemekspozycji na ten lek. W pierwszych godzinach ekspozycji(3 i 6 godzin) następował wzrost ekspresji BCL-2L12, a po12 godzinach ciągłego traktowania komórek tym lekiemzaobserwowano zmniejszenie ekspresji tego genu. Obserwacjete wskazują na obronną, antyapoptotyczną reakcjękomórek w pierwszych godzinach ekspozycji i potwierdzająmechanizm śmierci komórek HL-60 eksponowanych nacisplatynę w drodze apoptozy [20]. Alternatywną drogą indukowaniaapoptozy przez białka z rodziny BCL-2 jest ichinterakcja z czynnikiem Apaf−1 (apoptic protease activatingfactor−1) oraz z cytochromem C i kaspazą 9, co prowadzido aktywacji innych kaspaz. Również interakcja białek BIDi BIK z białkami BCL-2 i BCL-XL prowadzi do kaskadowejaktywacji kaspaz i apoptozy [21]. Wzrost aktywności genu23
- Page 1: copyright © 2009 Grupa dr. A. R. K
- Page 4 and 5: Zdj. Zygmunt WieczorekSzanowni Pań
- Page 7 and 8: copyright © 2009 Grupa dr. A. R. K
- Page 10 and 11: Farm Przegl Nauk, 2009,11Scheduled
- Page 12 and 13: Farm Przegl Nauk, 2009,112) inhibit
- Page 14 and 15: Farm Przegl Nauk, 2009,1113. Jiang
- Page 16 and 17: Farm Przegl Nauk, 2009,11Tab. I. Ch
- Page 18 and 19: Farm Przegl Nauk, 2009,11rensu woln
- Page 20 and 21: Farm Przegl Nauk, 2009,11, 20-25Eks
- Page 24 and 25: Farm Przegl Nauk, 2009,11kaspazy 6
- Page 26: Farm Przegl Nauk, 2009,11, 26-32Pos
- Page 31 and 32: na farmaceutę obowiązekudziału w
- Page 35 and 36: copyright © 2009 Grupa dr. A. R. K
- Page 37 and 38: Farm Przegl Nauk, 2009,11, 37-41cop
- Page 39 and 40: copyright © 2009 Grupa dr. A. R. K
- Page 41 and 42: copyright © 2009 Grupa dr. A. R. K
- Page 43 and 44: copyright © 2009 Grupa dr. A. R. K
- Page 45 and 46: copyright © 2009 Grupa dr. A. R. K
- Page 47 and 48: copyright © 2009 Grupa dr. A. R. K
- Page 49 and 50: copyright © 2009 Grupa dr. A. R. K