Научная статья на тему 'Экзосомы и развитие резистентности опухолевых клеток к метформину: пилотное исследование'

Экзосомы и развитие резистентности опухолевых клеток к метформину: пилотное исследование Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
169
38
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РАК МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ / РЕЗИСТЕНТНОСТЬ / МЕТФОРМИН / ЭКЗОСОМЫ / МЕЖКЛЕТОЧНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ / ПРОТЕОМ / BREAST CANCER / RESISTANCE / METFORMIN / EXOSOMES / INTERCELLULAR INTERACTIONS / PROTEOME

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Семина С.Е., Руденская Е.А., Миттенберг А.Г., Шабельников С.В., Красильников М.А.

Цель работы – исследование роли межклеточных взаимодействий в развитии резистентности клеток рака молочной железы к метформину – антидиабетическому препарату из группы бигуанидов, обладающему выраженным противоопухолевым эффектом.Результаты. В основу работы легли данные, полученные нами ранее при изучении гормональной резистентности клеток рака молочной железы и продемонстрировавшие возможность передачи резистентного фенотипа горизонтальным путем, от клетки к клетке, в том числе с участием экзосом. В настоящей работе мы показали возможность развития устойчивости к метформину горизонтальным путем, как и в случае гормональной резистентности. Установлено, что решающим фактором в подобном горизонтальном пути передачи резистентности являются межклеточные взаимодействия, реализуемые в том числе с участием экзосом, продуцируемых метформинрезистентными клетками. Анализ протеома экзосом подтвердил присутствие в экзосомах резистентных клеток белков, регулирующих ответ клеток на действие апоптотических агентов.Заключение. Полученные данные подтверждают существование неизвестного ранее механизма распространения резистентности, основанного на межклеточных взаимодействиях, и открывают новые возможности в поиске мишеней противоопухолевой терапии.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Семина С.Е., Руденская Е.А., Миттенберг А.Г., Шабельников С.В., Красильников М.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Exosomes and development of cancer cell resistance to metformin: pilot study

Objective: to study the role of the intercellular interactions in the progression of the cancer cells resistance to metformin, a biguanide antidiabetic drug exhibited the marked anti-tumor activity.Results. Earlier we have demonstrated the effect of horizontal transferring of hormonal resistance of breast cancer cells from cell to cell, and showed the key role of exosomes on the transferring of the resistance. Here we have shown the effect of the horizontal transferring of metformin resistance in breast cancer cells – similar to the progression of hormonal resistance. We found that horizontal transferring of the metformin resistance is mediated via exosomes secreted by the resistant cells. The proteome analysis of the exosomes revealed several proteins differentially expressed in the exosomes of metformin-resistant cells and associated with the regulation of cell response to apoptotic drugs.Conclusions. Totally, the data presented demonstrate the new mechanism of the development of the cancer cell resistance based on the intercellular interactions, opening the new insights in the target therapy of breast cancer.

Текст научной работы на тему «Экзосомы и развитие резистентности опухолевых клеток к метформину: пилотное исследование»

CV

со

ев

и ш u

Экзосомы и развитие резистентности опухолевых клеток к метформину: пилотное исследование

С.Е. Семина1, Е.А. Руденская1, А.Г. Миттенберг2, С.В. Шабельников2, М.А. Красильников1

1НИИ канцерогенеза ФГБУ«Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России; Россия, 115478 Москва, Каширское шоссе, 24; 2ФГБУН«Институт цитологии Российской академии наук»; Россия, 194064 Санкт-Петербург, Тихорецкий проспект, 4

Контакты: Светлана Евгеньевна Семина s.e.semina@gmail.com

Цель работы — исследование роли межклеточных взаимодействий в развитии резистентности клеток рака молочной железы к метформину — антидиабетическому препарату из группы бигуанидов, обладающему выраженным противоопухолевым эффектом.

Результаты. В основу работы легли данные, полученные нами ранее при изучении гормональной резистентности клеток рака молочной железы и продемонстрировавшие возможность передачи резистентного фенотипа горизонтальным путем, от клетки к клетке, в том числе с участием экзосом. оС В настоящей работе мы показали возможность развития устойчивости к метформину горизонтальным путем, как и в случае «.« гормональной резистентности. Установлено, что решающим фактором в подобном горизонтальном пути передачи резистент-s ности являются межклеточные взаимодействия, реализуемые в том числе с участием экзосом, продуцируемых метформинрези-i_ стентными клетками. Анализ протеома экзосом подтвердил присутствие в экзосомах резистентных клеток белков, регулиру-§ ющих ответ клеток на действие апоптотических агентов.

® Заключение. Полученные данные подтверждают существование неизвестного ранее механизма распространения резистент-g ности, основанного на межклеточных взаимодействиях, и открывают новые возможности в поиске мишеней противоопухоле-s вой терапии.

* Ключевые слова: рак молочной железы, резистентность, метформин, экзосомы, межклеточное взаимодействие, протеом

а*

== DOI: 10.17650/2313-805X-2017-4-3-92-98 ЕЕ

>< Exosomes and development of cancer cell resistance to metformin: pilot study

ш

§ S.E. Semina1, E.A. Rudenskaya1, A.G. Mittenberg2, S.V. Shabel'nikov2, M.A. Krasil'nikov1

Research Institute of Carcinogenesis, N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Ministry of Health of Russia;

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478, Russia;

2Institute of Cytology of the Russian Academy of Sciences; 4 Tikhoretskiy Prospekt, Saint Petersburg 194064, Russia

Objective: to study the role of the intercellular interactions in the progression of the cancer cells resistance to metformin, a biguanide antidiabetic drug exhibited the marked anti-tumor activity.

Results. Earlier we have demonstrated the effect of horizontal transferring of hormonal resistance of breast cancer cells from cell to cell, and showed the key role of exosomes on the transferring of the resistance.

Here we have shown the effect of the horizontal transferring of metformin resistance in breast cancer cells — similar to the progression of hormonal resistance. We found that horizontal transferring of the metformin resistance is mediated via exosomes secreted by the resistant cells. The proteome analysis of the exosomes revealed several proteins differentially expressed in the exosomes of metformin-resistant cells and associated with the regulation of cell response to apoptotic drugs.

Conclusions. Totally, the data presented demonstrate the new mechanism of the development of the cancer cell resistance based on the intercellular interactions, opening the new insights in the target therapy of breast cancer.

Key words: breast cancer, resistance, metformin, exosomes, intercellular interactions, proteome

Введение

Известно, что одним из основных факторов, снижающих эффективность противоопухолевых препаратов, является резистентность образований к их действию — либо врожденная, либо приобретенная в процессе терапии. В тех случаях, когда речь идет о таргетных средствах, на первый план среди причин подобной резистентности

выходит реаранжировка внутриклеточных сигнальных путей, обеспечивающая передачу ростового сигнала в обход заблокированных белков.

Сравнительно недавно внимание исследователей привлек метформин — антидиабетический препарат из группы бигуанидов, с успехом применяющийся для лечения сахарного диабета 2-го типа.

Целый ряд клинико-эпидемиологических исследований показал, что этот препарат существенно снижает риск развития онкологических заболеваний и проявляет высокую противоопухолевую активность как in vivo, так и in vitro [1, 2]. Более того, изучение механизма действия бигуанидов продемонстрировало, что их антипролиферативная активность реализуется как минимум частично, через активацию аденозинмонофосфат-активируемой протеинкиназы (adenosine monophosphate-activated protein kinase, АМРК) и АМРК-зависимое подавление сигналинга mTOR (мишень рапамицина в клетках млекопитающих) [3, 4].

Вопрос о резистентности опухолей к препаратам, действующим на АМРК/mTOR-сигнальный путь, несмотря на очевидную актуальность, практически не исследован во многом из-за относительно непродолжительного опыта их применения в качестве противоопухолевых соединений. Известны лишь единичные работы, в которых изучалось развитие устойчивости рака молочной железы (РМЖ) к ингибитору mTOR эверолимусу [5] и метформину [6] и описывались изменения отдельных сигнальных каскадов в основном пролиферативного и проме-тастатического профилей при развитии резистентности.

Ранее в экспериментах, выполненных на культивируемых in vitro клетках аденокарциномы молочной железы линии MCF-7, мы показали, что длительное, в течение 60 сут, культивирование клеток MCF-7 с мет-формином приводит к развитию их устойчивости к ци-тостатическому действию метформина, сохраняющемуся на протяжении не менее 80 пассажей. Было обнаружено, что такие клетки, обозначенные нами как MCF-7/М, отличаются, наряду с активацией некоторых сигнальных путей (PI3K/Akt, Snaill), заметным снижением транскрипционной активности рецептора эстрогена и, соответственно, частичной резистентностью к антипролиферативному действию антиэстрогенов [7].

Цель исследования — изучение механизма развития резистентности клеток РМЖ к метформину, в частности, роли межклеточных взаимодействий в развитии такой резистентности. В основу работы легли данные, полученные нами ранее при изучении гормональной резистентности клеток линии MCF-7 и продемонстрировавшие возможность передачи резистентного фенотипа горизонтальным путем, от клетки к клетке, в том числе с участием экзосом [8]. В настоящей работе мы показали, что устойчивость к метформину может передаваться от резистентных к чувствительным клеткам при их совместном культивировании, продемонстрировали участие экзосом в таком распространении резистентности и исследовали основные особенности белкового спектра экзосом чувствительных и резистентных клеток.

Материалы и методы

Культивирование клеток. Клетки РМЖ человека линии MCF-7 культивировали в стандартной среде DMEM, содержавшей 7 % эмбриональную сыворотку телят (FBS HyClone, США) и гентамицин (50 ед/мл) (ПанЭко, Россия), при 37 °С и 5 % СО2. При анализе скорости роста и чувствительности к метформину и/или тамоксифену количество клеток определяли либо при подсчете в камере Горяева, либо с использованием МТТ-теста, основанного на утилизации живыми клетками реагента МТТ (3-(4,5-диметилтиа-зол -2)-2,5 - дифенилтетразол бромида).

Трансфекция клеток. Трансфекцию клеток плазми-дой pEGFP-N1 (предоставлена Д.Е. Андреевым, НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ им. Ломоносова, Москва) проводили в течение 4 ч с использованием реагента Metafectene PRO (Biontex Laboratories GmbH, Германия) при температуре 37 °С. Селекцию клеток выполняли в присутствии G-418 в течение 14 сут. Эффективность трансфекции и последующей селекции оценивали при определении количества флуоресцирующих GFP-позитивных клеток с помощью флуоресцентного микроскопа Axioplan 2 ZEISS (Carl Zeiss, Германия).

Для определения транскрипционной активности рецептора эстрогенов проводили трансфекцию клеток плазмидой, содержавшей ген-репортер люциферазы под контролем промотора с эстроген-респонсивным элементом, любезно предоставленной Dr. George Reid [9]. Для контроля за эффективностью и потенциальной токсичностью процедуры трансфекции применяли котрансфекцию клеток плазмидой, содержавшей ген ß-галактозидазы. Все последующие эксперименты на клетках-трансфектантах выполняли в течение 48 ч после окончания трансфекции. Активность люцифе-разы измеряли по стандартному протоколу (Promega, США) на люминометре Turner BioSystems 20/20n (США). Расчет активности люциферазы проводили в условных единицах (отношение общей активности люциферазы к активности галактозидазы в исследованных образцах).

Выделение и характеристика препаратов экзосом. Экзосомы выделяли из кондиционированной культу-ральной среды по стандартной методике, описанной C. Thery и соавт. [10]. Клетки культивировали в течение 4 сут в стандартной среде, затем культуральную жидкость в равных объемах с каждой линии собирали и последовательно центрифугировали 30 мин при 300 g и 6000 g, и 2 ч при 100 000 g. После каждого центрифугирования супернатант переносили в новые пробирки, конечный осадок растворяли в 500 мкл PBS. Все работы выполняли с соблюдением стерильных условий. Для проведения иммуноблоттинга препараты экзосом лизировали в буфере следующего состава: 50 мM Tris-HCl pH 7,4, 1 % Igepal CA-630, 150 мM NaCl, 1 мM EDTA, 1 мМ DTT, 1 мкг/мл апротинина, лейпептина и пепстатина, 1 мM NaF и 1 мM ортованадат Na. Образ-

ец

CS

и ш u

ж ш

и

CV

со

ев

и ш u

х ш

и

цы центрифугировали (10 000 g, 10 мин, 40 °С) и проводили стандартный электрофорез и иммуноблоттинг как описано ранее [8], с использованием антител к CD81 (BioLegend, США) и р-актину (Cell Signaling, США).

Протеомный анализ. Масс-спектрометрический анализ LC—МАЛДИ проводили на приборе AB Sciex 5800 TOF/TOF (AB Sciex, Германия) в режиме рефлектрона (МС) и тандемной масс-спектрометрии (МС/МС). Данные о масс-спектрах направляли в программу Protein Pilot v. 4.0, использующую поисковую машину Mascot для анализа масс-спектров с помощью международных баз данных (SwissProt, UniProt, NCBI) для идентификации пептидов и определения белков.

Хроматографическое разделение пептидов выполняли в системе высокоэффективной жидкостной хроматографии на приборе Милихром (Россия), совмещенном с МАЛДИ-споттером. Использовали колонку с обращенной фазой Jupiter Proteo С12, мертвый объем колонки 350 мкл (7 мин). Пептиды с колонки смывали градиентом ацетонитрила (от 10 до 50 %) с 0,1 % трифторуксусной кислоты в объеме 2,3 мл.

Статистическую обработку данных осуществляли с помощью программы Microsoft Excel. Во всех случаях статистические критерии считали достоверными при p <0,05.

Результаты

Развитие резистентности клеток к метформину: роль межклеточных взаимодействий. Эксперименты проводили на клетках РМЖ линии MCF-7 и метформинре-зистентной сублинии MCF-7/М, полученной в результате длительного культивирования родительских клеток MCF-7 с метформином.

Клетки MCF-7/М были трансфецированы плазми-дой pEGFP-N1, кодирующей зеленый флуоресцентный белок (green fluorescent protein, GFP), с последующей селекцией GFP-позитивных клонов. В результате селекции были выделены стабильные клоны с содержанием GFP-позитивных клеток >98 %, достаточным для проведения дальнейших экспериментов. Экспрессия GFP сохранялась на высоком уровне, достаточном для детекции клеток, на протяжении не менее 2 мес культивирования (рис. 1а). В дальнейших экспериментах по совместному культивированию родительских клеток MCF-7 (GFP-негативных) с резистентными (GFP-позитивными) клетками MCF-7/М и определению чувствительности обеих линий к метформину мы обнаружили, что кокультивирование этих 2 линий в течение 10 сут приводит к развитию частичной резистентности к метформину у родительских клеток MCF-7 (рис. 1б). Примечательно, что уровень чувствительности резистентных клеток MCF-7/M/GFP в этих условиях не изменяется (рис. 1в).

Для того чтобы исключить артефакты, вызванные возможной контаминацией пула родительских клеток клетками MCF-7/M/GFP, потерявшими способность

MCF-7/M/GFP

1-е сутки после клонирования

60-е сутки после клонирования

с; о

100

50

□ Контроль

□ Метформин

MCF-7

MCF-7 + кокультивирование

100

□ Контроль

□ Метформин

ф

5

л о К

50 -

кокультивирование

Рис. 1. Кокультивирование метформинчувствительных и резистент -ныхклетокМСГ-7иМСТ-7/М:клеткиМСГ-7/М, трансфецирован-ные плазмидойрЕО¥Р-№1. Доля ОГР-позитивных клеток в популяции составляет >98 %. I — общий вид клеток МСГ-7/М при световой микроскопии; II — флуоресценция ОГР-позитивных клеток МС¥-7/М/ОГР через 1 и 60сут после клонирования (а). Влияние на чувствительность к метформину совместного культивирования клеток МСТ-7иМС¥-7/М/О¥Р. КлеткиМСТ-7иМСГ-7/М/ОГРкокульти-вировали в течение 10 сут в стандартной среде. Затем добавляли метформин в концентрации 5 мкМна 3 сут и определяли количество нефлуоресцирующих клеток МСГ-7 (б) и флуоресцирующих клеток МСГ-7/М/ОГР (в) в камере Горяева. Представлены средние значения ± стандартное отклонение значений, полученных в 4 независимых экспериментах

а

II

б

0

в

0

100

50

□ Контроль

□ Метформин

100 -

MCF-7/GFP MCF-7/GFP +

кокультивирование

□ Контроль

□ Метформин

о т е

¡2

л о К

50 -

1^-7/М 1^-7/М +

кокультивирование

Рис. 2. Перекрестный эксперимент: влияние совместного культивирования клеток МСР-7/ОРР и МСР-7/М на чувствительность к мет -формину. Предварительно клетки МСР-7 были трансфецированы плазмидой рЕОРР-№1, затем клетки МСР-7/ОРР и МСР-7/М кокуль-тивировали в течение 10 сут с последующим определением чувствительности к метформину клеток МСР-7/ОРР (а) и МСР-7/М (б). Представлены средние значения ± стандартное отклонение значений, полученных в 3 независимых экспериментах

к экспрессии GFP, проведены перекрестные эксперименты, в которых уже родительские клетки MCF-7 были трансфецированы GFP-плазмидой, и полученные клетки MCF-7/GFP кокультивировали с нетрансфеци-рованными клетками MCF-7/M. В результате этих экспериментов были получены сходные результаты: через 10 сут кокультивирования в клетках MCF-7/GFP развивалась резистентность к метформину (рис. 2а). Соответственно, уровень чувствительности к метформину у резистентных клеток MCF-7/M в этих условиях также не изменяется (рис. 2б). Все дальнейшие эксперименты проводили с использованием первого варианта кокультивирования: MCF-7 + MCF-7/м/GFP.

Эффект перекрестной резистентности к метформину и тамоксифену. Как уже отмечалось, исходная сублиния MCF-7/M, резистентная к метформину, отличается перекрестной резистентностью к метформину и тамок-сифену. Этот эффект предположительно связан с подавлением активности рецептора эстрогенов в клетках

100 -

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

50 -

с; о

I Тамоксифен

MCF-7

о о

о

СО

ш ^

5 * я Ч

о

§

о

о

(N

MCF-7 + кокультивирование

□Вортманин

MCF-7 MCF-7 + MCF-7 + кокуль-кокультиви- тивирование + рование вортманин

Рис. 3. Эффект кокультивирования клеток MCF-7и MCF-7/М: чувствительность к тамоксифену и вортманину: а — влияние на чувствительность к тамоксифену совместного культивирования клеток MCF-7 и MCF-7/М/GFP. К клеткам MCF-7 и MCF-7/М/GFP после совместного культивирования добавляли тамоксифен в концентрации

5 мкМ на 3 сут и определяли количество клеток как описано выше;

6 — влияние вортманина на эффективность совместного культивиро -вания клеток MCF-7и MCF-7/М. Клетки MCF-7и MCF-7/М^Р кокультивировали в течение 10 сут в присутствии 5 мкМ вортманина и без него с последующим определением чувствительности клеток MCF-7 к метформину. Представлены средние значения ± стандартное отклонение значений, полученных в 3 независимых экспериментах

MCF-7/M [7]. Мы обнаружили, что клетки MCF-7 с резистентностью к метформину, приобретенной в процессе кокультивирования с клетками MCF-7/M, также характеризуются перекрестной резистентностью к тамоксифену (рис. 3а).

С учетом того, что перекрестная резистентность клеток MCF-7/M к метформину развивается на фоне активированного mTOR/PDK/Akt-сигналинга [7], в следующей серии экспериментов исследовали роль PI3K в развитии резистентности, приобретенной при кокультивировании клеток. Было обнаружено, что кокультивирование родительских и метформинре-зистентных клеток в присутствии ингибитора PI3K вортманина полностью блокирует распространение резистентности на родительские клетки, что свидетельствует о ключевой роли mTOR/PDK/Akt-сигналинга в развитии приобретенной резистентности (рис. 3б).

CV

CS

и ш u

X ш

и

а

а

0

0

б

б

0

CV

со

ев

100 -

Метформин

и ш u

X ш

и

о

50 -

с;

о

100 -

MCF-7 MCF-7/exoC MCF-7/exoR MCF-7/exoR

□ Метформин

50 -

с;

о

1-е сутки 3-и сутки 7-е сутки

Рис. 4. Экзосомы и резистентность к метформину. Клетки МС¥- 7 культивировали в присутствии экзосом, полученных от клеток МС¥-7(гхоС) иМС¥-7/М(гхоК), в течение 14сут и определяли чувствительность к метформину как описано выше (а). Параллельно продолжали культивирование клеток в среде без экзосом и определяли чувствительность к метформину на 1, 3 и 7-е сутки после отмены экзосом (б). Представлены средние значения ± стандартное отклонение значений, полученных в 4 независимых экспериментах

Роль экзосом в развитии резистентности к метформину. Экзосомы — везикулы или мультивезикулярные комплексы, секретируемые клетками в окружающую среду, одним из важнейших свойств которых является их способность перемещаться между клетками, проходить в кровяное русло, достигая самых различных тканей, и в итоге проникать внутрь клеток-реципиентов. Задачей настоящего этапа исследования стало изучение роли экзосом в межклеточной коммуникации и распространение резистентности горизонтальным путем — от клетки к клетке.

Препараты экзосом получали из кондиционированной культуральной среды метформинчувствитель-ных клеток MCF-7 и резистентных клеток MCF-7/M методом высокоскоростного центрифугирования. Присутствие экзосом в полученных препаратах было верифицировано с помощью иммуноблоттинга с антителами к специфическому маркеру экзосом СБ81 и методом линии просвечивающей электронной ми-

кроскопии, как описано в разделе «Материалы и методы».

Для изучения роли экзосом в развитии резистентности к метформину клетки MCF-7 культивировали в присутствии экзосом, полученных от метформинре-зистентных клеток MCF-7/M. В качестве контроля использовались экзосомы родительских клеток MCF-7. Обнаружено, что регулярное добавление (в течение 14 сут) к клеткам MCF-7 экзосом, полученных от резистентных клеток MCF-7/M, приводит к выраженному снижению чувствительности клеток MCF-7 к метформину (MCF-7/exoR). В то же время экзосомы, полученные от родительских клеток MCF-7, не обладают такой активностью, и их добавление не приводит к изменению метода чувствительности клеток (MCF-7/exoC) (рис. 4а). Отмена экзосом сопровождается постепенным восстановлением чувствительности клеток MCF-7 к метформину (рис. 4б).

Выше уже отмечалось, что для метформинрези-стентных клеток MCF-7/M характерны снижение транскрипционной активности рецептора эстрогена и частичная резистентность к антипролиферативному действию тамоксифена. Изучение клеток, полученных после обработки экзосомами, показало, что длительное культивирование клеток MCF-7 с экзосомами резистентных клеток вызывает сходные изменения эстро-генового сигналинга: снижение активности рецептора эстрогенов и частичную резистентность к тамоксифе-ну — в отличие от клеток, обработанных контрольными экзосомами (рис. 5).

Сравнительный масс-спектрометрический анализ протеома экзосом клеток MCF-7 и MCF-7/M. Цель настоящего эксперимента — сравнительный анализ протеома экзосом родительских клеток MCF-7 и мет-форминрезистентных клеток MCF-7/М. Протеомный анализ проводили на тандемном времяпролетном масс-спектрометре AB Sciex 5800 TOF/TOF (AB Sciex, Германия) с последующим анализом идентифицированных пептидов с помощью программного обеспечения Protein Pilot v.4.0 c использованием международных баз данных (SwissProt, UniProt, NCBI).

Всего в экзосомах клеток MCF-7 были идентифицированы 57 белков, в экзосомах клеток MCF-7/М — 48 белков. Среди последних выявлены 7 белков, дифференциально экспрессированных в экзосомах клеток MCF-7М по сравнению с клетками MCF-7, в их числе

3 белка с выраженными антиапоптотическими/цито-протективными свойствами: Complement C1q tumor necrosis factor-related protein 3 [11], Hornerin [ 12], myosin

4 [13].

Белки, дифференциально экспрессированные в клетках MCF-7/M Белок Ген

Tubulin alpha 4A chain TUBA4A

Actin, alpha cardiac muscle 1 ACTC1

Myosin 4 MYH4

Myosin 13 MYH13

а

0

0

а 2SG GGG -,

2GGGGG -

1SGGGG -

Ô 1GGGGG -

SG GGG

□ Контроль

□ Е2

MCF-7/exoC

MCF-7/exoR

ICQ

SQ

с;

о

Тамоксифен

MCF-7/exoC

MCF-7/exoR

Рис. 5. Экзосомы и гормональная зависимость: а — транскрипционная активность рецептора эстрогенов. Клетки MCF-7культивировали в присутствии экзосом, полученных от клеток MCF-7 и MCF-7/М, в течение 14 сут. Активность рецептора эстрогенов определяли методом репортерного анализа в отсутствие экзогенного эстрогена и после стимуляции клеток 17^-эстрадиолом (Е2) в концентрации 10—8Мв течение 24 ч. Результаты для каждого образца представлены как отношение активности люциферазы к активности галакто-зидазы; б — чувствительность клеток MCF-7 к тамоксифену после культивирования с экзосомами. К клеткам MCF-7 после культивирования с экзосомами добавляли тамоксифен в концентрации 5 мкМ на 3 сут и определяли количество клеток, как описано выше. Представлены средние значения ± стандартное отклонение значений, полученных в 3 независимых экспериментах

Hornerin HRNR Complement C1q tumor necrosis factor-related

protein 3 C1QTNF3

Phosphoglycerate kinase 2 PGK2

Мы рассчитываем, что продолжение этих исследований, в том числе дальнейшее изучение роли

идентифицированных выше белков в формировании резистентного фенотипа клеток, позволит установить некоторые из путей передачи резистентности с помощью экзосом.

Заключение

Выше уже отмечалось, что при исследовании механизма развития резистентности клеток РМЖ к эстрогенам/антиэстрогенам мы продемонстрировали возможность распространения гормональной резистентности от клетки к клетке при совместном культивировании чувствительных и резистентных клеток и показали участие экзосом в этом процессе. Следующий вопрос был вполне логичным: характерны ли обнаруженные закономерности только для случая гормональной резистентности, или подобный путь может распространяться и на другие варианты резистентности? В настоящей работе мы исследовали механизм формирования резистентности клеток РМЖ к метформину — соединению из группы бигуанидов. Выбор для работы именно этого соединения был обусловлен 2 основными факторами. С одной стороны, метформин принадлежит к совершенно отличному от стероидов классу соединений, и его противоопухолевая активность ассоциирована, преимущественно, с подавлением АМРК и mTOR-сигналинга [14]. С другой стороны, в основе приобретенной резистентности к метформину лежит компенсаторная реактивация сигнальных путей [7], как и в случае гормональной резистентности, что могло свидетельствовать о существовании общих механизмов распространения обоих видов резистентности.

В результате проведенных исследований мы продемонстрировали возможность развития резистентности к метформину горизонтальным путем, от клетки к клетке, как и в случае гормональной резистентности. Установлено, что решающим фактором при подобном пути передачи резистентности являются межклеточные взаимодействия, реализуемые в том числе с участием экзосом, продуцируемых резистентными клетками. Анализ протеома экзосом подтвердил присутствие в экзосомах резистентных клеток белков, регулирующих ответ клеток на действие апоптотических агентов. Мы полагаем, что дальнейшее изучение способов развития и передачи резистентности, а также механизмов сообщения клеток друг с другом позволит установить пути и механизмы формирования резистентного фенотипа клеток и выявить новые мишени действия противоопухолевых препаратов.

CV

CS

и ш U

X ш

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

и

G

б

Q

Финансирование. Работа профинансирована из средств гранта Российского научного фонда № 14-15-00 362 (эксперименты разделов № 1—3) и Российского фонда фундаментальных исследований № 16-04-00 347 (эксперименты раздела № 4).

Financing. The study was financed by the grant No. 14-15-00 362 from the Russian Science Foundation (experiments in sections No. 1—3) and grant No. 16-04-00 347 from the Russian Foundation for Basic Research (experiments in section No. 4).

ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES

CV

со

es

и ш u

1. Evans J.M., Donnelly L.A., Emslie-Smith A.M. et al. Metformin and reduced risk of cancer in diabetic patients.

BMJ 2005;330(7503):1304-5.

2. Shcherbakov A.M., Andreeva O.E., Shatskaya V.A., Krasil'nikov M.A. The relationships between snaill and estrogen receptor signaling in breast cancer cells. J Cell Biochem 2012;113(6):2147-55.

3. Viedma-Rodriguez R., Baiza-Gutman L., Salamanca-Gómez F. et al. Mechanisms associated with resistance to tamoxifen

in estrogen receptor-positive breast cancer (review). Oncol Rep 2014;32(1):3-15.

4. Nalvarte I., Schwend T., Gustafsson J.A. Proteomics analysis of the estrogen receptor alpha receptosome. Mol Cell Proteomics 2010;9(7):1411-22.

5. Bihani T., Ezell S.A., Ladd B. et al. Resistance to everolimus driven by epigenetic regulation of MYC in ER+ breast cancers. Oncotarget 2015;6(4):2407-20.

6. Oliveras-Ferraros C., Vazquez-Martin A., Cuyàs E. et al. Acquired resistance

to metformin in breast cancer cells triggers transcriptome reprogramming toward

a degradome-related metastatic stem-like profile. Cell Cycle 2014;13(7):1132-44.

7. Shcherbakov A.M., Sorokin D.V., Tatar-skiy V.V. Jr et al. The phenomenon

of acquired resistance to metformin in breast cancer cells: the interaction of growth pathways and estrogen receptor signaling. IUBMB Life 2016;68(4):281-92.

8. Семина С.Е., Багров Д.В., Красильни-ков М.А. Межклеточные взаимодействия и развитие гормональной резистентности клеток рака молочной железы. Успехи молекулярной онкологии 2015;2(2):50-5. [Semina S.E., Bagrov D.V., Krasil'nikov M.A. Intercellular interactions and progression of hormonal resistance of breast cancer cells. Uspekhi molekulyarnoy onkologii = Advances in Molecular Oncology 2015;2(2):50-5. (In Russ.)].

9. Reid G., Httbner M.R., Metivier R. et al. Cyclic, proteasome-mediated turnover of unliganded and liganded ERalpha

on responsive promoters is an integral feature of estrogen signaling. Mol Cell 2003;11(3):695-707.

10. Thery C., Amigorena S., Raposo G., Clayton A. Isolation and characterization of exosomes from cell culture supernatants and biological fluids. Curr Protoc Cell Biol 2006. Chapter 3: Unit 3.22.

11. Yang B., Wang S., Yu S. et al. Clq/tumor necrosis factor-related protein 3 inhibits oxidative stress during intracerebral hemorrhage via PKA signaling. Brain Res 2017;1657:176-84.

12. Choi J., Kim D.I., Kim J. et al. Hornerin is involved in breast cancer progression.

J Breast Cancer 2016;19(2): 142-7.

13. Wang Z.C., E D., Batu D.L. et al. 2D-DIGE proteomic analysis of changes in estrogen/progesterone-induced rat breast hyperplasia upon treatment with the Mongolian remedy RuXian-I. Molecules 2011;16(4):3048-65.

14. Queiroz E.A., Puukila S., Eichler R. et al. Metformin induces apoptosis and cell cycle arrest mediated by oxidative stress, AMPK and FOXO3a in MCF-7 breast cancer cells. PLoS One 2014;9(5): e98207.

X ш

и

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.