CC BY
4
DOI: https://doi.org/10.17650/2313-805X-2024-11-2-63-73
Современные подходы к суицидальной генотерапии злокачественных новообразований
Е.В. Дудкина, В.В. Ульянова, О.Н. Ильинская
ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет»; Россия, 420008 Казань, ул. Кремлевская, 18
чт
сч О сч
сч
>-
из о
—I
о и Z
о
ОС <
Контакты: Вера Владимировна Ульянова ulyanova.vera@gmail.com
Одним из перспективных направлений противоопухолевой терапии является суицидальная генотерапия, основанная на внедрении в опухолевые клетки цитотоксических генов. Чаще всего это гены ферментов бактериального или вирусного происхождения, способные напрямую или опосредованно уничтожать клетки опухоли. В настоящем обзоре представлены сведения о современных стратегиях суицидальной генотерапии злокачественных новообразований, описаны их достоинства и недостатки, а также проанализированы свойства потенциального кандидата для создания на его основе новой высокоэффективной суицидальной системы, совмещающей в себе достоинства уже существующих подходов.
Ключевые слова: онкологическое заболевание, генотерапия, суицидальный ген, цитотоксичность, биназа
Для цитирования: Дудкина Е.В., Ульянова В.В., Ильинская О.Н. Современные подходы к суицидальной генотерапии злокачественных новообразований. Успехи молекулярной онкологии 2024;11(2):63-73. Э01: https://doi.org/10.17650/2313-805X-2024-11-2-63-73
О
ж.
ю
< >
а
<
о
Modern approaches in suicidal gene therapy of malignant neoplasms
E . V Dudkina, V V Ulyanova, O.N. Ilinskaya
Kazan (Volga Region) Federal University; 18Kremlevskaya St., Kazan 420008, Russia
Contacts: Vera Vladimirovna Ulyanova ulyanova.vera@gmail.com
One of the promising directions in antitumor therapy is suicidal gene therapy based on the introduction of cytotoxic genes into tumor cells. Most often, these genes encode for enzymes of bacterial or viral origin, capable of direct or indirect killing of tumor cells. This review provides information about modern strategies for suicidal cancer gene therapy, discusses their advantages and disadvantages, and analyzes the properties of a potential candidate for creating a new highly effective suicidal system, combining the advantages of existing approaches.
Keywords: cancer, gene therapy, suicidal gene, cytotoxicity, binase
For citation: Dudkina E.V., Ulyanova V.V., Ilinskaya O.N. Modern approaches in suicidal gene therapy of malignant neoplasms. Uspekhi molekulyarnoy onkologii = Advances in Molecular Oncology 2024;11(2):63-73. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.17650/2313-805X-2024-11-2-63-73
в; £
о ж.
и >
BY 4.0
введение
Изучение молекулярной природы канцерогенеза показало, что в основе малигнизации клеток лежат нарушения в их генетическом аппарате. В процессе жизнедеятельности под действием различных канцерогенов в клетках образуются и накапливаются мутации, приводящие к инициации и прогрессии опухолевого роста. В настоящее время разработан широкий спектр подходов к лечению онкологических заболеваний, основу которых составляют лучевая и химиотерапия, а также хирургическое удаление опухоли. Данные
стратегии направлены на элиминацию опухолевых клеток из организма и являются «золотым стандартом» противоопухолевой терапии, несмотря на высокую агрессивность их воздействия на организм пациента.
Современные методы лечения злокачественных новообразований (ЗНО) предполагают использование препаратов на основе моноклональных антител и низкомолекулярных ингибиторов тирозинкиназ. Данные лекарственные средства отличаются высокой эффективностью и действуют даже на поздних стадиях заболевания [1, 2]. Однако с течением времени эффективность
ОБЗОРНЫЕ СТАТЬИ | REVIEWS
ТОМ ll / VOL. ll
чт
сч о сч
сч
>-
и о
-J
о и Z
о
ОС <
о ж.
ю
< >
а
<
о m
а. те
m
терапии снижается в связи с возникновением лекарственной устойчивости опухолевых клеток. Кроме того, возникает ряд побочных эффектов, снижающих качество жизни пациентов. Таким образом, высокая токсичность, а также развитие метастазов и резистентности опухолей к терапии сильно ограничивают эффективность существующих методов лечения [3].
Для решения этих проблем в течение последних двух десятилетий разрабатывались новые подходы к противоопухолевой терапии. Генотерапия — одно из современных перспективных направлений в лечении онкологических заболеваний, направленных на борьбу с малигнизацией клеток на молекулярно-генетическом уровне. В основе данного метода лежит доставка терапевтических нуклеиновых кислот (ДНК, РНК, матричной РНК (мРНК), малой интерферирующей РНК (миРНК)), антисмысловых олигонуклео-тидов и т. д.) в клетки-мишени с целью восстановления работы поврежденных генов, участвующих в инициации канцерогенеза. К основным стратегиям генотера-пии злокачественных опухолей относят создание копии или замену поврежденного гена, доставку и увеличение экспрессии терапевтических генов, а также ингибирование экспрессии поврежденного/мутировавшего гена [4]. Так, различают онколитическую вирусную терапию, иммунотерапию, генотерапию на основе антисмысловых олигонуклеотидов, систем редактирования генома ZFN, ТАЬЕ№ и CRISPR/Cas, а также суицидальную генотерапию [5].
Суицидальная генотерапия является одной из наиболее обнадеживающих терапевтических стратегий при ЗНО. В ее основе лежит использование генов,
экспрессия которых в опухолевых клетках вызывает их гибель. Чаще всего в качестве суицидальных используют гены ферментов, метаболизирующих нетоксичное пролекарство в противоопухолевый агент, а также гены токсинов и проапоптотических белков [6].
Целью настоящего обзора стала систематизация данных о последних достижениях в области суицидальной генотерапии онкологических заболеваний.
системы фермент/пролекарство
Наиболее популярным направлением в суицидальной генотерапии ЗНО является подход, основанный на введении в опухолевые клетки генов ферментов, способных метаболизировать пролекарство в цитоток-сический агент [7] (рис. 1). В качестве целевого гена для конверсии пролекарства изучены различные ферменты, преимущественно бактериального и вирусного происхождения, такие как тимидинкиназа, цитозин-дезаминаза, оксидаза D-аминокислот, карбоксипепти-даза, пуриннуклеотидфосфорилаза, тимидинфосфо-рилаза, ксантин-гуанинфосфорибозилтрансфераза, нитроредуктаза, пенициллин^-амидаза, фермент активации множественных лекарств, р-лактамаза, пе-роксидаза хрена, р-галактозидаза и дезоксирибонук-леотидкиназа. Использование бактериальных и вирусных ферментов позволяет добиться специфичности распознавания субстратов, а отсутствие их аналогов у человека — избежать перекрестной ферментативной реактивности при метаболизме субстратов в клетках человека. Однако основным недостатком данных систем является их значительная иммуногенность. При этом ферменты млекопитающих также могут быть
о Ж.
U >
Терапевтический ген / Therapeutic gene
Средства доставки: / Means of delivery:
• вирусные векторы / viral vectors
• липосомы / liposomes
• катионные полимеры / cationic polymers
• плазмиды / plasmids
• стволовые клетки / stem cells
О
Пролекарство / Prodrug
«Эффект свидетеля»/ "Bystander effect"
Апоптоз / Apoptosis
.
Токсичный метаболит / Toxic
metabolite
Фермент / Enzyme
Проапоптотические белки / Proapoptotic proteins
«Эффект свидетеля»/ Опухолевые "Bystan.d.er клетки / Tumor cells
Опухолеассоциированные антигены /
Tumor-associated antigens
T-клетки / T-cells
64
Рис. 1. Стратегии суицидальной генотерапии онкологических заболеваний. 1 — системы фермент/пролекарство; 2 — системы на основе проапоптотических генов; 3 — системы на основе токсинов
Fig. 1. Strategies of suicidal gene therapy of oncological diseases. 1 — enzyme/prodrug systems; 2 — systems based on proapoptotic genes; 3 — systems based on toxins
использованы в качестве целевых генов в случаях, когда уровни экспрессии этих ферментов в клетках-мишенях значительно ниже, чем в здоровых клетках. Так, пониженная экспрессия в опухолевых клетках наблюдается у генов, кодирующих ферменты р-глюкурони-дазу, карбоксипептидазу A, цитохром P450 и дезоксици-тидинкиназу [8].
На сегодняшний день наиболее известной системой фермент/пролекарство является комбинация гена фермента тимидинкиназы вируса простого герпеса 1-го типа и пролекарства 9-([2-гидрокси-1-(гидроксиметил)эток-си]метил)гуанина — ганцикловира (HSVtk/GCV). Ген тимидинкиназы в составе генетической конструкции доставляют в клетки-мишени, которые затем обрабатывают пролекарством — ганцикловиром (GCV), который не может фосфорилироваться тимидинкиназой млекопитающих. Экспрессия вирусной тимидинкиназы приводит к фосфорилированию GCV в ганцикловирмоно-фосфат, который под действием клеточных тимидин-киназ метаболизируется до ганцикловирдифосфата и трифосфата. На уровне трифосфата GCV может конкурировать с эндогенным 2'-дезоксигуанозин-5'-трифос-фатом за включение в растущую цепь ДНК, что приводит к обрыву цепи, ингибированию синтеза ДНК и запуску апоптоза в опухолевых клетках [9].
Несмотря на многообещающие результаты, разрабатываются все новые подходы к модификации системы HSVtk/GCV с целью усиления цитотоксических свойств. Одним из таких подходов является использование системы совместной экспрессии. Так, например, ген моноцитарного хемоаттрактантного белка-1 (MCP-1), экспрессируемый совместно с геном тими-динкиназы, продемонстрировал превосходный противоопухолевый эффект, обусловленный MCP-l-опосре-дованным рекрутированием макрофагов моноцитар-ного происхождения и приводящий к активации противоопухолевого иммунитета [10]. В России разработан генотерапевтический препарат антионкоРАН-М, представляющий собой плазмиду, несущую гены цито-токсичной тимидинкиназы и цитокина — гранулоци-тарно-макрофагального колониестимулирующего фактора. Экспрессия гена тимидинкиназы способствует превращению пролекарства в противоопухолевый агент, а накопление цитокина гранулоцитарно-макро-фагального колониестимулирующего фактора приводит к привлечению и активации клеток иммунной системы и запуску противоопухолевого иммунитета [11]. Комбинированная терапия тремя суицидальными генами (тимидинкиназа-р53-нитроредуктаза (TK-p53-NTR)) и терапевтическими микроРНК miR-100, antimiR-21 и antimiR-10b) в присутствии пролекарств GCV и CB1954 показала эффективность in vivo в лечении метастазов в легких на моделях мышей после интраназального введения с использованием нетоксичных наночастиц золота [12].
Еще одним примером суицидальной генотерапии типа фермент/пролекарство является система на осно-
ве гена цитозиндезаминазы, превращающей 5-фторци-тозин (5-FC) в цитотоксический 5-фторурацил (5-FU) (CD/5-FC). В качестве целевого гена используют фермент бактерий или дрожжей, экспрессия которого в клетках-мишенях приводит к конверсии пролекар-ства и обеспечивает прямое уничтожение опухолевых клеток за счет локальной продукции 5-FU [13].
Пролекарство 5-FC представляет собой перораль-ный противогрибковый препарат, одобренный Управлением по контролю за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (Food and Drug Administration, FDA), относительно нетоксичный и способный эффективно преодолевать гематоэнцефалический барьер. Цитотоксический метаболит 5-FU является одним из наиболее часто используемых при лечении ЗНО желудочно-кишечного тракта, молочной железы, головы и шеи химиотерапевтических препаратов [ 14], однако он обладает рядом недостатков, обусловленных коротким периодом полураспада, отсутствием селективности в отношении опухолевых клеток и появлением у них лекарственной устойчивости [15].
После первичной конверсии клеточные ферменты метаболизируют 5-FU до цитотоксических антиметаболитов, ингибирующих синтез нуклеиновых кислот в клетке. Токсичный 5-FU через фторуридин преобразуется либо в рибонуклеотид 5-фторурацилтрифосфат, либо в 5-фтор-2-дезоксиуридин-5-монофосфат. В то время как первый включается в РНК и препятствует ее процес-сингу, второй необратимо ингибирует тимидилатсинта-зу и препятствует синтезу ДНК в клетке [16].
К преимуществам системы CD/5-FC относят ее ра-диосенсибилизирующую способность: накопление 5-FU повышает эффективность лучевой терапии [17]; при этом показано, что 5-FC и 5-FU способны проникать в большинство участков тела, включая стекловидное тело, спинномозговую и перитонеальную жидкость [18].
На основе системы CD/5-FC разработан генотерапевтический препарат TOCA-511 [19]. Он показал высокую эффективность на ранних стадиях клинических исследований, однако результаты III фазы испытаний были отрицательными: медиана общей выживаемости после обработки TOCA-511 составила 11,1 мес по сравнению с 12,2 мес при стандартном лечении [20]. Кроме того, в ряде клинических исследований сообщалось о негативном воздействии 5-FC на организм пациентов, включающем как незначительные побочные эффекты (тошнота, рвота и диарея), так и серьезные осложнения, (гепатоток-сичность и апластическую анемию) [18]. Предполагают, что токсичность 5-FC связана с дополнительной продукцией 5-FU кишечной флорой [21].
С целью улучшения эффективности использования системы CD/5-FC в клинической практике в настоящее время проводят поиск новых и модификацию ранее разработанных систем. Так, получены мутант-ные формы бактериальных цитозиндезаминаз с улучшенными фармакокинетическими свойствами, включая высокое сродство и более низкую концентрацию
чт
сч О сч
сч
>-
из о
—I
о и Z
о
ОС <
о ж
ю
< >
а
<
о
а.
в;
£
о ж.
и >
чт
сч О сч
сч
>-
и о
-J
о и Z
о
ОС <
о ж
ю
полумаксимального ингибирования (1С50) к 5^С [22]. В результате скрининга метагеномных библиотек окружающей среды идентифицирована новая изоцитозин-дезаминаза, специфически превращающая 5-фторизо-цитозин (5-FIC) в 5^и [23]. Предполагается, что кишечная флора не будет метаболизировать 5-FIC так активно, как в случае с 5^С, что позволит снизить риск возникновения побочных эффектов. Обнаружена способность фермента урацилфосфорибозилтрансфе-разы конвертировать 5^и сразу в фторуридинмоно-фосфат, что может повысить чувствительность проле-карства почти в 100 раз [24].
Механизм действия суицидальных систем фермент/ пролекарство носит комплексный характер (см. таблицу). Во-первых, они напрямую уничтожают опухолевые клетки-мишени за счет конверсии пролекарства в цитотокси-
ческий метаболит, при этом гибель опухолевых клеток происходит по Bcl-2- контролируемому митохондри-альному пути апоптоза [16]. Помимо антипролифера-тивной активности системы фермент/пролекарство способны подавлять миграцию опухолевых клеток. При этом GCV демонстрирует более заметный антимиграционный эффект по сравнению с 5-FC и менее выраженные побочные свойства [25]. Во-вторых, системы фермент/пролекарство способны опосредованно уничтожать опухолевые клетки, не экспрессирующие суицидальный ген, благодаря «эффекту свидетеля» [26]. Этот эффект обусловлен высвобождением растворимых форм токсичных метаболитов, их проникновением в соседние клетки через щелевые контакты или путем пассивного транспорта, стимуляцией местного микроокружения и эндоци-тозом апоптотических везикул (см. рис. 1). Наиболее
< >
а
<
о m
а. те
£ m
Преимущества и ограничения современных подходов к суицидальной генотерапии злокачественных новообразований Advantages and limitations of modern approaches in suicidal gene therapy of malignant neoplasms
я система I system
Суицидальная сист< The suicidal system
Системы фермент/ пролекарство Enzyme/prodrug systems
Преимущества
Способность проникать в различные ткани, «эффект свидетеля», индукция противоопухолевого иммунитета, радио-сенсибилизирующая способность The ability to penetrate into various tissues, the "bystander effect", induction of antitumor immunity, radiosensitizing ability
Необходимость использования пролекарств, зависимость от жизненного цикла, высокая иммуноген-ность, короткий период полураспада, возникновение лекарственной устойчивости, побочные эффекты The need to use prodrugs, dependence on the life cycle, high immunogenicity, short half-life, the emergence of drug resistance, side effects
Source
[7-29]
О
ж.
и >
Системы на основе токсинов Toxin-based systems
Независимость от клеточного цикла, «эффект свидетеля» Independence from the cell cycle, "the bystander effect"
Отсутствие избирательности, ограниченное проникновение и слабое распределение в солидных опухолях, возникновение лекарственной устойчивости, токсичность, иммуногенность Lack of selectivity, limited penetration and poor distribution in solid tumors, the emergence of drug resistance, toxicity, immunogenicity
[30-44]
Системы на основе проапоптотических генов
Systems based on proapoptotic genes
Перспективная система на основе гена цитотоксичного фермента биназы A promising system based on the gene of the cytotoxic enzyme binase
Отсутствие иммуногенности, активность в гетерогенных тканях, независимость от жизненного цикла, немедленная индукция апоптоза Lack of immunogenicity, activity in heterogeneous tissues, independence from the life cycle, immediate induction of apoptosis
Мультитаргетность действия, отсутствие пролекарства, отсутствие лекарственной устойчивости, высокая избирательность действия, низкая иммуногенность, высокая проникающая способность, «эффект свидетеля» Multitargeting action, lack of prodrug, lack of drug resistance, high selectivity of action, low immunogenicity, high penetrating ability, "the bystander effect"
Отсутствие избирательности Lack of selectivity
Возможность возникновения побочных эффектов The possibility of side effects
[45-52]
[65-76]
сильный «эффект свидетеля» демонстрирует система CD/5-FU за счет эффективной диффузии 5-FU через клеточные мембраны опухолевых клеток [27]. Токсичный метаболит GCV заряжен отрицательно и поэтому не может легко проходить через клеточные мембраны, но способен диффундировать в соседние клетки посредством щелевых контактов [28].
Помимо диффузии противоопухолевого агента «эффект свидетеля» индуцирует противоопухолевый иммунитет, привлекая цитотоксические Т-клетки в зону опухолевого роста (см. рис. 1). Погибающие под действием цитотоксического агента опухолевые клетки выделяют в среду некротические материалы и опухолевые антигены, что вызывает активацию иммунной системы пациента и в некоторых случаях приводит к уничтожению даже отдаленных метастазов [13]. У пациентов, получавших генную терапию, выявлено достоверное повышение уровня интерлейкина-12 и интерферона у по сравнению с контрольной группой, что связано с активацией иммунной системы в ответ на опухолевые антигены, высвобождаемые в кровь после некроза опухолевых клеток [29].
системы на основе токсинов
Гены токсинов представляют собой перспективные инструменты суицидальной генотерапии (см. таблицу). Продукты этих генов способны необратимо вмешиваться в процессы биосинтеза белка или нарушать целостность цитоплазматической мембраны, что приводит к непосредственной гибели клеток без необходимости добавления пролекарств (см. рис. 1). Они могут действовать независимо от клеточного цикла, в отличие от ци-тотоксичных агентов, нацеленных на синтез ДНК, и тем самым способны уничтожать как покоящиеся (опухолевые стволовые клетки), так и быстро делящиеся опухолевые клетки. В качестве суицидальных генов используют гены, кодирующие растительные рибосом-инактивирующие белки (РИБ) (рицин, сапонин, диан-тин и др.) [30], а также домены бактериальных токсинов (экзотоксин A псевдомонад, дифтерийный токсин, стрептолизин О и др.) [8].
Энтеротоксин Clostridium perfringens и стрептолизин О Streptococcus pyrogenes обладают селективной цитотоксичностью, обусловленной взаимодействием с трансмембранными белками клаудином-3 и клауди-ном-4, экспрессия которых сильно повышена при онкологических заболеваниях человека, включая рак молочной, поджелудочной, предстательной желез, яичников и толстой кишки [31]. Модификация энте-ротоксинов позволяет расширить спектр чувствительных к ним опухолей за счет приобретения способности связываться с клаудинами других типов, сверхэкспрес-сированных при раке щитовидной железы и немелко-клеточном раке легкого [32]. Связывание токсинов с клаудинами запускает образование пор в мембране, что приводит к быстрому и эффективному уничтожению опухолевых клеток in vitro и in vivo [31, 33].
Высокая концентрация токсина способствует массовому образованию пор, что вызывает некротическую гибель клеток, в то время как низкая концентрация токсина — к апоптозу. Противоопухолевое действие токсинов усиливается за счет «эффекта свидетеля», опосредованного их высвобождением из трансфици-рованных клеток в составе экзосом с последующим проникновением в близлежащие клетки [33].
Рибосом-инактивирующие белки способны удалять специфический аденин из петли GAGA в 23S/25/28S рибосомных РНК (рРНК), необратимо блокируя процессы трансляции, а также вызывать фрагментацию ДНК [34]. Рицин из Ricinus communis и сапорин из Saponaria officinalis показали высокую эффективность против опухолевых клеток в исследованиях in vitro и in vivo [35, 36]. Рицин, как и другие РИБ 1-го типа, благодаря наличию дополнительной цепи, обладающей свойствами лектина, способен лучше проникать в клетки и является более цитотоксичным, чем сапонин и другие РИБ 2-го типа.
Бактериальные токсины, такие как экзотоксин A псевдомонад и дифтерийный токсин, катализируют перенос от НАД+-АДФ-рибозы к фактору элонгации EF2, вызывая необратимую остановку синтеза белка вследствие ингибирования связывания EF2 с рибосомой [8]. Генотерапевтические конструкции на основе активных доменов, полученных из токсинов Corynebacterium diphtheriae или Pseudomonas aeruginosa, эффективно элиминируют опухолевые клетки из организма, значительно снижая размер опухоли. Однако их использование и широкое внедрение в клиническую медицину ограничены в связи с отсутствием избирательности действия данных белков. Для повышения специфичности и снижения риска побочных эффектов фрагменты токсинов сшивают со специфическими молекулами, например антителами против опухолеспецифичных антигенов, создавая иммунотоксины [37], несмотря на вероятность снижения их противоопухолевой активности. Еще одним подходом является контроль экспрессии аттенуированных форм токсинов с помощью опухолеспецифичных промоторов [38].
К данному моменту FDA одобрены 3 генотерапев-тических препарата на основе доменов бактериальных токсинов. Первый препарат — денилейкин дифтитокс, или ONTAK, — в настоящее время отозванный с рынка, представляет собой рекомбинантный интерлей-кин-2 человека, слитый с фрагментами дифтерийного токсина A и B. Он предназначался для лечения гематологических ЗНО, несущих CD25-высокоаффинную а-субъединицу рецептора интерлейкина-2 [39]. Второе лекарственное средство — таграксофусп (IL3-DT) — генотерапевтический препарат того же типа, созданный на основе рекомбинантного интерлейкина-3 человека, сшитого с фрагментом дифтерийного токсина, для лечения гематологических CD123+ опухолей [40]. Третий препарат — моксетумомаб пасудотокс — содержит Fv-фрагмент рекомбинантного мышиного моно-
чт
сч о сч
сч
>-
из о
—I
о и Z
о
ОС <
о ж
ю
< >
а
<
о
а.
в;
£
о ж.
и >
чт
сч О сч
сч
>-
и о
-J
о и Z
о
ОС <
о ж
ю
< >
а
<
о
а. те
о ж.
и >
клонального антитела против CD22, сшитого с фрагментом PE38 экзотоксина А синегнойной палочки (анти-CD22-ETA) и предназначен для лечения взрослых с рецидивирующим или рефрактерным волоса-токлеточным лейкозом [41].
Иммунотоксины из-за своих размеров характеризуются ограниченным проникновением и слабым распределением в солидных опухолях (см. таблицу). Опухолевые клетки способны вырабатывать резистентность к иммунотоксинам за счет снижения презентации антигена на клеточной поверхности, нарушения процес-синга токсина или его расщепления в лизосоме [42, 43]. Некоторые иммунотоксины могут связывать нормальные клетки и повреждать эндотелий сосудов. Для преодоления этих недостатков предложен способ внутриклеточного синтеза каталитически активного домена III экзотоксина А синегнойной палочки с модифицированной мРНК, упакованной в липидные наночастицы [44]. Такой подход показал свою эффективность как in vitro, так и in vivo на мышиной модели меланомы B16. Терапия не только подавляла рост опухоли, но и повышала показатели общей выживаемости мышей.
системы на основе проапоптотических генов
Использование в качестве целевых генов в суицидальной генотерапии ферментов, филогенетически отдаленных от млекопитающих, несмотря на положительные результаты исследований, всегда ограничено риском возникновения иммунных реакций при введении их в организм пациента. В связи с этим в настоящее время разработаны системы на основе проапопто-тических генов человека, экспрессия которых приводит к немедленному запуску апоптоза в клетках-мишенях и их гибели (см. рис. 1).
Наиболее известными генами-убийцами, используемыми в данной стратегии, являются гены, кодирующие ферменты семейства каспаз [45, 46] и члены семейства Bcl-2, такие как BimS, Bax и редуцированный Bid [47, 48]. Транслокация tBid, образованного путем расщепления проапоптотического белка Bid, в митохондрии приводит к высвобождению цитохрома C и активации каспаз, индуцирующих апоптоз в различных клеточных линиях [47].
Для создания суицидальной конструкции на основе генов каспаз цитотоксичный синтетический аналог каспазы 9 (iCasp9) сшивают с модифицированным человеческим FK506-связывающим белком, обеспечивающим димеризацию каспазы в клетках, обработанных синтетическим препаратом AP20187. Димериза-ция вызывает активацию каспазы 3 и других компонентов внутреннего апоптотического пути, что приводит к эффективному уничтожению опухолевых клеток, экспрес-сирующих трансген, независимо от их пролиферативно-го статуса и гетерогенного микроокружения [49]. При этом iCasp9 одинаково эффективно действует в условиях как монослоя, так и трехмерного культивирования
клеток, в отличие от эндокринной терапии, опосредованной тамоксифеном, которая в 3D-культуре демонстрировала более низкую эффективность по сравнению с 2D-культурой [50]. В системе in vivo iCasp9 приводила к уменьшению объема опухоли молочной железы у мышей [46].
Несмотря на это, экспрессия каспазы требует жесткого контроля в связи с отсутствием селективности ее апоптотического действия [51, 52]. Однако для полного удаления опухоли монотерапии iCasp9 недостаточно, требуется дальнейшее ее усиление с помощью химиотерапевтических или иммунотерапевтических препаратов [46]. Так, было показано, что сочетание iCasp9 с бортезомибом — ингибитором деградации каспаз, благодаря синергизму обладало более эффективным и длительным цитотоксическим действием, чем только iC9 [50].
Основным преимуществом суицидальных систем на основе проапоптотических белков человека является отсутствие у них иммуногенности (см. таблицу). Кроме того, они активны в гетерогенных тканях и функционируют независимо от жизненного цикла клетки. Экспрессия генов проапоптотических белков приводит к немедленному запуску апоптоза в клетках-мишенях и их гибели в течение нескольких минут после введения препарата, тогда как другие известные методы суицидальной генотерапии требуют длительного применения и удаляют меньшую часть клеток, содержащих генотерапевтическую конструкцию. На животных моделях терапевтический эффект проапоптотических генов заметен уже через 1 нед, в то время как эффект системы фермент/пролекарство проявлялся лишь через 30 дней [46].
ограничения суицидальной
генотерапии
Основным недостатком суицидальной генотерапии онкологических заболеваний, ограничивающим их широкое применение в клинической практике, является низкая селективность, обусловленная неэффективной целевой доставкой, неконтролируемой экспрессией ци-тотоксичного трансгена и «эффектом свидетеля», обеспечивающим свободную диффузию токсичных метаболитов внутри разнородной клеточной популяции.
Одной из ключевых стратегий, разработанных для решения этих проблем, является использование опухо-леспецифичных промоторов, способных запускать экспрессию трансгена только в опухолевых клетках [53]. Такой подход позволяет избежать токсичной экспрессии суицидных генов в нормальных клетках организма при попадании в них генотерапевтической конструкции, а также минимизировать риск возникновения побочных эффектов, вызванных системной токсичностью противоопухолевых препаратов. Для усиления селективности суицидальной системы были изучены промоторы миоге-нина человека, рецептора фактора роста эндотелия сосудов, сурвивина и др. [53]. Селективный противо-
опухолевый эффект системы HSVtk/GCV достигнут с использованием промотора hTERT как в чувствительных к цисплатину, так и в устойчивых к нему клетках [54]. Прямое введение гена бактериального токсина А синегнойной палочки под контролем химерного модифицированного энхансера/промотора гена простатического специфического антигена человека в простату мышей приводило к резкому уменьшению размера железы [55].
Безопасная и эффективная доставка генов является фундаментальной основой для проведения успешной генотерапии. Идеальная система доставки терапевтического гена должна иметь большую емкость, высокую эффективность трансфекции, обеспечивать устойчивую экспрессию трансгена и его таргетную доставку, а также быть легкодоступной и безопасной для организма [56].
Доставку трансгена в опухолевые клетки проводят как вирусным, так и невирусным способами. Благодаря более высокой эффективности трансдукции и долговременной экспрессии генов вирусные векторы являются более предпочтительными [57]. При этом процент клеток, экспрессирующих трансген, составляет около 10 % [58]. Несмотря на это, трансдукция опухолей in vivo приводит к значительной задержке роста опухоли у животных с ее полной регрессией в некоторых случаях, обусловленной впечатляющим действием «эффекта свидетеля» в системе in vivo [59]. К недостаткам вирусных систем относят риск инсер-ционного мутагенеза в случае интеграции вирусов в геном клетки-мишени и развития иммунного ответа. Кроме того, вирусные векторы характеризуются ограниченной нагрузочной способностью и сложностью получения в промышленных масштабах [60].
Синтетические наноносители, полученные из липид-ных и/или полимерных соединений, были разработаны в качестве альтернативы для обхода недостатков вирусных векторов. Среди них в суицидальной генотерапии наиболее востребованными оказались полиэтиленимин и его производные. К основным преимуществам катион-ных полимеров по сравнению с вирусными векторами относят более низкие затраты и простоту производства, более высокую универсальность, меньшую иммуноген-ность/отсутствие системной токсичности, способность конденсировать ДНК более крупного размера, а также возможность вставки пептидов/аптамеров или определенных доменов для таргетной доставки трансгена в клетки-мишени. Показано, что у ксенотрансплантированных мышей, которым с помощью полиэтиленимина вводили рекомбинантную плазмиду, кодирующую ген тимидин-киназы, значительно уменьшался объем опухоли in vivo, вплоть до 80 % [61].
Однако при использовании невирусных носителей важно учитывать нестабильность полиплексов в крови и других биологических жидкостях, а также их более низкие специфичность и эффективность доставки трансгена по сравнению с вирусными векторами.
В настоящее время одним из наиболее многообещающих способов доставки нуклеиновых кислот в клетки является использование стволовых клеток. Показано, что некоторые их типы обладают тропностью к опухолевым клеткам [26]. Опухолево-трофическую миграцию стволовых клеток связывают с воспалительными и ангиогенными факторами, секретируемыми астроцитами и микроглиальными клетками опухоли, а также фактором 1 стромальных клеток, хемокиновым лигандом CXC 12, рецептором фактора роста эндотелия сосудов, фактором роста гепатоцитов, фактором 1а, индуцируемым гипоксией, и активатором плазмино-гена урокиназного типа [61]. Результаты ряда исследований продемонстрировали способность мезенхи-мальных стволовых клеток доставлять гены к различным моделям опухолей, таким как глиобластома, немелко-клеточный рак легкого и рак молочной железы [62]. В ходе проведенного впервые с участием пациентов с рецидивирующей мультиформной глиобластомой клинического исследования I фазы выявлено, что суицидальная генная терапия с использованием алло-генных мезенхимальных стволовых клеток в качестве носителей гена тимидинкиназы вируса простого герпеса безопасна [63]. Кроме того, показано, что стволовые клетки секретируют цитотоксические метаболиты, способные элиминировать опухолевые клетки [64]. Однако иммуносупрессивное действие мезенхималь-ных стволовых клеток может приводить к злокачественной трансформации, росту опухоли и усилению метастазирования, что указывает на необходимость проведения дополнительных исследований их безопасности и эффективности.
Несмотря на вышеизложенные пути преодоления существующих недостатков суицидальной генотера-пии, использование контролируемой системы экспрессии, как и таргетная доставка токсичных генов, не решает проблему неспецифической токсичности суицидальных систем, обусловленной механизмом «эффекта свидетеля». В связи с этим поиск и разработка новых суицидальных генов представляют особый интерес для развития современных подходов к противоопухолевой терапии.
биназа как перспективный агент суицидальной генотерапии
Среди генов цитотоксических белков, способных уничтожать опухолевые клетки, особое внимание заслуживают ферменты рибонуклеазы (РНКазы), осуществляющие гидролиз и процессинг РНК. Известен широкий спектр РНКаз, обладающих избирательным апоптоз-индуцирующим действием в отношении опухолевых клеток различного происхождения [65].
Среди них одним из наиболее перспективных противоопухолевых агентов является микробная РНКаза Bacillus pumilus 7P — биназа [66]. Изучение физико-химических и структурно-функциональных свойств этого белка указывает на возможность создания
чт
сч о сч
сч
>-
из о
—I
о и Z
о
ОС <
о ж
ю
< >
а
<
о
а.
в;
£
о ж.
и >
чт
сч о сч
сч
>-
и о
-J
о и Z
о
ОС <
о ж
ю
< >
а
<
Терапевтический ген i Therapeutic gene
О
Средства доставки: / Means of delivery:
• вирусные векторы / viral vectors
• липосомы / liposomes
• катионные полимеры / cationic polymers
• плазмиды / plasmids
• стволовые клетки / stem cells
Пролекарство i Prodrug
Опухоле-специфичный промотор i
О Tumor-specific promoter
«Эффект свидетеля»/ "Bystander effect"
Здоровая клетка / Healthy cell
Биназа i
Binase * ^
РНК i RNA Онкогены i Oncogenes
Клеточная мембрана i Cell membrane
Митохондрии i Mitochondria
«
Опухолевые клетки i Tumor cells
«Эффект свидетеля» i "Bystander effect"
Апоптоз i Apoptosis
\
Опухолеассоциированные антигены i
Tumor-associated antigens
\
T-клетки / T-cells
Рис. 2. Стратегия суицидальной генотерапии онкологических заболеваний на основе перспективного гена-кандидата цитотоксичной биназы Fig. 2. Strategy of suicidal gene therapy of oncological diseases based on a promising candidate gene of cytotoxic binase
О
a. те
sí
m
о ж.
и >
генотерапевтической суицидальной конструкции на его основе (рис. 2). Противоопухолевая активность биназы доказана в отношении клеток аденокарци-номы легкого, рака яичников, шейки матки, молочной железы, хронической миелогенной лейкемии и других малигнизированных клеток, экспрессирующих онкогены RAS, KIT, AML1-ETO, FLT3, Е6 и Е7, но не fms и src [67—69]. Продемонстрирована способность бина-зы снижать рост первичной опухоли и метастазов у животных с индуцированными опухолями карциномы легкого Льюиса, лимфосаркомы RLS40 и мелано-мы В-16 [70].
Главным преимуществом биназы как потенциального противоопухолевого агента является мультитар-гетность ее действия (см. таблицу). Цитотоксический потенциал биназы не связан с какой-то одной молекулярной мишенью, а включает в себя ряд возможных событий, тем или иным образом приводящих к запуску апоптоза в опухолевых клетках. Такая особенность исключает возникновение лекарственной устойчивости опухолевых клеток и делает этот белок уникальным противоопухолевым агентом. По своей природе фермент представляет собой сильный поликатион, способный избирательно взаимодействовать и проникать в опухолевые клетки. Взаимодействие биназы с клеточными белками приводит к модуляции сигнальных путей в клетке и интернализации фермента. Так, было показано, что биназа взаимодействует с онкогенами EGFR и RAS, что приводит к ингибированию сигнального каскада MAPK и запуску апоптоза в трансформированных клетках [69, 71]. Внутри клеток биназа гидролизует одно- и двухцепочечную РНК
с образованием сигнальных микроРНК, участвующих в активации экспрессии проапоптотических генов [72]. Она индуцирует как митохондриальный, так и лиганд-зависимый пути апоптоза [70]. Вклад в индукцию апоптоза РНКазами также может вносить образующийся после каталитического расщепления РНК ин-термедиат 2',3'-цГМФ (цГМФ — циклический гуано-зинмонофосфат) [73]. Показано, что проникновение в митохондрии интермедиата 2',3'-цАМФ вызывало увеличение проницаемости мембраны и ее разрушение [74]. Так, образование пор в митохондриях приводило к развитию апоптоза в клетках лейкоза Касуми-1, обработанных биназой [68]. При этом особо стоит отметить, что она проникает не только в опухолевые клетки, но и в нормальные, не оказывая при этом на них значимого токсического влияния [75].
Еще одним преимуществом биназы является ее низкая иммуногенность; она не индуцирует поликлональ-ный Т-клеточный ответ [76]. Этот фермент нечувствителен к блокирующему действию цитозольного ингибитора РНКаз млекопитающих [66]. Кроме того, показано, что биназа запускает регенеративные процессы в печени мышей с карциномой легкого Льюиса и не оказывает общетоксического действия на организм здоровых мышей [70].
Принимая во внимание особенности противоопухолевого действия биназы, можно утверждать, что создание на ее основе генотерапевтической конструкции позволит селективно уничтожать опухолевые клетки за счет не только внутриклеточной экспрессии гена цитотоксичной биназы, но и «эффекта свидетеля», обусловленного легкостью проникновения катионной
биназы в клетки. При этом данный фермент не будет вызывать побочных эффектов, связанных с его возможным попаданием в нормальные клетки, и индуцировать иммунный ответ, что снизит риск возникновения нежелательных реакций терапии до минимума.
заключение
К настоящему времени достигнуты многообещающие результаты в области суицидальной генотерапии ЗНО, которые уже сегодня могут быть использованы в клинической практике. Ключевыми направлениями
дальнейшего развития такого метода лечения являются поиск и модификация цитотоксичных генов, а также разработка систем доставки и обеспечения их селективной экспрессии в опухолевых клетках. Одним из перспективных кандидатов для создания новой суицидальной генетической конструкции может стать ген бактериального фермента — рибонуклеазы биназы, обладающей селективной противоопухолевой активностью, в основе которой лежит многоуровневый механизм цитотоксического действия, не требующий внесения пролекарств и приводящий в конечном счете к апоптозу.
чт
сч О сч
сч
>-
из о
—I
о и Z
о
ОС <
ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES
о ж
1. Pottier C., Fresnais M., Gilon M. et al. Tyrosine kinase inhibitors in cancer: breakthrough and challenges of targeted therapy. Cancers (Basel) 2020;12(3):731. DOI: 10.3390/cancers12030731
2. Zinn S., Vazquez-Lombardi R., Zimmermann C. et al. Advances
in antibody-based therapy in oncology. Nat Cancer 2023;4(2):165—80. DOI: 10.1038/s43018-023-00516-z
3. Weiss F., Lauffenburger D., Friedl P. Towards targeting of shared mechanisms of cancer metastasis and therapy resistance. Nat Rev Cancer 2022;22(3):157-73. D01:10.1038/s41568-021-00427-0
4. Sun W., Shi Q., Zhang H. et al. Advances in the techniques
and methodologies of cancer gene therapy. Discov Med 2019;27(146): 45-55.
5. Cesur-Ergun B., Demir-Dora D. Gene therapy in cancer. J Gene Med 2023;25(11):e3550. DOI: 10.1002/jgm.3550
6. Navarro S.A., Carrillo E., Grinan-Lison C. et al. Cancer suicide gene therapy: a patent review. Expert Opin Ther Pat 2016;26:1095-104. DOI: 10.1080/13543776.2016.1211640
7. Sheikh S., Ernst D., Keating A. Prodrugs and prodrug-activated systems in gene therapy. Mol Ther 2021;29(5):1716-28.
DOI: 10.1016/j.ymthe.2021.04.006
8. Ardini M., Vago R., Fabbrini M.S., Ippoliti R. From immunotoxins to suicide toxin delivery approaches: is there a clinical opportunity? Toxins (Basel) 2022;14(9):579. DOI: 10.3390/toxins14090579
9. Tamura R., Miyoshi H., Yoshida K. et al. Recent progress in the research of suicide gene therapy for malignant glioma. Neurosurg Rev 2021;44(1):29-49. DOI: 10.1007/s10143-019-01203-3
10. Hong S., Zhang P., Zhang H. et al. Enforced effect of tk-MCP-1 fusion gene in ovarian cancer. J Exp Clin Cancer Res 2012;31(1):74. DOI: 10.1186/1756-9966-31-74
11. Alekseenko I.V., Snezhkov E.V., Chernov I.P. et al. Therapeutic properties of a vector carrying the HSV thymidine kinase
and GM-CSF genes and delivered as a complex with a cationic copolymer. J Transl Med 2015;13:78. DOI: 10.1186/s12967-015-0433-0
12. Liu Y., Sukumar U.K., Jugniot N. et al. Inhaled gold nano-star carriers for targeted delivery of triple suicide gene therapy and therapeutic microRNAs to lung metastases: development and validation in a small animal model. Adv Ther (Weinh) 2022;5(8):2200018. DOI: 10.1002/adtp.202200018
13. Ding Y., Fan J., Deng L. et al. Antitumor efficacy of cytosine deami-nase-armed vaccinia virus plus 5-fluorocytosine in colorectal cancers. Cancer Cell Int 2020;20:243. DOI: 10.1186/s12935-020-01340-6
14. Emamian M., Abbaspour A., Shahani T et al. Non-viral suicide gene therapy: cytosine deaminase gene directed by VEGF promoter and 5-fluorocytosine as a gene directed enzyme/prodrug system
in breast cancer model. Drug Res (Stuttg) 2021;71(7):395-406. DOI: 10.1055/a-1488-6054
15. Takahashi M., Valdes G., Hiraoka K. et al. Radiosensitization
of gliomas by intracellular generation of 5-fluorouracil potentiates
prodrug activator gene therapy with a retroviral replicating vector. Cancer Gene Ther 2014;21(10):405-10. DOI: 10.1038/cgt.2014.38
16. El-Sayed A.S.A., Mohamed N.Z., Yassin M.A. et al. Microbial cy-tosine deaminase is a programmable anticancer prodrug mediating enzyme: antibody, and gene directed enzyme prodrug therapy. Heliyon 2022;8(9):e10660. DOI: 10.1016/j.heliyon.2022.e10660
17. Ostertag D., Amundson K.K., Lopez Espinoza F. et al. Brain tumor eradication and prolonged survival from intratumoral conversion of 5-fluorocytosine to 5-fluorouracil using a nonlytic retroviral replicating vector. Neuro Oncol 2012;14(2):145-59.
DOI: 10.1093/neuonc/nor199
18. Vermes A., Guchelaar H.J., Dankert J. Flucytosine: a review
of its pharmacology, clinical indications, pharmacokinetics, toxicity and drug interactions. J Antimicrob Chemother 2000;46(2):171-9. DOI: 10.1093/jac/46.2.171
19. Mitchell L.A., Lopez Espinoza F., Mendoza D. et al. Toca 511 gene transfer and treatment with the prodrug, 5-fluorocytosine, promotes durable antitumor immunity in a mouse glioma model. Neuro Oncol 2017;19(7):930-9. DOI: 10.1093/neuonc/nox037
20. Cloughesy T.F., Petrecca K., Walbert T. et al. Effect of vocimagene amiretrorepvec in combination with flucytosine vs standard of care on survival following tumor resection in patients with recurrent high-grade glioma: a randomized clinical trial. JAMA Oncol 2020;6(12):1939-46. DOI: 10.1001/jamaoncol.2020.3161
21. Kazlauskas A., Darinskas A., Meskys R. et al. Isocytosine deaminase Vcz as a novel tool for the prodrug cancer therapy. BMC Cancer 2019;19(1):197. DOI: 10.1186/s12885-019-5409-7
22. Vosough P., Vafadar A., Naderi S. et al. Escherichia coli cytosine deaminase: structural and biotechnological aspects. Biotechnol Appl Biochem 2024;71(1):5-16. DOI: 10.1002/bab.2516
23. Aucynaite A., Rutkiene R., Tauraite D. et al. Discovery of bacterial deaminases that convert 5-fluoroisocytosine into 5-fluorouracil. Front Microbiol 2018;9:2375. DOI: 10.3389/fmicb.2018.02375
24. Ho Y.K., Woo J.Y., Tu G.X.E. et al. A highly efficient non-viral process for programming mesenchymal stem cells for gene directed enzyme prodrug cancer therapy. Sci Rep 2020;10(1):14257.
DOI: 10.1038/s41598-020-71224-2
25. Xu N., Tian H., Po Fung C. et al. Inhibition of human oral squamous cell carcinoma proliferation and migration by prodrug-activating suicide gene therapies. Exp Ther Med 2023;25(2):92. DOI: 10.3892/etm.2023.11790
26. Horikawa M., Koizumi S., Oishi T. et al. Potent bystander effect and tumor tropism in suicide gene therapy using stem cells from human exfoliated deciduous teeth. Cancer Gene Ther 2023;30(1):85-95. DOI: 10.1038/s41417-022-00527-5
27. Tanaka T., Duflot-Dancer A., Tiraby M. et al. Bystander effect from cytosine deaminase and uracil phosphoribosyl transferase genes in vitro: a partial contribution of gap junctions. Cancer Lett 2009;282(1):43-7. DOI: 10.1016/j.canlet.2009.02.050
to
< >
a
<
о
a.
в;
li
о ж.
и >
чт
сч О сч
сч
>-
и о
-J
о и Z
о
ОС <
о ж
ю
< >
а
<
о
а. те
о ж.
и >
28. Oishi T., Ito M., Koizumi S. et al. Efficacy of HSV-TK/GCV system suicide gene therapy using SHED expressing modified HSV-TK against lung cancer brain metastases. Mol Ther Methods Clin Dev 2022;26:253-65. DOI: 10.1016/j.omtm.2022.07.001
29. Rainov N.G. A phase III clinical evaluation of herpes simplex virus type 1 thymidine kinase and ganciclovir gene therapy as an adjuvant to surgical resection and radiation in adults with previously untreated glioblastoma multiforme. Hum Gene Ther 2000;11(17):2389-401. DOI: 10.1089/104303400750038499
30. Fabbrini M.S., Katayama M., Nakase I., Vago R. Plant ribosome-inactivating proteins: progesses, challenges and biotechnological applications (and a few digressions). Toxins (Basel) 2017;9(10):314. DOI: 10.3390/toxins9100314
31. Pahle J., Menzel L., Niesler N. et al. Rapid eradication of colon carcinoma by Clostridium perfringens enterotoxin suicidal gene therapy. BMC Cancer 2017;17(1):129. DOI: 10.1186/s12885-017-3123-x
32. Piontek A., Eichner M., Zwanziger D. et al. Targeting claudin-overexpressing thyroid and lung cancer by modified Clostridium perfringens enterotoxin. Mol Oncol 2020;14(2):261-76. DOI: 10.1002/1878-0261.12615
33. Pahle J., Kobelt D., Aumann J. et al. Effective oncoleaking treatment of pancreatic cancer by claudin-targeted suicide gene therapy
with Clostridium perfringens enterotoxin (CPE). Cancers (Basel) 2021;13(17):4393. DOI: 10.3390/cancers13174393
34. Bagga S., Seth D., Batra J.K. The cytotoxic activity of ribosome-inactivating protein saporin-6 is attributed to its rRNA N-glycosi-dase and internucleosomal DNA fragmentation activities. J Biol Chem 2003;278(7):4813-20. DOI: 10.1074/jbc.M207389200
35. Sama S., Woith E., Walther W. et al. Targeted suicide gene transfec-tions reveal promising results in nu/nu mice with aggressive neuroblastoma. J Control Release 2018;275:208-16.
DOI: 10.1016/j.jconrel.2018.02.031
36. Herawati I.E., Lesmana R., Levita J., Subarnas A. Cytotoxicity, apoptosis, migration inhibition, and autophagy-induced by crude ricin from ricinus communis seeds in a549 lung cancer cell lines. Med Sci Monit Basic Res 2022;28:e936683.
DOI: 10.12659/MSMBR.936683
37. Morgan R.N., Saleh S.E., Farrag H.A., Aboshanab K.M. New insights on Pseudomonas aeruginosa exotoxin A-based immunotoxins in targeted cancer therapeutic delivery. Ther Deliv 2023;14(1):31-60. DOI: 10.4155/tde-2022-0055
38. Dai L., Yu X., Huang S. et al. The therapeutic potential of attenuated diphtheria toxin delivered by an adenovirus vector with survivin promoter on human lung cancer cells. Cancer Biol Ther 2021;22(1):79-87. DOI: 10.1080/15384047.2020.1859870
39. Zinser E., Rössner S., Littmann L. et al. The IL-2 diphtheria toxin fusion protein denileukin diftitox modulates the onset of diabetes in female nonobese diabetic animals in a time-dependent manner and breaks tolerance in male nonobese diabetic animals. J Immunol 2012;189(3):1173-81. DOI: 10.4049/jimmunol.1102691
40. Pemmaraju N., Konopleva M. Approval of tagraxofusp-erzs for blastic plasmacytoid dendritic cell neoplasm. Blood Adv 2020;4(16):4020-7. DOI: 10.1182/bloodadvances.2019000173
41. Dhillon S. Moxetumomab pasudotox: first global approval. Drugs 2018;78(16):1763-7. DOI: 10.1007/s40265-018-1000-9
42. Dieffenbach M., Pastan I. Mechanisms of resistance to immunotoxins containing Pseudomonas exotoxin a in cancer therapy. Biomole-cules 2020;10(7):979. DOI: 10.3390/biom10070979
43. Cerise A., Bera T.K., Liu X. et al. Anti-mesothelin recombinant immunotoxin therapy for colorectal cancer. Clin Colorectal Cancer 2019;18(3):192-9. DOI: 10.1016/j.clcc.2019.06.006
44. Granot-Matok Y., Ezra A., Ramishetti S. et al. Lipid nanoparticles-loaded with toxin mRNA represents a new strategy for the treatment of solid tumors. Theranostics 2023;13(11):3497-508.
DOI: 10.7150/thno.82228
45. Nakashima I., Saito S., Akahoshi E. et al. Non-viral inducible cas-pase 9 mRNA delivery using lipid nanoparticles against breast can-
cer: an in vitro study. Biochem Biophys Res Commun 2022;635:144-53. DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.09.105
46. Pathak S., Singh V., Kumar N., Jayandharan G.R. Inducible caspase 9-mediated suicide gene therapy using AAV6 vectors
in a murine model of breast cancer. Mol Ther Methods Clin Dev 2023;31:101166. DOI: 10.1016/j.omtm.2023.101166
47. Long Q., Yang R., Lu W. et al. Adenovirus-mediated truncated Bid overexpression induced by the Cre/LoxP system promotes the cell apoptosis of CD133+ ovarian cancer stem cells. Oncol Rep 2017;37(1):155-62. DOI: 10.3892/or.2016.5263
48. Garg H., Salcedo R., Trinchieri G., Blumenthal R. Improved nonviral cancer suicide gene therapy using survivin promoter-driven mutant Bax. Cancer Gene Ther 2010;17(3):155-63.
DOI: 10.1038/cgt.2009.63
49. Rossignoli F., Grisendi G., Spano C. et al. Inducible Caspase9-me-diated suicide gene for MSC-based cancer gene therapy. Cancer Gene Ther 2019;26(1-2):11-6. DOI: 10.1038/s41417-018-0034-1
50. Moradi-Mehr S., Khademy M., Akbari-Birgani S. et al. Comparative evaluation of the therapeutic strategies using a minimal model of luminal-A breast cancer. Biochem Biophys Res Commun 2023;666:107-14. DOI: 10.1016/j.bbrc.2023.05.028
51. Shariat S.F., Desai S., Song W. et al. Adenovirus-mediated transfer of inducible caspases: a novel "death switch" gene therapeutic approach to prostate cancer. Cancer Res 2001;61(6):2562-71.
52. Kemper K., Rodermond H., Colak S. et al. Targeting colorectal cancer stem cells with inducible caspase-9. Apoptosis 2012;17(5):528-37. DOI: 10.1007/s10495-011-0692-z
53. Montaño-Samaniego M., Bravo-Estupiñan D.M., Méndez-Guerrero O. et al. Strategies for targeting gene therapy in cancer cells with tumor-specific promoters. Front Oncol 2020;10:605380. DOI: 10.3389/fonc.2020.605380
54. Ji X., Zhang J., Cheng L. et al. Oncolytic adenovirus delivering herpes simplex virus thymidine kinase suicide gene reduces
the growth of human retinoblastoma in an in vivo mouse model. Exp Eye Res 2009;89(2):193-9. DOI: 10.1016/j.exer.2009.03.007
55. Peng W., Chen J., Huang Y.H., Sawicki J.A. Tightly-regulated suicide gene expression kills PSA-expressing prostate tumor cells. Gene Ther 2005;12(21):1573-80. DOI: 10.1038/sj.gt.3302580
56. Yahya E.B., Alqadhi A.M. Recent trends in cancer therapy: a review on the current state of gene delivery. Life Sci 2021;269:119087. DOI: 10.1016/j.lfs.2021.119087
57. Li X., Le Y., Zhang Z. et al. Viral vector-based gene therapy. Int J Mol Sci 2023;24(9):7736. DOI: 10.3390/ijms24097736
58. Greig J.A., Martins K.M., Breton C. et al. Integrated vector genomes may contribute to long-term expression in primate liver after AAV administration. Nat Biotechnol 2023.
DOI: 10.1038/s41587-023-01974-7
59. Zweiri J., Christmas S.E. Demonstration of anti-tumour bystander killing with prodrug-preloaded suicide gene-engineered tumour cells: a potential improvement for cancer therapeutics. Cancer Cell Int 2020;20:26. DOI: 10.1186/s12935-020-1115-4
60. Srivastava A., Mallela K.M.G., Deorkar N., Brophy G. Manufacturing challenges and rational formulation development for AAV viral vectors. J Pharm Sci 2021;110(7):2609-24.
DOI: 10.1016/j.xphs.2021.03.024
61. Nguyen Q.M., Dupré P.F., Haute T. et al. Suicide gene strategies applied in ovarian cancer studies. Cancer Gene Ther 2023;30(6):812-21. DOI: 10.1038/s41417-023-00590-6
62. Ghasempour E., Hesami S., Movahed E. et al. Mesenchymal stem cell-derived exosomes as a new therapeutic strategy in the brain tumors. Stem Cell Res Ther 2022;13(1):527.
DOI: 10.1186/s13287-022-03212-4
63. Oraee-Yazdani S., Tavanaei R., Rostami F. et al. Suicide gene therapy using allogeneic adipose tissue-derived mesenchymal stem cell gene delivery vehicles in recurrent glioblastoma multiforme:
a first-in-human, dose-escalation, phase I clinical trial. J Transl Med 2023;21(1):350. DOI: 10.1186/s12967-023-04213-4
64. Hendijani F., Javanmard S.H., Sadeghi-aliabadi H. Human Wharton's jelly mesenchymal stem cell secretome display antiproliferative effect on leukemia cell line and produce additive cytotoxic effect in combination with doxorubicin. Tissue Cell 2015;47(3):229-34. DOI: 10.1016/j.tice.2015.01.005
65. Makarov A.A., Kolchinsky A., Ilinskaya O.N. Binase and other microbial RNases as potential anticancer agents. Bioessays 2008;30(8):781-90. DOI: 10.1002/bies.20789
66. Dudkina E.V., Ulyanova V.V., Ilinskaya O.N. Supramolecular organization as a factor of ribonuclease cytotoxicity. Acta Naturae 2020;12(3):24-33. DOI: 10.32607/actanaturae.11000
67. Mitkevich V.A., Burnysheva K.M, Petrushanko I.Y. et al. Binase treatment increases interferon sensitivity and apoptosis in SiHa cervical carcinoma cells by downregulating E6 and E7 human papilloma virus oncoproteins. Oncotarget 2017;8(42): 72666-75. DOI: 10.18632/oncotarget.20199
68. Mitkevich V.A., Kretova O.V., Petrushanko I.Y. et al. Ribonuclease binase apoptotic signature in leukemic Kasumi-1 cells. Biochimie 2013;95(6):1344-9. DOI: 10.1016/j.biochi.2013.02.016
69. Ilinskaya O.N., Singh I., Dudkina E. et al. Direct inhibition of oncogenic KRAS by Bacillus pumilus ribonuclease (binase). Biochim Biophys Acta 2016;1863(7 Pt. A):1559-67.
DOI: 10.1016/j.bbamcr.2016.04.005
70. Mironova N.L., Petrushanko I.Y., Patutina O.A. et al. Ribonuclease binase inhibits primary tumor growth and metastases via apoptosis
induction in tumor cells. Cell Cycle 2013;12(13):2120-31. DOI: 10.4161/cc.25164
71. Dudkina E., Ulyanova V., Asmandiyarova V. et al. Two main cancer biomarkers as molecular targets of binase antitumor activity. Biomed Res Int 2024;2024:8159893. DOI: 10.1155/2024/8159893
72. Mitkevich V.A., Tchurikov N.A., Zelenikhin P.V. et al. Binase cleaves cellular noncoding RNAs and affects coding mRNAs. FEBS J 2010;277(1):186-96. DOI: 10.1111/j.1742-4658.2009.07471.x
73. Sokurenko J.V., Zelenikhin P.V., Ulyanova V.V. et al. Identification of 2',3'-cGMP as an intermediate of RNA catalytic cleavage
by binase and evaluation of its biological action. Bioorg Khim 2015;41(1):37-43. DOI: 10.1134/s1068162015010136
74. Azarashvili T., Krestinina O., Galvita A. et al. Ca2+-dependent permeability transition regulation in rat brain mitochondria
by 2',3'-cyclic nucleotides and 2',3'-cyclic nucleotide 3'-phospho-diesterase. Am J Physiol Cell Physiol 2009;296(6):C1428-39. DOI: 10.1152/ajpcell.00006.2009
75. Cabrera Fuentes H.A., Kalacheva N.V., Mukhametshina R.T. et al. Binase penetration into alveolar epithelial cells does not induce cell death. Biomed Khim 2012;58(3):272-80.
DOI: 10.18097/pbmc20125803272
76. Ilinskaya O.N., Zelenikhin P.V., Petrushanko I.Y. et al. Binase induces apoptosis of transformed myeloid cells and does not induce T-cell immune response. Biochem Biophys Res Commun 2007;361(4):1000-5. DOI: 10.1016/j.bbrc.2007.07.143
ЧТ
pj о
СЧ
СЧ
>-
(J
о
—I
о и z о
ОС <
о ж
to
< >
а
<
Вклад авторов
Е.В. Дудкина, В.В. Ульянова, О.Н. Ильинская: сбор, анализ и интерпретация данных литературы, написание текста статьи, научное редактирование. Authors' contributions
E.V. Dudkina, V.V. Ulyanova, O.N. Ilinskaya: collection, analysis and interpretation of literature data, article writing, scientific editing.
О
ORCID авторов / ORCID of authors
Е.В. Дудкина / E.V. Dudkina: https://orcid.org/0000-0002-2817-1384 В.В. Ульянова / V.V. Ulyanova: https://orcid.org/0000-0003-1768-3314 О.Н. Ильинская / O.N. Ilinskaya: https://orcid.org/0000-0001-6936-2032
в; m
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
О Ж.
Финансирование. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 21-74-10036) в рамках Программы стратегического академического лидерства ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет» («Приоритет-2030»). Funding. This work was supported by the Russian Science Foundation (project No. 21-74-10036) within the framework of the Strategic Academic Leadership Program of the Kazan (Volga Region) Federal University ("Priority-2030").
U >
Статья поступила: 09.04.2024. Принята к публикации: 03.05.2024. Article submitted: 09.04.2024. Accepted for publication: 03.05.2024.
