Хотя известно, что экспрессия Dab2 — эндоцитарного адаптера и опухолевого супрессора — происходит во время эпителиально-мезенхимального перехода, опосредованного трансформирующим фактором роста-бета (TGF-бета), механизмы, с помощью которых он регулирует апоптоз, до сих пор оставались неизменными. , мало понятный.
Изучение путей разложения Dab2 и эффектов поддержания уровней Dab2 показывает его ключевую роль в предотвращении выживания опухолевых клеток путем блокирования аутофагии и ускорения гибели клеток.
Эти идеи предоставляют важную информацию для максимизации эффективности существующих химиотерапевтических агентов.
TGF-бета индуцирует EMT — процесс, при котором клетки трансформируются из поляризованного эпителиального фенотипа в фибробластный или мезенхимальный.
Dab2 экспрессируется во время ТФР-бета-опосредованной ЭМП. Хотя ЭМП важен для нормального клеточного роста и гомеостаза, он аномально активируется в опухолевых клетках и способствует их химиорезистентности и метастазированию.
Сообщалось также, что TGF-бета регулирует аутофагию, которая в установленных опухолях обеспечивает выживание опухолевых клеток во время стресса, например, во время химиотерапии.
Другими словами, аутофагия поддерживает химиорезистентность, рост и метастазирование опухолевых клеток.
Исследователи сосредоточились на белке Dab2 после того, как заметили, что в клетках, обработанных TGF-бета, уровни Dab2 повышались в течение первых 24-48 часов, когда они проходили EMT, но затем падали при продолжении TGF-бета? лечение. К 7 дню опухолевые клетки перешли в морфологическое состояние, указывающее на аутофагию или апоптоз. Кроме того, мезенхимальные маркеры N-кадгерин и виментин, которые, как и Dab2, первоначально повышались во время ЕМТ, начали снижаться при более длительном воздействии TGF-бета.
«Это было неожиданным открытием, за которым мы последовали», — объясняет старший автор Филип Хоу, доктор философии.D., Профессор и заведующий кафедрой биохимии и молекулярной биологии, а также кафедра Ганса и Хелен Кёбиг в клинической онкологии MUSC. «Мы знали, что если вы даете клеткам TGF-бета, они проходят через EMT, и мы знали, что вам нужен Dab2 для TGF-бета-опосредованной EMT. Но когда мы продолжали добавлять TGF-бета в течение более продолжительных периодов времени (после того, как произошла ЭМП), клетки приобрели другую морфологию, и мы заметили потерю Dab2.
Мы исследовали эту потерю Dab2 и обнаружили, что он расщеплялся и что клетки подвергались аутофагии. При продолжительном лечении TGF-бета клетки утратили свой мезенхимальный фенотип, полученный при ЭМП, и перешли в аутофагическое состояние."
Команда начала изучать, как длительное лечение TGF-бета привело к потере Dab2 и мезенхимального фенотипа.
Во-первых, они обнаружили, что более длительное воздействие TGF-бета значительно увеличивает экспрессию катепсина B (CTSB) и способствует его совместной локализации с Dab2. Затем команда не только продемонстрировала, что CTSB отвечает за расщепление Dab2, но также и то, что он распознает сайт расщепления фланкирующими аминокислотами Val499 и Gly500. Таким образом, хотя неизмененная последовательность Dab2 (Leu-Val-Gly-Leu) была разрушена CTSB, она не расщепляла мутантную последовательность Dab2 (Leu-Val-Leu).
Во-вторых, результаты показали, что через 7 дней непрерывный TGF-бета? индуцированная лечением аутофагия и подавленные маркеры апоптоза.
Это было особенно примечательно, потому что эти условия способствуют химиорезистентности опухолевых клеток и метастазированию.
В-третьих, они обнаружили, что ингибирование или экспрессия CTSB мутантного Dab2 без сайта расщепления CTSB (i.е., мутант Leu-Val-Leu) приводил к зависящему от времени увеличению проапоптотических маркеров.
Когда TGF-бета был исключен, клетки, в которых сохранялся Dab2, подверглись гибели клеток. Эта серия экспериментов показывает не только то, как Dab2 модулируется CTSB, но также то, что он служит переключателем для регуляции аутофагии и апоптоза, индуцированных TGF-бета.
Еще одна серия экспериментов была предпринята, чтобы выяснить, как именно Dab2 действует, предотвращая аутофагию и способствуя апоптозу. Эти данные показывают, что Dab2 ингибирует аутофагию, индуцированную TGF-бета, блокируя взаимодействие Vps-Beclin-1, и способствует апоптозу, ослабляя взаимодействия ERK-Bim.
Наконец, команда использовала химиотерапевтический агент доксорубицин (DOXO), чтобы определить, может ли роль Dab2 в ингибировании аутофагии влиять на химиочувствительность опухолевых клеток. Они обнаружили, что клетки, в которых была сверхэкспрессирована CTSB, увеличивали выживаемость в присутствии DOXO.
Однако клетки с высокими уровнями Dab2 из-за ингибирования CTSB или экспрессии мутанта Dab2, устойчивого к CTSB, были более чувствительны к химиотерапии и претерпели апоптотические изменения. Таким образом, было показано, что Dab2 способствует гибели клеток, вызванной химиотерапевтическими препаратами, путем ослабления аутофагии, индуцированной лекарственными средствами.
Исследования опухолей in vivo на мышах также показали, что Dab2 усиливает опосредованную DOXO гибель клеток и ослабляет метастазирование опухолевых клеток.
Это прямое понимание молекулярных механизмов, поддерживающих выживание и смерть опухолевых клеток, имеет решающее значение для максимизации эффективности существующих химиотерапевтических агентов. «Это важно, потому что лекарств не так много», — объясняет Хоу. "Большая часть того, что мы используем сегодня, существует уже 20 или 30 лет из-за недостатка инвестиций в фундаментальную науку."
Следующими шагами команды являются исследования in vivo моделей комбинированной терапии с использованием DOXO и ингибитора CTSB, чтобы дополнительно осветить потенциал нацеливания на Dab2 как средство уменьшения рецидивов и метастазов опухоли.