Диссертация (1097599), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Уровни экспрессии генов при действии трастузумаба (Tr),пертузумаба (Per) и их комбинации (Com) на рост опухоли SKOV3ксенотрансплантатной мыши. Цветом показаны изменения экспрессии (log2)по сравнению с контролем для генов со статистически значимым уровнемизменения (p<0.05). полученные в результате10000 транскрипт.статистического анализа130Рис.
5-3. Экспрессия генов в результате действия трастузумаба (A),пертузумаба (B) и их комбинации (C) в образцах опухоли, измеренная на 4 деньпосле трансплантации (Sim et al., British J. Cancer. Res. 2012). (B) и (C) Экспрессия генов, находящихся под управлением сигнальных путей PI3K/AKT (B)и Ras/RAF/ERK (C) при действии лекарства и их комбинации. Результатыизмерений уровней мРНК представлены в виде диаграмм «уровень экспрессии –р-значение».131Для объяснения возрастания экспрессии ErbB3 гена в результатеингибированияследующийсигналаpAKTмеханизм,биоинформационногоприоснованныйанализаидействиинатрастузумабарезультатахгенетическойрегуляциипредложенпроведенноговPI3K/AKTсигнальной системе.
Как показали результаты анализе, при действиитрастузумаба происходит возрастание экспрессии FOXO1 гена, кодирующегофактор транскрипции FOXO. Также было обнаружено возрастание генов,которые находятся под управлением фактор транскрипции FOXO: CDKN1A,CDKN2A, MYC, TXNRD1, GPX, CACNA1C, APOC1, DUSP5, PIK3C, ErbB2 иErbB3, а также гена FOXO1, кодирующего сам фактор транскрипции (Рис. 5-2).Таким образом, в результате ингибирования pAKT сигнала при действиитрастузумаба происходит увеличение концентрации фактора транскрипцииFOXO, что приводит к возрастанию экспрессии ErbB3 гена. Механизм активациифактора транскрипции FOXO в результате действия трастузумаба приведен наРис. 5-4.
Согласно данному механизму pAKT фосфорилирует фактортранскрипции FOXO, что приводит к его деградации и уменьшению егоконцентрации в клеточном ядре (Roy, Srivastava, & Shankar, 2010). Приингибировании pAKT возрастает концентрация нефосфорилированного факторатранскрипцииFOXO,чтоприводитувеличениютранскрипциигенов,находящихся под его управление, в частности, генов ERBB2 и ERBB3.
Такжебыло обнаружено, что pERK также может фосфорилировать FOXO аналогичноpAKT ингибирование pERK может индуцировать накопление FOXO в ядре иактивацию транскрипции ERBB3 гена (Roy et al., 2010)(Roy et al., 2010)(Roy etal., 2010)(Roy et al., 2010).Таким образом, действие ЛП трастузумаба, которое направлено наингибирование сигнала пролиферации раковых клеток с повышенным уровнемэкспрессии ErbB2 рецепторов, приводит к репрограммированию рецепторной132системы и активации компенсаторного механизма. В результатеРис. 5-4.
Схема активации фактора транскрипции FOXO при ингибированииpAKT и pERK.репрограммирования увеличивается экспрессия ErbB3 рецепторов в раковыеклетках, изначально экспрессирующих в основном ErbB2 рецепторы. При этомсигнал ErbB3/ErbB2 рецепторов компенсирует сигнал ErbB2/ErbB2 рецепторов,подавленный в результате действии трастузумаба. Отметим, что трастузумабэффективно ингибирует лиганд-независимую гомодимеризацию рецепторовErbB2/ErbB2 и не влияет на лиганд-зависимую гетеродимеризацию рецепторовErbB2/ErbB2.
Данный механизм репрограммирования рецепторной системы133является одним из механизмов приобретённой резистентности к лекарствам,ингибирующих клеточные сигнальные пути. Следующая глава посвященаобсуждению результатов моделирования данного механизма возникновениярезистентности к действию трастузумаба и разработке методов ее преодоленияпутем комбинационной терапии.5.2.
Репрограммированиесигнальныхсетейпридействиилекарственных препаратов и их комбинацийРазработанная модель RAS/MEK/ERK и PI3K/AKT сигнальных путей былаприменена для исследования влияния репрограммирования рецепторных сетейна действия трастузумаба, пертузумаба и их комбинаций в клетках ракаяичников SKOV3 с высокой экспрессией ErbB2 рецепторов. В модели учтено,что повышенная концентрации ErbB2 рецепторов в клетках приводит кспонтанной гомодимеризации ErbB2 рецепторов и активации Ras/Raf/ERK иPI3K/AKT сигнальных путей в отсутствии рецепторных лигандов.
В моделитакже учтен низкий уровень экспрессии ErbB3 и ErbB4 (Nagumo et al., 2009) вSKOV3 клетках, что приводит к слабому рецепторному сигналу пригетеродимеризации ErbB3 и ErbB4 рецепторов. В данном расчете не был учтенвкладEGFRрецепторов,т.к.экспериментальнобылопоказанаихнезначительная роль в пролиферации раковых клеток с высоким уровнемэкспрессии ErbB2 рецепторов (Lee-Hoeflich et al., 2008).Полученные результаты моделирования показали, что ингибирующеедействия трастузумаба, пертузумаба и их комбинации на активацию pAKT иpERK сигналов существенно зависят от соотношения концентраций ErbB2 иErbB3 рецепторов в клетке ErbB3/ErbB2 (Рис. 5-5).
Как показали расчеты, принизком соотношении ErbB3/ErbB2 (высокий уровень ErbB2 рецепторов)134трастузумаб оказывает существенное ингибирующее действие на pERK сигналза счет ингибирования лиганд-независиьлй гомодимеризации ErbB2/ErbB2рецепторов (Рис. 5-5А). При возрастании экспрессии ErbB3 рецепторов егодействиенаpERKсигналослабеваетзасчетактивациисигнала,формирующегося при ErbB3/ErbB2 гетеродимеризации. Также в расчетах быловыявлено отсутствие действия трастузумаба на pAKT сигнал. Этот эффектсвязан со слабой активацией PI3K/AKT сигнального пути по сравнению сактивацией RAS/MEK/ERK пути при гомодимеризации ErbB2/ErbB2 рецепторовв SKOV3 клетках, что обусловлено отсутствием фосфо-сайтов ErbB2 рецепторовдля прямого связывания и активации p85 сигнальной субъединицы PI3K (Schulzeet al., 2005).
Активация pAKT сигнал в модели происходит в основном за счетErbB3/ErbB2 рецепторов и фосфорилирования ErbB3 фосфо-сайтов, являющиесяместами связывания p85 субъединицу PI3K (Schulze et al., 2005).Рис. 5-5. Результаты расчетов действия трастузумаба (A), пертузумаба (B)и их комбинации (C) на уровни pAKT (красные линии) и pERK (черные линии)сигналов в зависимости от отношения концентраций ErbB3 (HER3) и ErbB3(HER2) рецепторов в клетке, ErbB3/ ErbB2.Результаты расчетов показали, что пертузумаб в отличие от трастузумабаоказывает слабое ингибирующее действие на pERK сигнал при низкихсоотношениях ErbB2/ErbB2 рецепторов и ингибирует до 70% pERK сигнала приувеличении экспрессии ErbB3 рецепторов (Рис. 5-5В).
Пертузумаб такжеэффективно ингибирует pAKT сигнал в широкой области соотношениях135ErbB2/ErbB2 рецепторов.С целью проверки полученных зависимостей ингибирующего действияпертузумаба и трастузумаба от соотношения уровней экспрессии ErbB3/ErbB2рецепторовбылопроведеносравнениетеоретическихрезультатовсэкспериментальными данными для концентраций pAKT и pERK, измереннымина клетках в срезах SKOV3 ксенотрансплантатной опухоли (Sims et al., 2012)(Рис. 5-6A,B). Для оценки отношения концентрации рецепторов ErbB3/ErbB2 врасчете были использованы экспериментальные данные по измерениюконцентраций фосфорилированных рецепторов ErbB3 и ErbB2 в образцахопухоли(Faratianetal.,2011).Результатысравненияпоказалиудовлетворительное согласие теоретических и экспериментальных данных (Рис.5-6A,B).На основе результатов проведенных расчетов и биоинформационногоанализа был предложен следующий механизм потери чувствительности SKOV3ксенотрансплантатной опухоли к действию трастузумаба.
На начальной стадиивоздействия трастузумаб оказывает эффективное ингибирующее действие наSKOV3 клетки с высоким уровнем экспрессии ErbB2 за счет ингибированиясигнала пролиферации pERK. При этом происходит активация факторатранскрипции FOXO и возрастание экспрессии гена ErbB3, что приводит кувеличению концентрации клеточных рецепторов ErbB3. Связывание ErbB3 сErbB2 рецепторами вызывает дополнительное активирование как ERK, так иAKT, что компенсирует ингибирующее действие трастузумаба.С целью преодоления приобретенной резистентности SKOV3 клетки кдействию трастузумаба в результате репрограмирования рецепторной системыбылорассмотреносовместноедействиетрастузумабаипертузумаба.Проведенные расчеты действия двух ингибиторов показало, что комбинациядвух ЛП проявляет высокую эффективность по отношению к ингибированиюpERK как при высокой экспрессии ErbB2 рецепторов (низкое отношение136Рис.
5-6. Сравнение результатов расчетов ингибирующего действиятрастузумаба, пертузумаба и их комбинации на pAKT и pERK сигналы сэкспериментальными данными, полученными в клетках с различным уровнемэкспрессии ErbB2 и ErbB3 рецепторов. A, B – Сравнение теоретическихданных (белые столбцы) для pAKT и pERK при соотношении HER3/HER2=0.6с in vivo экспериментальными данными (синие столбцы) для измерений,сделанных в образцах опухоли SKOV3 ксенотрансплантатных мышей (Sims etal., 2012).
C, D - Сравнение при соотношении ErbB3/ErbB2 =0.1 (столбцы скраснойграницей)и1(столбцыссинейграницей)сinvitroэкспериментальными данными для pAKT (C) and pERK (D) для MCF7 (красныестолбцы) клеток и MCF7-HER2-18 клеток с повышенной экспрессией HER2рецепторов (синие столбцы) (Hu, 2011; Hu et al., 2013).ErbB3/ErbB2),такиприповышеннойэкспрессииErbB3рецепторов(ErbB3/ErbB20.6) (Рис. 5-5С). Это связан с эффективным ингибированиемpERK трастузумабом при низких соотношениях ErbB3/ErbB2, когда основной137вклад в активацию дает гомодимеризация ErbB2/ErbB2 рецепторов, иингибированиемErbB3/ErbB2,pERKкогдапетрузумабомвозрастаетвкладприповышенномсоотношениигетеродимеризацииErbB3/ErbB2рецепторов в результате увеличения концентрации ErbB2 рецепторов.Сравнение полученных результатов с экспериментальными данными дляконцентрацийpAKTиpERK,измеренныминасрезахSKOV3ксенотрансплантатной опухоли (Sims et al., 2012), приведено на Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
