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

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

2 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.

Текст статьи

Сноски

* Адресат для корреспонденции.

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.

Финансирование

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

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.