Усиленная термо-радиосенсибилизация опухолевых клеток через подавление транскрипционного стресс-ответа ингибированием активности или экспрессии HSF1

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Гипертермия применяется в комбинации с лучевой терапией для усиления радиационного ответа опухоли-мишени. Однако прогревание раковых клеток активирует в них транскрипционный фактор HSF1 и стимулирует HSF1-зависимую индукцию белков теплового шока (БТШ), которые могут существенно ослаблять противоопухолевые эффекты гипертермии и облучения. Целью данного исследования было проверить возможность усиления радиосенсибилизирующего действия гипертермии на раковые клетки путем подавления в них HSF1-опосредованной индукции БТШ. Объектом исследования были клетки HeLa, происходящие из злокачественной опухоли шейки матки человека. Перед облучением (2–7 Гр) клетки подвергали тепловому стрессу (42–44°С в течение 20–60 мин) без или в присутствии ингибиторов транскрипционной активности HSF1 (кверцетин, триптолид, KRIBB11). В отдельных образцах клеток предварительно вызывали нокдаун экспрессии HSF1 с использованием малых интерферирующих РНК. Гибель и выживание клеток оценивали по уровню апоптоза/некроза и по клоногенной способности. Экспрессию HSF1 и БТШ анализировали с помощью иммуноблоттинга. Было обнаружено, что по сравнению с радиосенсибилизирующими эффектами одной гипертермии, сочетанное воздействие (ингибирование активности HSF1 или нокдаун HSF1 + прогрев) значительно усиливало термо-радиосенсибилизацию раковых клеток; это проявлялось в интенсификации их пострадиационной гибели (апоптоз + некроз), а также в снижении клоногенности. Это усиление термо-радиосенсибилизации наблюдалось на фоне блокады индукции БТШ. Таким образом, комбинация гипертермии с ингибиторами активности или экспрессии HSF1 может эффективно сенсибилизировать терморезистентные и радиорезистентные опухоли к лучевой терапии.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Александр Евгеньевич Кабаков

Медицинский радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба – филиал “НМИЦ радиологии” Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: aekabakov@hotmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1041-1543
Россия, Обнинск

Вера Алексеевна Мосина

Медицинский радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба – филиал “НМИЦ радиологии” Минздрава России

Email: mva210@rambler.ru
ORCID iD: 0009-0001-7667-6301
Россия, Обнинск

Анна Вячеславона Хохлова

Медицинский радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба – филиал “НМИЦ радиологии” Минздрава России

Email: demidkina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4391-6321
Россия, Обнинск

Сергей Анатольевич Иванов

Медицинский радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба – филиал “НМИЦ радиологии” Минздрава России

Email: aekabakov@hotmail.com
Россия, Обнинск

Андрей Дмитриевич Каприн

Медицинский радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба – филиал “НМИЦ радиологии” Минздрава России

Email: aekabakov@hotmail.com
Россия, Обнинск

Список литературы

  1. Мкртчян Л.С., Замулаева И.А., Киселева В.И., Титова В.А., Крикунова Л.И. Рак шейки матки: химиолучевая терапия и прогностическая роль вируса папилломы человека. Под ред. С.А. Иванова и А.Д. Каприна. М.: ГЕОС, 2022. 190 с. [Mkrtchjan L.S., Zamulaeva I.A., Kiseleva V.I., Titova V.A., Krikunova L.I. Rak shejki matki: himioluchevaja terapija i prognosticheskaja rol’ virusa papillomy cheloveka. Рod red. S.A. Ivanova i A.D. Kaprina). Moskva: GEOS, 2022. 190 p. (In Russ)].
  2. Bhatla N., Aoki D., Sharma D.N., Sankaranarayanan R. FIGO Cancer Report 2018 Cancer of the cervix uteri. Int. J. Gynecol. Obstet. 2018;143(2):22–36.
  3. Datta N.R., Ordonez S.G., Gaipl U.S. et al. Local hyperthermia combined with radiotherapy and-/or chemotherapy: recent advances and promises for the future. Cancer Treat. Rev. 2015;41(9):742–753.
  4. Kokura S., Yoshikawa T., Ohnishi T. Hyperthermic oncology from bench to bedside. Springer, 2016. 444 p.
  5. Кудрявцев В.А., Макарова Ю.М., Кабаков А.Е. Термосенсибилизация опухолевых клеток ингибиторами активности и экспрессии шаперонов. Биомед. химия. 2012;58(6):662-672. [Kudryavtsev V.A., Makarova Yu.M., Kabakov A.E. Thermosensitization of tumor cells with inhibitors of chaperone activity and expression. Biochemistry (Moscow), Supplement Series B: Biomedical Chemistry. 2012;6(1): 61–67. (In Russ)]
  6. Кабаков А.Е., Анохин Ю.Н., Лебедева Т.В. Реакции нормальных и опухолевых клеток и тканей на гипертермию в сочетании с ионизирующей радиацией. Обзор. Радиация и риск. 2018;27(4):141-154. [Kabakov A.E., Anokhin Yu.N., Lebedeva T.V. Reactions of normal and tumor cells and tissues to hyperthermia in combination with ionizing radiation. review. Radiation and risk. 2018;27(4):141–154. (In Russ)]. doi: 10.21870/0131-3878-2018-27-4-141-154.
  7. Кабаков А.Е., Кудрявцев В.А., Хохлова А.В. и др. Апоптоз в опухолевых клетках, подвергнутых сочетанному действию гипертермии и облучения: исследование молекулярных механизмов и мишеней. Радиация и риск. 2018;27(2):62-75. [Kabakov A.E., Kudryavtsev V.A., Khokhlova A.V. et al. Apoptosis in tumor cells subjected to the combined action of hyperthermia and irradiation: a study of the molecular mechanisms and targets. Radiation and risk. 2018;27(2):62–75. (In Russ)]. doi: 10.21870/0131-3878-2018-27-2-62-75.
  8. Rossi A., Ciafre S., Balsamo M. et al. Targeting the heat shock factor 1 by RNA interference: a potent tool to enhance hyperthermochemotherapy efficacy in cervical cancer. Cancer Res. 2006;66(15):7678-7685. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-05-4282.
  9. Hosokawa N., Hirayoshi K., Kudo H. et al. Inhibition of the activation of heat shock factor in vivo and in vitro by flavonoids. Mol. Cell. Biol. 1992;12(8):3490–3498.
  10. Westerheide S.D., Kawahara T.L.A., Orton K. et al. Triptolide, an inhibitor of the human heat shock response that enhances stress-induced cell death. J. Biol. Chem. 2006;281(14):9616–9622.
  11. Yoon Y.J., Kim J.A., Shin K.D. et al. KRIBB11 inhibits HSP70 synthesis through inhibition of heat shock factor 1 function by impairing the recruitment of positive transcription elongation factor b to the hsp70 promoter. J. Biol. Chem. 2011;286(3):1737–1747.
  12. Zaarur N., Gabai V.L., Porco Jr. J.A. et al. Targeting heat shock response to sensitize cancer cells to proteasome and Hsp90 inhibitors. Cancer Res. 2006;66(3): 1783–1791. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-05-3692.
  13. Kudryavtsev V.A., Khokhlova A.V., Mosina V.A. et al. Induction of Hsp70 in tumor cells treated with inhibitors of the Hsp90 activity: A predictive marker and promising target for radiosensitization. PLoS One. 2017;2(3):e0173640. doi: 10.1371/journal.pone.0173640. eCollection 2017.
  14. Kabakov A.E., Gabai V.L. Cell death and survival assays. Methods Mol. Biol. 2018;1709:107–127.
  15. Kabakov A.E., Malyutina Ya.V., Latchman D.S. Hsf1-mediated stress response can transiently enhance cellular radioresistance. Radiat. Res. 2006;165(4):410–423. doi: 10.1667/rr3514.1.
  16. Малютина Я.В., Кабаков А.Е. Предрадиационная индукция белков теплового шока повышает клеточную радиорезистентность. Радиац. биология. Радиоэкология. 2007;47(3): 273-279. [Malyutina Ja.V., Kabakov A.E. Predradiatsionnaja induktsija belkov teplovogo shoka povyshaet kletochnuju radiorezistentnost. Radiats. Biol. Radioecol. 2007;47(3): 273–279. (In Russ)].
  17. Якимова А.О., Кабаков А.Е. Высокая термочувствительность клеток MDA-MB-231 как предпосылка для терморадиосенсибилизации трижды негативного рака молочной железы в клинической практике. Радиац. биология. Радиоэкология. 2023;63(1):273-279. [Yakimova A.O., Kabakov A.E. High thermosensitivity of MDA-MB-231 cells as a basis for thermoradiosensitization of triple negative breast cancer in clinical practice. Radiats. Biol. Radioecol.2023;63(1):273–279. (In Russ)]. doi: 10.31857/S0869803123010113

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Фрагменты блотов, показывающие как нокдаун HSF1 с помощью siRNA или ингибирование активности HSF1 кверцетином предотвращают накопление индуцибельной формы HSP70 в прогретых клетках HeLa: а – иммуноблоттинг с антителами к HSF1 для подтверждения подавления экспрессии HSF1 и с антителами к актину для контроля за равной нагрузкой; б – иммуноблоттинг с антителами к HSP70, детектирующий содержание HSP70 в клеточных лизатах, приготовленных на разных сроках после прогрева (43°C, 60 мин) клеток без нокдауна HSF1 (верхняя панель) или с нокдауном HSF1 (siRNA); в – иммуноблоттинг с антителами к HSP70, детектирующий содержание HSP70 в образцах клеток на разных сроках после прогрева (43°C, 60 мин) без ингибирования HSF1 (верхняя панель) или в присутствии 30 мкмоль/л кверцетина (+Кверц). Сроки после прогрева клеток указаны (в часах) по верхнему краю блотов.

Скачать (281KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Падение клоногенности клеток HeLa, подвергнутых гипертермии (а) или гипертермии с последующим облучением (б), после подавления в них экспрессии или активности HSF1. Выживаемость колоний необработанных клеток (Контр.) принималась за 100%. Перед облучением (3–7 Гр) клетки выдерживали в условиях гипертермии (Гип.: 43°C, 60 мин) без дополнительных обработок или после нокдауна HSF1 (siRNA), или в присутствии ингибиторов активности HSF1: 30 мкмоль/л кверцетина (Кверц), 10 нмоль/л триптолида (трипт) или 15 мкмоль/л KRIBB11. А: * Статистически значимое отличие от контроля, р < 0,05; ** – статистически значимое отличие от контроля и от величины, помеченной *, р < 0,01. Б: Все величины, полученные для воздействий гипертермия + ингибитор HSF1 (четыре нижних кривых), статистически значимо отличаются от соответствующих величин в контроле и кривой, полученной для гипертермии, p < 0,05.

Скачать (152KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Усиление клеточной гибели (апоптоза и некроза) в культурах HeLa, подвергнутых гипертермии или гипертермии с последующим облучением после подавления в них экспрессии или активности HSF1. Клетки перед облучением (4 или 7 Гр) прогревали (43°C, 60 мин) без дополнительных обработок или после нокдауна HSF1 (siRNA), или в присутствии ингибиторов активности HSF1: 30 мкмоль/л кверцетина (Кверц), 10 нмоль/л триптолида (Трипт) или 15 мкмоль/л KRIBB11. * Статистически значимое отличие от контроля, р < 0,05; ** статистически значимое отличие от контроля и от величины, помеченной *, р < 0,05.

Скачать (286KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024