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



Цитировать

Полный текст

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 маркеров 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 ОТ-ПЦР 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 прямая зависимость между резистентностью клеток меланомы к L-аспарагиназе и уровнем экспрессии в них гена ASNS. Аналогичная зависимость для гена GLUL не подтверждена.

Полный текст

Доступ закрыт

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. Tosta Perez M, Herrera Belen L, Letelier P, et al. L-Asparaginase as the gold standard in the treatment of acute lymphoblastic leukemia: a comprehensive review. Med Oncol. 2023;40(5):150. doi: 10.1007/s12032-023-02014-9
  5. Tse E, Zhao WL, Xiong J, Kwong YL. How we treat NK/T-cell lymphomas. J Hematol Oncol. 2022;15(1):74. doi: 10.1186/s13045-022-01293-5
  6. 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
  7. 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
  8. 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.
  9. 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.
  10. Yap HY, Benjamin RS, Blumenschein GR, et al. Phase II study with sequential L-asparaginase and methotrexate in advanced refractory breast cancer. Cancer Treat Rep. 1979;63(1):77-83.
  11. 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
  12. Кисляк ИА, Покровская МВ, Жантурина ДЮ, Покровский ВС. Применение препаратов L-аспарагиназы для лечения солидных опухолей: данные экспериментальных и клинических исследований. Российский онкологический журнал. 2023;28(1):79-94. DOI: https://doi.org/10.17816/onco562802
  13. 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
  14. 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
  15. 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
  16. 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
  17. 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
  18. Irino T, Kitoh T, Koami K, et al. Establishment of real-time polymerase chain reaction method for quantitative analysis of asparagine synthetase expression. J Mol Diagn. 2004;6(3):217-24. doi: 10.1016/S1525-1578(10)60513-2
  19. 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.
  20. Leslie M, Case MC, Hall AG, Coulthard SA. Expression levels of asparagine synthetase in blasts from children and adults with acute lymphoblastic leukaemia. Br J Haematol. 2006;132(6):740-2. doi: 10.1111/j.1365-2141.2005.05945.x
  21. Li BS, Gu LJ, Luo CY, et al. The downregulation of asparagine synthetase expression can increase the sensitivity of cells resistant to l-asparaginase. Leukemia. 2006;20(12):2199-201. doi: 10.1038/sj.leu.2404423
  22. Li BS, He YY, Luo CY, et al. [Relationship between asparagine synthetase expression level and cell sensitivity to L-asparaginase in human leukemic cell lines]. Zhongguo Shi Yan Xue Ye Xue Za Zhi. 2010;18(3):559-63.
  23. Li H, Ning S, Ghandi M, et al. The landscape of cancer cell line metabolism. Nat Med. 2019;25(5):850-860. doi: 10.1038/s41591-019-0404-8
  24. Liu WJ, Wang H, Peng XW, et al. Asparagine synthetase expression is associated with the sensitivity to asparaginase in extranodal natural killer/T-cell lymphoma in vivo and in vitro. Onco Targets Ther. 2018;11:6605-6615. doi: 10.2147/OTT.S155930
  25. 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
  26. 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
  27. 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
  28. 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
  29. 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
  30. 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
  31. Chiu M, Tardito S, Pillozzi S, et al. Glutamine depletion by crisantaspase hinders the growth of human hepatocellular carcinoma xenografts. Br J Cancer. 2014;111(6):1159-67. doi: 10.1038/bjc.2014.425
  32. 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
  33. 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
  34. 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
  35. Tardito S, Uggeri J, Bozzetti C, et al. The inhibition of glutamine synthetase sensitizes human sarcoma cells to L-asparaginase. Cancer Chemother Pharmacol. 2007;60(5):751-8. doi: 10.1007/s00280-007-0421-z
  36. 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
  37. 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: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.133932
  38. 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
  39. Kosobokova EN, Kalinina NA, Konoplina KM, et al. Human Metastatic Melanoma Cell Lines Panel for In Vitro and In Vivo Investigations. J. Mol. Pathol. 2024;5:11-27. DOI: https://doi.org/10.3390/jmp5010002

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Эко-Вектор,

Ссылка на описание лицензии: https://eco-vector.com/for_authors.php#07
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: ПИ № ФС 77 - 86496 от 11.12.2023 г. 
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 80673 от 23.03.2021 г.