БИОХИМИЯ, 2022, том 87, вып. 10, с. 1505–1513

УДК 57.085.23

Значимость экспрессии рецептора NOTCH1 для прогрессии карцином лёгкого и толстой кишки человека

© 2022 М.В. Васильева 1, Н.В. Хромова 1, Б.П. Копнин 1, В.Б. Дугина 2, П.Б. Копнин 1*pbkopnin@mail.ru

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии имени Н.Н. Блохина» Минздрава России, 115478 Москва, Россия

НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, 119992 Москва, Россия

Поступила в редакцию 16.06.2022
После доработки 26.08.2022
Принята к публикации 27.08.2022

DOI: 10.31857/S0320972522100153

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: рак лёгкого, колоректальный рак, сигнальный путь Notch, опухолевая прогрессия, пролиферация, инвазия, исследования на иммунодефицитных мышах.

Аннотация

Рак лёгкого и колоректальный рак являются одними из самых распространённых типов рака и характеризуются неблагоприятным прогнозом с относительно высокой вероятностью летального исхода. Одну из ключевых ролей в прогрессии данных типов злокачественных новообразований играют мутации генов, кодирующих компоненты основных внутри- и межклеточных сигнальных путей, в частности NOTCH1, продуктом которого является одноименный рецептор Notch1 сигнального пути Notch. Сигнальный путь Notch принимает участие в поддержании гомеостаза эпителия кишечника и структурно-функциональных элементов лёгких, поэтому неудивительно, что его конститутивная активность и гиперактивность, возникающая в результате соматических мутаций генов, продукты которых непосредственным образом задействованы в его запуске, может приводить к прогрессии указанных типов рака. Целью настоящего исследования являлось изучение влияния подавления экспрессии NOTCH1 на фенотип, характеристики и Notch-зависимые сигнальные пути клеток карцином лёгкого А549 и толстой кишки НСТ116 человека. Для подавления экспрессии NOTCH1 методом РНК-интерференции была выбрана наиболее эффективная последовательность миРНК из нескольких вариантов, отобранных по результатам биоинформатического анализа, и получены соответствующие клеточные сублинии, А549 и НСТ116. Исследование основных биологических характеристик данных сублиний in vitro показало, что подавление экспрессии NOTCH1 приводит к снижению темпов клеточной пролиферации, способности к колониеобразованию в адгезивных условиях и миграционной активности в камере Бойдена. ПЦР‑анализ выявил достоверное снижение экспрессии некоторых целевых генов сигнального пути Notch, потенциально вовлечённых в механизмы формирования и поддержания более инвазивного и злокачественного фенотипа клеток. Эксперименты in vivo на иммунодефицитных бестимусных самках мышей линии Balb/c nu/nu подтвердили полученные результаты in vitro: подавление экспрессии NOTCH1 приводило к снижению темпов роста подкожных ксенографтов, сформированных клетками исследуемых сублиний. Таким образом, ингибирование экспрессии гена, кодирующего рецептор Notch1, потенциально приводит к снижению злокачественных характеристик клеток карцином лёгкого и толстой кишки человека.

Сноски

* Адресат для корреспонденции.

Финансирование

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 20-15-00321).

Вклад авторов

М.В. Васильева – анализ литературных данных, получение экспериментальных данных, написание текста статьи; Н.В. Хромова – получение экспериментальных данных; Б.П. Копнин – статистическая обработка данных; В.Б. Дугина – получение экспериментальных данных; П.Б. Копнин – разработка концепции исследования, получение экспериментальных данных, написание текста статьи.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Соблюдение этических норм

Протокол исследования на животных одобрен комитетом по биомедицинской этике ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России. Исследование выполнено в соответствии с этическими нормами обращения с животными, принятыми Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для исследовательских и иных научных целей.

Список литературы

1. Kopan, R., and Ilagan, M. X. (2009) The canonical Notch signaling pathway: unfolding the activation mechanism, Cell, 137, 216-233, doi: 10.1016/j.cell.2009.03.045.

2. Radtke, F., Clevers, H., and Riccio, O. (2006) From gut homeostasis to cancer, Curr. Mol. Med., 6, 275-289, doi: 10.2174/156652406776894527.

3. Xu, K., Moghal, N., and Egan, S. E. (2012) Notch signaling in lung development and disease, Adv. Exp. Med. Biol., 727, 89-98, doi: 10.1007/978-1-4614-0899-4_7.

4. Salon, C., Lantuejoul, S., Eymin, B., Gazzeri, S., Brambilla, C., et al. (2005) The E-cadherin-beta-catenin complex and its implication in lung cancer progression and prognosis, Future Oncol., 1, 649-660, doi: 10.2217/14796694.1.5.649.

5. Yang, G., Zhou, R., Guo, X., Yan, C., Lei, J., et al. (2021) Structural basis of γ-secretase inhibition and modulation by small molecule drugs, Cell, 184, 521-533, doi: 10.1016/j.cell.2020.11.049.

6. Pandya, K., Meeke, K., Clementz, A. G., Rogowski, A., Roberts, J., et al. (2011) Targeting both Notch and ErbB-2 signalling pathways is required for prevention of ErbB-2-positive breast tumour recurrence, Br. J. Cancer, 105, 796-806, doi: 10.1038/bjc.2011.321.

7. Van Es, J. H., van Gijn, M. E., Riccio, O., van den Born, M., Vooijs, M., et al. (2005) Notch/gamma-secretase inhibition turns proliferative cells in intestinal crypts and adenomas into goblet cells, Nature, 435, 959-963, doi: 10.1038/nature03659.

8. Krop, I., Demuth, T., Guthrie, T., Wen, P. Y., Mason, W. P., et al. (2012) Phase I pharmacologic and pharmacodynamic study of the gamma secretase (Notch) inhibitor MK-0752 in adult patients with advanced solid tumors, J. Clin. Oncol., 30, 2307-2313, doi: 10.1200/JCO.2011.39.1540.

9. Dumortier, A., Durham, A. D., Piazza, M. D., Vauclair, S., Koch, U., et al. (2010) Atopic dermatitis-like disease and associated lethal myeloproliferative disorder arise from loss of Notch signaling in the murine skin, PLoS One, 5, e9258, doi: 10.1371/journal.pone.0009258.

10. Messersmith, W. A., Shapiro, G. I., Cleary, J. M., Jimeno, A., Dasari, A., et al. (2015) A Phase I, dose-finding study in patients with advanced solid malignancies of the oral γ-secretase inhibitor PF-03084014, Clin. Cancer Res., 21, 60-67, doi: 10.1158/1078-0432.CCR-14-0607.

11. Greife, A., Jankowiak, S., Steinbring, J., Nikpour, P., Niegisch, G., et al. (2014) Canonical Notch signalling is inactive in urothelial carcinoma, BMC Cancer, 14, 628, doi: 10.1186/1471-2407-14-628.

12. Maraver, A., Fernandez-Marcos, P. J., Cash, T. P., Mendez-Pertuz, M., Duenas, M., et al. (2015) NOTCH pathway inactivation promotes bladder cancer progression, J. Clin. Invest., 125, 824-830, doi: 10.1172/JCI78185.

13. Rampias, T., Vgenopoulou, P., Avgeris, M., Polyzos, A., Stravodimos, K., et al. (2014) A new tumor suppressor role for the Notch pathway in bladder cancer, Nat. Med., 20, 1199-1205, doi: 10.1038/nm.3678.