Советуем для ознакомления:

Разделы генетики:

Популярные разделы сайта:

Методы применения гипоксических цитотоксинов. Генная терапия злокачественных опухолей

Интересный и перспективный подход к повышению эффективности противоопухолевого эффекта гипоксических цитотоксинов предложили R.A. Cairns и соавт.. Их подход базируется на результатах исследований, в которых было показано, что при гипоксических условиях HIF-1 вызывает экспрессию гена, кодирующего киназу 1 пируватдегидрогеназы (PDK1), которая ограничивает количество пирувата, входящего в цикл трикарбоновых кислот, что приводит к уменьшению усвоения кислорода митохондриями. Эта адаптивная реакция на низкое содержание кислорода в тканях позволяет клеткам экономить молекулярный кислород, когда его недостаточно, и делает его доступным для других критических клеточных процессов.

Эти данные позволили предположить, что ингибирование HIF-1 или PDK1 in vivo может изменить метаболизм опухоли и увеличить усвоение кислорода, что должно приводить к снижению уровня оксигенации опухоли. В этих условиях можно ожидать повышение эффективности гипоксия-таргетной терапии, в частности гипоксического цитотоксина тирапазамина. Экспериментальная проверка на опухолевых клетках и ксенотрансплантатах с применением эхиномицина (низкомолекулярного ингибитора HIF1) и дихлорацетата (низкомолекулярного ингибитора PDK1) подтвердила данную гипотезу. Отмечено увеличение усвоения кислорода опухолевыми клетками, приведшее к снижению уровня оксигенации опухоли, что сопровождалось выраженным повышением эффективности тирапазамина.

Несколько иной подход, но также затрагивающий механизмы клеточного дыхания, предложили R-h. Xu и соавт.. В главе 2 уже отмечалось, что опухолевые клетки характеризуются усиленным гликолизом, который необходим для получения АТФ (эффект Варбурга), что частично обусловлено повреждением ми-тохондриального дыхания, а также гипоксией. Известно кроме того, что опухолевые клетки с аномалиями дыхания менее чувствительны к противоопухолевым препаратам, которые широко применяются в клинике. Авторы представили данные о том, что клетки лейкемии HL-60, лимфомы линии Raji и НСТ116 рака толстой кишки человека могут быть эффективно поражены ингибированием гликолиза с помощью 3-бромпирувата, который приводит к существенному истощению уровня АТФ в опухолевых клетках, особенно в клонах с дефектами митохондриальной функции.

Установлено также, что ингибирование гликолиза приводило к быстрому дефосфорилированию белка BAD, способствуя накоплению ВАХ в митохондриях и массивной клеточной гибели. Примечательно, что истощение по АТФ путем ингибирования гликолиза индуцировало апоптоз в клетках с множественной лекарственной резистентностью. Это указало на то, что клетки, проявляющие фенотип множественной лекарственной резистентности, остаются чувствительными к ингибированию гликолиза. Если учесть, что эффект Варбурга и гипоксия часто наблюдаются в злокачественных опухолях, представленные авторами данные могут иметь широкое клиническое применение.

терапия злокачественных опухолей

Генная терапия злокачественных опухолей, ассоциированная с гипоксией

Исследования в области генной терапии позволили получить ряд противоопухолевых средств, которые пока не продемонстрировали явных преимуществ, так как возможность специфической доставки генного материала в опухоль находится под вопросом. В то же время, рассматривая проблему использования гипоксии опухоли с целью создания селективных противоопухолевых препаратов, активируемых в гипоксических условиях и, таким образом, селективно воздействующих на опухолевые клетки, следует упомянуть работы, в которых исследуются возможности именно генной терапии. Проводятся исследования в области создания векторов, которые переносят проапоптотические, антипролиферативные или антиангиогенные гены в гипоксические зоны опухоли, где они смогут ограничить экспрессию соответствующих генов взаимодействуя с индуцируемыми гипоксией промоторами. Рассматривается также подход, заключающийся в создании блокаторов экспрессии HIF-la с помощью как низкомолекулярных вешеств и моноклональных антител, так и антисенсовой технологии.

Интерес исследователей обращен прежде всего к факторам роста, их рецепторам и путям, которые находятся под влиянием HIF-la. Ингибиторы сигнальных путей рецептора EFR, PI3K и митогенактивированной протеинкиназы (МАРК) и их «downstream» белков, таких, как mTOR, активно изучаются в настоящее время, причем в ряде экспериментов был показан определенный терапевтический эффект. Представляются перспективными работы по поиску низкомолекулярных ингибиторов HIF-1, среди которых тестируются, в частности, топотекан, эхиномицин. X. Sun и соавт. применили антисенсовую технологию для торможения экспрессии HIF-la. Вмешательство в функцию HIF-la приводило к подавлению продукции VEGF, уменьшению плотности микрососудов в опухоли и при комбинации с иммунотерапией способствовало полному отторжению опухоли.

Среди веществ, способных подавлять активность HIF-1 или снижать его клеточный уровень, следует отметить его природный антагонист p35srj, ингибиторы белка теплового шока 90 (радицикол, гедданамицин), топоизомеразы I и II, PI3K, в частности вортманнин, а также винкристин, таксол, 2-метоксиэстрадиол, производные карбомицина. В исследованиях с культурами опухолевых клеток и с опухолями мышей установлен противоопухолевый эффект некоторых из упомянутых веществ.

G. Melillo указывает на два важных аспекта развития работ по созданию ингибиторов HIF. Первый заключается в том, что экспрессия HIF-la часто определяется в воспалительном инфильтрате солидных опухолей, что не свойственно экспериментальным опухолям. В то же время следует учитывать, что модуляция активности HIF в клетках опухолевого микроокружения может быть инструментом терапевтического воздействия. Второй аспект заключается в том, что ингибирование одного лишь HIF-la может быть недостаточно для остановки ангиогенеза и роста опухоли, так как имеются HIF-независимые пути, которые не позволят получить ожидаемый результат. В этом случае необходима комбинация ингибиторов HIF со средствами традиционной терапии или агентами мишенной молекулярной терапии.

Интересен подход, предлагающий использовать известный факт накопления макрофагов, так называемых опухоль-ассоциированных макрофагов (tumor-associated macrophages — ТАМ), в гипоксических участках опухолей и их способность индуцировать экспрессию HIF (и, таким образом, активировать регулируемые гипоксией элементы — hypoxia-regulated elements — HRE в таких трансгенах). Это делает макрофаги удобными переносчиками векторов активированной гипоксией генной терапии в гипоксические зоны опухоли и, возможно, другие, ассоциированные с ишемией, патологические очаги. При этом в трансгене используется последовательность HRE, чтобы обеспечить экспрессию последней только в гипоксических участках опухоли. Согласно этому подходу предлагается изолировать моноциты из крови больного, дифференцировать в макрофаги, трансфецировать активированным гипоксией терапевтическим геном и затем вводить тому же больному. Макрофаги с током крови будут доставляться в опухоль, дифференцироваться в ТАМ и накапливаться в гипоксических участках, где смогут экспрессировать терапевтический ген под контролем HRE.

- Читать далее "Влияние pH опухоли и гипокии на эффективность противоопухолевой терапии"

Оглавление темы "Факторы влияющие на эффективности лечения опухолевого процесса":
1. Гипоксические клеточные радиосенсибилизаторы в лечении опухолевого процесса
2. Гипоксические цитотоксины в лечении злокачественных опухолей
3. Методы применения гипоксических цитотоксинов. Генная терапия злокачественных опухолей
4. Влияние pH опухоли и гипокии на эффективность противоопухолевой терапии
5. Зависимость эффективности лучевой терапии от pH опухоли