กลไกการดื้อยาเคมีในเซลล์มะเร็งรังไข่ SK-OV-3

การดื้อยาเคมียังคงเป็นอุปสรรคหลักในการรักษาโรคมะเร็งรังไข่ระยะลุกลามให้ประสบความสำเร็จ โดยผู้ป่วยส่วนใหญ่จะพัฒนาการดื้อยาต่อยาเคมีที่มีแพลทินัมเป็นฐานในที่สุด แม้ว่าจะตอบสนองต่อการรักษาในระยะแรกก็ตาม ที่ Cytion เราเข้าใจดีว่าการอธิบายกลไกระดับโมเลกุลที่อยู่เบื้องหลังการดื้อยานี้เป็นสิ่งสำคัญในการพัฒนากลยุทธ์เพื่อเอาชนะความล้มเหลวในการรักษา เซลล์ SK-OV-3 ซึ่งมีลักษณะการดื้อยาแพลทินัมโดยธรรมชาติ เป็นแบบจำลองชั้นเยี่ยมสำหรับการศึกษาการดื้อยาเคมีและระบุแนวทางการรักษาเพื่อฟื้นฟูความไวต่อยา

ประเด็นสำคัญ

• เซลล์ SK-OV-3 แสดงความต้านทานต่อเคมีบำบัดหลายปัจจัย ซึ่งเกี่ยวข้องกับการขับยาออก การซ่อมแซมดีเอ็นเอ และการหลีกเลี่ยงการตายของเซลล์แบบอะพอพโทซิส
• การแสดงออกของโปรตีน ABC transporter มากเกินไปช่วยกำจัดสารเคมีบำบัดออกจากเซลล์อย่างแข็งขัน
• ความสามารถในการซ่อมแซมความเสียหายของดีเอ็นเอที่เพิ่มขึ้นช่วยให้รอดชีวิตหลังจากการถูกทำลายทางพันธุกรรม
• การส่งสัญญาณเพื่อความอยู่รอดผ่านเส้นทาง PI3K/AKT และ NF-κB ส่งเสริมการอยู่รอดจากการรักษาด้วยเคมีบำบัด
• กลยุทธ์แบบผสมผสานที่มุ่งเป้าไปที่กลไกการดื้อยาสามารถฟื้นฟูความไวต่อยาได้

พื้นฐานระดับโมเลกุลของความต้านทานต่อแพลทินัมในเซลล์มะเร็งรังไข่ SK-OV-3

เซลล์ SK-OV-3 แสดงความต้านทานโดยธรรมชาติต่อซิสพลาตินและคาร์โบพลาติน ซึ่งเป็นยาเคมีบำบัดหลักในการรักษามะเร็งรังไข่ ลักษณะความต้านทานนี้เกิดจากหลายปัจจัย โดยเกิดจากการเปลี่ยนแปลงพร้อมกันในกระบวนการขนส่งยา การตอบสนองต่อความเสียหายของดีเอ็นเอ และเส้นทางการส่งสัญญาณการตายของเซลล์

เซลล์ SK-OV-3ของเรา(300342)แสดงค่า IC50 สำหรับซิสพลาตินสูงกว่าเซลล์มะเร็งรังไข่ที่ไวต่อแพลทินประมาณ 5-10 เท่า ซึ่งให้แบบจำลองที่แข็งแกร่งสำหรับการศึกษาวิธีการต้านทานและการคัดกรองสารที่เพิ่มความไวต่อยา

การสูญเสีย p53 ที่ทำงานได้ในเซลล์ SK-OV-3 จะกำจัดตัวกลางสำคัญที่กระตุ้นการตายของเซลล์จากการเสียหายของดีเอ็นเอ เมื่อไม่มีการหยุดวงจรเซลล์และการส่งสัญญาณการตายที่ขึ้นอยู่กับ p53 เซลล์สามารถอยู่รอดและเพิ่มจำนวนได้แม้ว่าจะมีการสะสมความเสียหายของดีเอ็นเอจากสารแพลทินัม สถานะ p53-null นี้ยังส่งผลต่อการตอบสนองต่อการรักษาอื่นๆ อีกมากมาย และควรพิจารณาเมื่อตีความข้อมูลการตอบสนองต่อยา

การขับถ่ายยาและการสะสมลดลง

ตัวขนส่ง ATP-binding cassette (ABC) ทำหน้าที่ส่งออกสารเคมีบำบัดออกจากเซลล์อย่างแข็งขัน ทำให้ความเข้มข้นของยาภายในเซลล์ลดลงต่ำกว่าขีดจำกัดที่ทำให้เกิดพิษต่อเซลล์ เซลล์ SK-OV-3 แสดงออกของตัวขนส่ง ABC หลายชนิดซึ่งมีส่วนทำให้เกิดลักษณะต้านทานต่อยาของพวกมัน

โปรตีน P-glycoprotein (P-gp, MDR1, ABCB1) เป็นปั๊มขับยาต้นแบบที่ขนส่งสารตั้งต้นหลากหลายชนิด รวมถึง taxanes และ anthracyclines แม้ว่าสารกลุ่มแพลทินัมจะไม่ใช่สารตั้งต้นของ P-gp แบบดั้งเดิม แต่ตัวขนส่งที่เกี่ยวข้องกับความต้านทานอื่นๆ เช่น MRP2 (ABCC2) สามารถส่งออกสารประกอบแพลทินัม-กลูตาไธโอนได้

การทดสอบการสะสมของยาโดยใช้สารตั้งต้นเรืองแสงหรือสารประกอบที่ติดฉลากด้วยสารกัมมันตรังสีสามารถวัดผลกระทบของการขับออกของยาต่อระดับยาภายในเซลล์ได้ การวัดด้วยโฟลไซโตเมทรีร่วมกับสาร calcein-AM หรือ rhodamine 123 ให้ผลการอ่านการทำงานของ P-gp ได้โดยตรง การลดลงของการสะสมของยาแพลทินัมที่วัดด้วยสเปกโทรสโกปีการดูดกลืนแสงอะตอมมีความสัมพันธ์กับความรุนแรงของการดื้อยา

ตัวยับยั้ง ABC transporter สามารถฟื้นฟูความไวต่อยาได้โดยการยับยั้งการขับถ่ายออกนอกเซลล์ ตัวยับยั้งรุ่นแรก เช่น เวราพาไมล์ และไซโคลสปอริน เอ ได้แสดงให้เห็นถึงแนวคิดที่เป็นไปได้ ในขณะที่สารรุ่นใหม่ที่มีความจำเพาะสูงขึ้นและลดความเป็นพิษกำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนาเพื่อนำไปใช้ในทางคลินิก

ความสามารถในการซ่อมแซมความเสียหายของดีเอ็นเอที่เพิ่มขึ้น

ตัวแทนแพลตตินัมออกฤทธิ์ทำลายเซลล์โดยหลักผ่านการสร้างสารประกอบที่ติดกับดีเอ็นเอ ซึ่งขัดขวางกระบวนการจำลองและถอดรหัสดีเอ็นเอ เซลล์ที่มีความสามารถเพิ่มขึ้นในการรับรู้และซ่อมแซมความเสียหายเหล่านี้สามารถอยู่รอดหลังการได้รับเคมีบำบัด ซึ่งโดยปกติจะเป็นอันตรายถึงชีวิตต่อเซลล์ที่ขาดกลไกซ่อมแซม

การซ่อมแซมดีเอ็นเอด้วยการตัดนิวคลีโอไทด์ (Nucleotide excision repair หรือ NER) ทำหน้าที่กำจัดสารประกอบที่ติดกับดีเอ็นเอที่มีขนาดใหญ่ รวมถึงการเชื่อมต่อระหว่างสายดีเอ็นเอที่เกิดจากแพลทินัม ERCC1 ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของ NER แสดงการเพิ่มขึ้นของการแสดงออกในเซลล์ SK-OV-3 และมีความสัมพันธ์กับความต้านทานต่อยาแพลทินัม การลดการแสดงออกของ ERCC1 ทำให้เซลล์ที่ดื้อยามีความไวต่อยาแพลทินัมมากขึ้น ซึ่งยืนยันกลไกนี้

การซ่อมแซมด้วยวิธีโฮโมโลกัสรีคอมบิเนชัน (HR) ทำหน้าที่ซ่อมแซมการขาดหายของสายดีเอ็นเอคู่และการเกิดพันธะไขว้ระหว่างสายดีเอ็นเอ ต่างจากมะเร็งรังไข่ที่มีการกลายพันธุ์ BRCA ซึ่งขาดความสามารถในการซ่อมแซมด้วย HR เซลล์ SK-OV-3 ยังคงรักษาความสามารถในการซ่อมแซมด้วย HR ไว้ได้ ทำให้สามารถซ่อมแซมความเสียหายที่เกิดจากแพลทินัมได้ ความสามารถในการซ่อมแซมด้วย HR นี้ แม้จะส่งผลให้เกิดความต้านทานต่อยา แต่สามารถเป็นเป้าหมายในการรักษาโดยใช้ยายับยั้ง PARP ซึ่งสร้างภาวะสังหารเทียมในบริบทที่ขาด HR

ตัวบ่งชี้การตอบสนองต่อความเสียหายของ DNA รวมถึง γH2AX (H2AX ที่ถูกฟอสโฟรีเลต) ให้ข้อมูลเกี่ยวกับการเหนี่ยวนำความเสียหายและพลวัตของการซ่อมแซม เซลล์ SK-OV-3 แสดงการสลายตัวของโฟกัส γH2AX อย่างรวดเร็วหลังการรักษาด้วยแพลทินัม ซึ่งสะท้อนถึงความสามารถในการซ่อมแซมที่มีประสิทธิภาพ

การหลบเลี่ยงการตายของเซลล์แบบอะพอพโทซิสและการส่งสัญญาณเพื่อส่งเสริมการอยู่รอด

แม้เมื่อมีความเสียหายของดีเอ็นเอสะสม เซลล์มะเร็งยังคงต้องดำเนินโปรแกรมการตายของเซลล์ (apoptosis) เพื่อตาย เซลล์ SK-OV-3 แสดงการเปลี่ยนแปลงหลายประการที่ขัดขวางการดำเนินกระบวนการ apoptosis ทำให้สามารถอยู่รอดได้แม้มีความเสียหายของเซลล์

โปรตีนในตระกูล BCL-2 ควบคุมวิถีการตายของเซลล์แบบภายใน SK-OV-3 เซลล์มีการแสดงออกของสมาชิกที่ต่อต้านการตายของเซลล์เกินปกติ รวมถึง BCL-2 และ BCL-XL ในขณะที่แสดงระดับของโปรตีน BH3-only ที่ส่งเสริมการตายของเซลล์ลดลง ความไม่สมดุลนี้ป้องกันการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ไมโทคอนเดรียชั้นนอก (MOMP) และการปล่อยไซโตโครม c ซึ่งเป็นการขัดขวางการกระตุ้นของกระบวนการแคสเพส

เส้นทาง PI3K/AKT ให้สัญญาณส่งเสริมการอยู่รอดที่ทรงพลังในเซลล์ SK-OV-3 การกระตุ้น AKT อย่างต่อเนื่องจะฟอสโฟรีเลตและทำให้โปรตีนที่ส่งเสริมการตายของเซลล์รวมถึงโปรตีน BAD และ FOXO transcription factors หมดฤทธิ์ ยับยั้ง PI3K จะทำให้เซลล์ SK-OV-3 ไวต่อเคมีบำบัดโดยการลดสัญญาณการอยู่รอดนี้

การเพิ่มจำนวนของ HER2 ในเซลล์ SK-OV-3 กระตุ้นการเปิดใช้งานของทั้งเส้นทาง PI3K/AKT และ MAPK การรักษาที่มุ่งเป้าไปที่ HER2 รวมถึง trastuzumab และ lapatinib แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพในแบบจำลอง SK-OV-3 และเสริมฤทธิ์กับเคมีบำบัดเมื่อใช้ร่วมกัน

กลยุทธ์ในการเอาชนะการต่อต้าน

การบำบัดแบบผสมผสานอย่างมีเหตุผลที่มุ่งเป้าไปที่กลไกการต้านทานเฉพาะสามารถฟื้นฟูความไวต่อเคมีบำบัดในเซลล์ SK-OV-3 ได้ การระบุกลไกการต้านทานที่เด่นในบริบทที่กำหนดช่วยในการเลือกสารเสริมความไวที่เหมาะสม

BH3 mimetics รวมถึง venetoclax และ navitoclax ออกฤทธิ์โดยตรงต่อโปรตีนในตระกูล BCL-2 ที่ต้านการตายของเซลล์ (anti-apoptotic) โดยลดเกณฑ์การเกิดการตายของเซลล์ (apoptotic threshold) การผสมผสานกับเคมีบำบัดที่ใช้แพลทินัมหรือแทกเซนแสดงให้เห็นถึงการทำงานร่วมกันอย่างมีประสิทธิภาพในแบบจำลอง SK-OV-3 โดยช่วยให้การตายของเซลล์เกิดขึ้นได้

ตัวยับยั้งเส้นทาง PI3K/AKT ยับยั้งสัญญาณส่งเสริมการอยู่รอดและเพิ่มการตายของเซลล์ที่เกิดจากการรักษาด้วยเคมีบำบัด มีตัวยับยั้ง PI3K หลายชนิดที่กำลังอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาทางคลินิกสำหรับมะเร็งรังไข่ โดยกลยุทธ์การผสมผสานแสดงให้เห็นถึงแนวโน้มที่ดี

ผลิตภัณฑ์ที่แนะนำสำหรับการวิจัยความต้านทานต่อเคมีบำบัด:

• เซลล์ SK-OV-3 (300342)- แบบจำลองมะเร็งรังไข่ที่ดื้อต่อแพลทินัม
• DMEM น้ำตาลกลูโคสสูง (820300a)- สารอาหารเพาะเลี้ยงมาตรฐาน
• น้ำยาแช่แข็ง CM-ACF (800650)- น้ำยาแช่แข็งสำหรับการเก็บรักษาเซลล์