Автореферат (1097598), страница 8
Текст из файла (страница 8)
При этомэкспрессия ErbB3 рецепторов является биомаркером эффективного действия пертузумаба вкомбинации [20].27Рис. 16. Сравнение результатов расчетов ингибирующего действия трастузумаба,пертузумаба и их комбинации на pAKT и pERK сигналы с экспериментальными данными,полученными в клетках с различным уровнем экспрессии HER2 и HER3 рецепторов. A, B– сравнение теоретических данных (белые столбцы) для pAKT и pERK при соотношенииHER3/HER2=0.6 с in vivo экспериментальными данными (синие столбцы) для измерений,сделанных в образцах опухоли SKOV3 ксенотрансплантатных мышей.
C, D - Сравнениепри соотношении HER3/HER2=0.1 (столбцы с красной границей) и 1 (столбцы с синейграницей) с in vitro экспериментальными данными для pAKT (C) and pERK (D) для MCF7(красные столбцы) клеток и MCF7-HER2-18 клеток с повышенной экспрессией HER2рецепторов (синие столбцы) [20].В шестой главе представлены результаты применения разработанной моделисигнальных систем к исследованию эффективности действия одиночных и комбинированныхингибиторов протеин-киназ в PI3K/AKT/mTOR/S6K1 сигнальном пути раковых клетках.Рассмотрены ответы сигнальной сети на действия следующих ЛП: ингибитора комплексаmTOR1, рапамицина; ингибитора киназы PI3K, LY294002; и ингибитора двойного действия,BEZ- 235, ингибирующего комплексы mTOR1,2 и PI3K киназу (Рис.
1). Проведеноисследование действия указанных ингибиторов для двух линий раковых клеток яичников:PE04 и A2780 с точечными мутациями и делецией участка PTEN гена.Методами компьютерного моделирования установлено, что действие ингибиторовкиназ определяется наличием отрицательных обратных связей в PI3K/AKT/mTOR/S6K1сигнальном пути. Одна из ООС реализуется за счет активации S6K1 киназы, котораяингибирует киназу mTOR2, что ведет к подавлению рAKT(Ser437) сигнала (Рис. 1). Другаяпетля ООС также формируется за счет активации S6K1 киназы, которая фосфорилируетсубстрат инсулинового рецептора, IRS1, являющийся белком-адаптером, который связываетсяс фосфо-сайтом ErbB2,3 рецепторов и активирует p85 субъединицу PI3 киназы.Фосфорилирование IRS1 приводит к его диссоциации от ErbB2/3 рецепторов и деградации,что вызывает ослабление сигнала в PI3K/AKT/mTOR/S6K1 сигнальном пути и образованиепетли ОСС pS6K1-IRS1-PI3K (Рис.
1).28Результаты расчетов активации PI3K/AKT/mTOR/S6K1 сигнального пути и действиярапамицина на основные сигнальные белки в PE04 и A2780 клетках показали, что активацииpAKT в A2780 клетках более чем в 1.5 раза превышает активность pAKT в клетках PE04. Этосвязано с частичной потерей активности фосфатазы PTEN при мутации гена PTEN в A2780клетках, что ведет к повышению концентрации pAKT за счет аккумуляции PIP3 в этих клетках.Рис.
17. Возрастание pAKT сигнала при действии ингибитора mTOR1 киназы, рапамицина(Rap) в PE04 (А) и A2780 (Б) раковых клетках яичников. Линии 1 и 2 соответствуютрасчетам в отсутствии и присутствии рапамицина, соответственно. Точки –экспериментальные данные, полученные при активации PE04 и A2780 клеток 1 нМ HRG ипри ингибировании 200 нМ рапамицина.Анализ результатов расчетов также показал, что ингибирование mTOR1 комплексарапамицином вызывает существенное ингибирование двух основных его субстратов S6K1 и4EBP1, которое приводит к подавлению трансляции белков в раковых клетках PE04 и A2780.Вместе с тем обнаружено, что рапамицин оказывает активирующее действие на рAKT сигнал(Рис.
17). Это эффект связан с подавлением отрицательных обратных связей ppS6K1-mTOR2AKT и ppS6K1-IRS1-PI3K в результате ингибирования pS6K1 сигнала, вызывает существенноеповышение уровня pAKT при действии рапамицина.В работе также исследовано действие АТР-конкурентного комбинированногоингибитора PI3K и mTOR1,2 киназ, BEZ-235, в PE04 и A2780 клетках. Как показали расчеты,действие BEZ-235 соединяет в себе основные свойства ингибиторов mTOR1 и PI3K. BEZ-235оказывает существенное ингибирующее действие на основные субстраты mTOR1 комплекса:S6K1 и 4EBP1. При его действии не происходит дополнительной активации AKT сигнала,механизмы которой обсуждались выше. Ингибирование PI3K (Kd=1.6 нМ) и комплекса mTOR2(Kd=0.56 нМ) при действии BEZ-235 предотвращает активацию AKT и приводит кэффективному подавлению pAKT сигнала.С целью исследования связи между действием лекарственных препаратов насигнальные пути и рост клеточных популяций раковых клеток был проведен анализэкспериментальных данных по ингибированию роста PE04 и A2780 клеток (Рис.
18А).Согласно результатам анализа экспериментальных данных, полученных коллабораторамипроекта в Центре Исследования Рака Эдинбургского Университета, клетки A2780 обладаютболее высокой скоростью роста по сравнению с PE04 клетками (0.79 1/сут. и 0.27 1/сут). Этосвязано с частичной потерей активности PTEN гена в A2780 клетках, что приводит кповышенной активности AKT, S6K1 и 4E-BP1 киназ, которые подавляют апоптоз клеток и29активируют трансляции многих белков, повышая тем самым скорость пролиферацию клеток.Для оценки влияния данных лекарств на скорость роста PE04 и A2780 клеток были проведенырасчеты относительного изменения скорости роста клеток = (0 − )/0 , где 0 и скорости роста клеток в отсутствии и присутствии ЛП.
Расчеты покали, что относительныеизменение рост клеток при действии данных лекарства на PE04 и A2780 клетки различаютсянесущественно (Рис. 18Б). Анализ экспериментальных результатов также показал, чтоингибитор двойного действия BEZ-235 оказывает наибольший ингибирующий эффект на росткак PE04, так и A2780 клеток по сравнению с другими рассмотренными ингибиторами.Рис. 18. Результаты анализа экспериментальных результатов по ингибированию ростаклеток (А) и относительного изменения скорости роста (Б) в популяции PE04 и A2780опухолевых клеток при действии ЛП, рапамицина, L294002 и BEZ235.Учитывая высокую степень резистентности многих линий раковых клеток крапамицину в работе анализируется предложенные в клинических исследованиях биомаркерычувствительности к данному ЛП, такие как дополнительная активация AKT и мутации PTENгена.
Исходя из полученных экспериментальных данных (Рис. 18), можно заключить, что, хотяA2780 клетки с PTEN мутацией проявляют повышенную чувствительность к рапамицину (90%ингибирование роста клеточной популяции) по сравнению с PE04 клетками (30%),относительная степень ингибирования скорости роста, , в этих клеточных линиях почтиодинакова (50% и 57% для PE04 и A2780 клеток, соответственно). Также показано, чтодополнительная активация AKT при полной делеции PTEN гена не может служитьбиомаркером эффективности рапамицина, т.к.
указанная активация исчезает при полнойпотере активности PTEN.Также в работе проанализировано влияние ингибирования различных сигнальныхбелков на подавлении роста раковых клеток. Учитывая, что mTOR1 ингибитор, рапамицин,приводит не к ингибированию, а к дополнительной активации рAKT сигнала в PE04 и A2780клетках, в работе делается вывод, что основным механизмом ингибирования роста популяцийPE04 и A2780 опухолевых клеток является подавление активации субстратов mTOR1 киназы,S6K1 и 4E-BP1, которые регулирует процессы трансляции многих белков, обеспечивающихпролиферацию клеток. Ингибитор двойного действия BEZ-235 оказывает наибольшийингибирующий эффект за счет ингибирования S6K1 и 4E-BP1 киназ и подавлениядополнительной активации AKT в результате ингибирования PI3K киназы.В седьмой главе приводятся результаты моделирования клеточной системы регуляцииантиокислительного ответа клетки при действии ингибиторов клеточных рецепторов.
Цель30работы заключалась в исследовании влияния ингибирования выходных сигналов pAKT иpERK на антиокислительную систему (АОС) клетки, которая находится под контролемфактора транскрипции NRF2. В рамках разработанной модели учтено, что киназа pERKактивирует фактора транскрипции, что вызывает увеличению экспрессии NRF2 (см. главу 4).Возрастание pAKT сигнала, в свою очередь, приводит к подавлению деградации NRF2 за счетинактивации киназы GSK3 при ее фосфорилировании киназой pAKT. Этот процесс ведет кнакоплению NRF2 в ядре клетки (Рис. 1). При ингибировании pAKT и pERK сигналов врезультате действия ингибиторов клеточных рецепторов происходит понижение уровня NRF2и, как следствие, снижение активности антиокислительной системы клетки, что приводит квозрастанию концентрации активного кислорода и перекиси водорода H2O2 в клетке.
С цельюисследования механизма регуляции антиокислительного (АО) ответа раковых клеток надействие ингибиторов клеточных рецепторов была развита модель NRF2-сигнальной системы,контролирующей АО ответ в клеточных линиях рака яичников.Рис. 19. Схема модели NRF2-KEAP-зависимой сигнальной системы, контролирующейокислительно-восстановительный баланс клетки.Развитая модель включает в себя 3 системы: сенсорную, генетическую иантиокислительную системы, которые связаны между собой отрицательными обратнымисвязями регуляции (Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
