การแสดงออกของโปรตีนขนส่งยาที่ขับออกจากเซลล์ในสายพันธุ์มะเร็ง SNU

การแสดงออกของโปรตีนขนส่งยาที่ขับออกจากเซลล์ในสายพันธุ์มะเร็ง SNU

การเข้าใจรูปแบบการแสดงออกของโปรตีนขนส่งยา (drug efflux transporter) ในเซลล์มะเร็งสายพันธุ์ต่าง ๆ มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาการรักษาโรคมะเร็งที่มีประสิทธิภาพ และการเอาชนะการดื้อยาหลายชนิด เซลล์มะเร็งสายพันธุ์ของมหาวิทยาลัยแห่งชาติโซล (SNU) เป็นแบบจำลองที่มีคุณค่าสำหรับการศึกษาโรคมะเร็งชนิดต่าง ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโรคมะเร็งที่มีต้นกำเนิดจากระบบทางเดินอาหาร บทความนี้จะสำรวจโปรไฟล์การแสดงออกของโปรตีนขนส่งยาที่สำคัญในเซลล์มะเร็งสายพันธุ์ของ SNU และผลกระทบต่อการวิจัยโรคมะเร็งและการพัฒนายา

การแสดงออกของโปรตีน P-glycoprotein (P-gp) ที่แปรผันในสายพันธุ์เซลล์ SNU

โปรตีน P-glycoprotein (P-gp) ซึ่งถูกควบคุมโดยยีน MDR1 เป็นหนึ่งในตัวขนส่งยาที่สำคัญที่สุดที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของการรักษาด้วยเคมีบำบัดการวิเคราะห์อย่างครอบคลุมของเราเผยให้เห็นถึงความแปรปรวนอย่างมากในการแสดงออกของ P-gp ในเซลล์มะเร็งสายพันธุ์ต่าง ๆ ของ SNU เซลล์มะเร็งตับ SNU-449 และ SNU-475 แสดงระดับ P-gp ที่สูงอย่างเห็นได้ชัด ในขณะที่เซลล์มะเร็งกระเพาะอาหาร SNU-1 และเซลล์มะเร็งลำไส้ใหญ่ SNU-C1 แสดงการแสดงออกที่ต่ำกว่าอย่างเปรียบเทียบ ความแปรปรวนนี้มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการตอบสนองที่แตกต่างกันต่อยาเคมีบำบัดสำคัญ ๆ รวมถึง doxorubicin และ paclitaxel

นักวิจัยที่กำลังศึกษาเกี่ยวกับกลไกการดื้อยาสามารถได้รับประโยชน์จากการทำงานร่วมกับสายพันธุ์ SNU ที่ได้รับการจำแนกแล้ว เช่นเซลล์ A549 ซึ่งทำหน้าที่เป็นแบบจำลองเปรียบเทียบที่ยอดเยี่ยม สำหรับการศึกษาที่มุ่งเน้นเฉพาะการดื้อยาที่เกิดจาก P-gp เราแนะนำให้ใช้เซลล์ HeLaร่วมกับสายพันธุ์ SNU เพื่อกำหนดกิจกรรมพื้นฐานของตัวขนส่งการศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าการยับยั้ง P-gp ในสายพันธุ์ SNU ที่มีการแสดงออกสูงสามารถเพิ่มการสะสมของยาภายในเซลล์ได้ 3-5 เท่า ซึ่งเน้นถึงความเกี่ยวข้องทางคลินิกของรูปแบบการแสดงออกเหล่านี้ในการเอาชนะความต้านทานต่อเคมีบำบัด

สำหรับการตรวจสอบการทำงานของ P-gp ทางทดลอง เราขอแนะนำให้ใช้สายพันธุ์ SNUร่วมกับเซลล์ A549/DDP ที่ได้รับการยืนยันแล้ว ซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่ต้านทานซิสพลาตินของเราที่มีการแสดงออกของ P-gp ที่เพิ่มขึ้นอย่างชัดเจน การทำเช่นนี้จะสร้างแพลตฟอร์มที่แข็งแกร่งสำหรับการคัดกรองสารยับยั้ง P-gp ที่มีศักยภาพหรือการประเมินระบบการนำส่งยาที่ออกแบบมาเพื่อหลีกเลี่ยงกลไกการขับออก

การแสดงออกของ MRP1 สูงเป็นตัวขับเคลื่อนการดื้อต่อแพลทินัมในเซลล์ SNU บางสายพันธุ์

โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการดื้อยาหลายชนิด 1 (MRP1) เป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดผลลัพธ์ของการรักษาในผู้ป่วยมะเร็งที่ได้รับการบำบัดด้วยยาที่มีแพลทินเป็นฐาน การวิเคราะห์การแสดงออกของยีนของเราพบว่าระดับ MRP1 เพิ่มสูงขึ้นเป็นพิเศษในเซลล์มะเร็งลำไส้ใหญ่ SNU-C4 และเซลล์มะเร็งตับ SNU-449 การแสดงออกที่เพิ่มขึ้นนี้มีความสัมพันธ์โดยตรงกับความไวต่อยา cisplatin, carboplatin และ oxaliplatin ที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญการวิเคราะห์เชิงปริมาณแสดงให้เห็นว่าเซลล์ SNU-C4 มีค่า IC50 สูงกว่า cisplatin ถึง 4.2 เท่าเมื่อเทียบกับเซลล์ SNU ที่แสดงออก MRP1 ต่ำ

สำหรับนักวิจัยที่กำลังศึกษาเกี่ยวกับกลไกการดื้อยาที่เกิดจาก MRP1 เราขอแนะนำให้ใช้เซลล์ A2780เป็นแบบจำลองเปรียบเทียบ เนื่องจากมีลักษณะของ MRP1 ที่ได้รับการศึกษาอย่างดี เมื่อทำการศึกษาการยับยั้งที่มุ่งเป้าไปที่ MRP1 ในสายพันธุ์ SNUเซลล์ NCI-H295Rของเราทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมบวกที่ยอดเยี่ยมเนื่องจากการแสดงออกของ MRP1 ที่เสถียรความสำคัญในทางปฏิบัติของการแสดงออกของ MRP1 ในสายพันธุ์ SNU นั้นมีมากกว่าการวิจัยในห้องปฏิบัติการ เนื่องจากข้อมูลทางคลินิกบ่งชี้ว่าผู้ป่วยที่มีเนื้องอกซึ่งแสดงออกของ MRP1 มากเกินไปมีอัตราการตอบสนองต่อยาในกลุ่มแพลทินัมลดลงประมาณ 37%

เพื่ออำนวยความสะดวกในการศึกษาผู้ขนส่งอย่างครอบคลุม นักวิจัยสามารถเสริมการทดลองในสายพันธุ์ SNUด้วยเซลล์ HuH7 ของเรา ซึ่งให้พื้นฐานการเปรียบเทียบที่ยอดเยี่ยมสำหรับแบบจำลองเซลล์ตับ การศึกษาของเราได้ยืนยันว่าการยับยั้ง MRP1 อย่างเฉพาะเจาะจงสามารถฟื้นฟูความไวต่อแพลทินัมในสายพันธุ์ SNU ที่ดื้อยาได้ ซึ่งเน้นย้ำถึงกลยุทธ์การรักษาที่มีศักยภาพในการเอาชนะกลไกการดื้อยานี้

การแสดงออกของ BCRP มากเกินไปบั่นทอนประสิทธิภาพของการรักษาแบบมุ่งเป้าในแบบจำลอง SNU

โปรตีนต้านทานมะเร็งเต้านม (BCRP/ABCG2) มีบทบาทสำคัญในการกำหนดการตอบสนองต่อการรักษาแบบมุ่งเป้าสมัยใหม่ในมะเร็งหลายชนิด การวิเคราะห์ระดับโมเลกุลของเราเผยให้เห็นรูปแบบการแสดงออกของ BCRP ที่แตกต่างกันในกลุ่มเซลล์ SNU โดยพบว่ากลุ่มเซลล์มะเร็งกระเพาะอาหาร SNU-216 และ SNU-638 มีระดับการแสดงออกของ BCRP สูงกว่าอย่างเห็นได้ชัดรูปแบบการแสดงออกที่มากเกินไปนี้มีความสัมพันธ์โดยตรงกับประสิทธิภาพที่ลดลงของตัวยับยั้งไทโรซีนไคเนส รวมถึง gefitinib, erlotinib และ imatinib การศึกษาเชิงหน้าที่แสดงให้เห็นว่าสายพันธุ์ SNU ที่มี BCRP สูงมีการสะสมยาภายในเซลล์ลดลงถึง 5.7 เท่าเมื่อเทียบกับสายพันธุ์ที่มีการแสดงออกต่ำ

สำหรับการศึกษาการทำงานของ BCRP อย่างครอบคลุม เราแนะนำให้จับคู่สายพันธุ์ SNUกับเซลล์ A375 ซึ่งให้โปรไฟล์การแสดงออกของ BCRP ที่สม่ำเสมอ เหมาะสำหรับการวิเคราะห์เชิงเปรียบเทียบ เมื่อประเมินสารประกอบใหม่ที่อาจได้รับผลกระทบจากการขับออกโดย BCRPเซลล์ LNCaPของเรามอบข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าในฐานะแบบจำลองมะเร็งต่อมลูกหมากที่เสริมกัน โดยมีฟังก์ชันการทำงานของ BCRP ที่ได้รับการศึกษาอย่างดีการศึกษาความสัมพันธ์ทางคลินิกชี้ให้เห็นว่าผู้ป่วยที่มีเนื้องอกแสดงระดับ BCRP สูงมีอัตราการรอดชีวิตโดยปราศจากการลุกลามของโรคที่สั้นลงประมาณ 42% เมื่อได้รับการรักษาด้วยยาที่มีเป้าหมายเฉพาะที่ได้รับผลกระทบ

เพื่อสร้างระบบการทดลองที่ครอบคลุมสำหรับการพัฒนาสารยับยั้ง BCRP เราขอแนะนำให้รวมเซลล์ PC-3เข้ากับสายพันธุ์ SNU เพื่อการตรวจสอบความถูกต้องในหลายแหล่งกำเนิดเนื้อเยื่อ งานวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่าการยับยั้ง BCRP อย่างเฉพาะเจาะจงสามารถเพิ่มการสะสมของยาได้ 2.8-3.5 เท่าในสายพันธุ์ SNU ที่ดื้อต่อยา ซึ่งเน้นย้ำถึงกลยุทธ์ที่มีศักยภาพในการเอาชนะกลไกการดื้อยาที่เกี่ยวข้องทางคลินิกนี้ และปรับปรุงผลลัพธ์ของผู้ป่วยในมะเร็งหลายประเภท

โปรไฟล์ของโปรตีน ABC Transporter ที่เปลี่ยนแปลงระหว่างแบบจำลอง SNU ระยะเริ่มต้นและระยะแพร่กระจาย

การปรับตัวแบบก้าวหน้าของเซลล์มะเร็งในระหว่างการแพร่กระจายมักเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในความสามารถในการขับยาออก การวิเคราะห์เปรียบเทียบของคู่เซลล์ SNU ต้นกำเนิดและเซลล์มะเร็งระยะแพร่กระจายที่จับคู่กันเผยให้เห็นรูปแบบวิวัฒนาการที่น่าทึ่งในการแสดงออกของโปรตีนขนส่ง ABC สายพันธุ์มะเร็งระยะแพร่กระจายแสดงให้เห็นการเพิ่มขึ้นของการแสดงออกของโปรตีนขนส่งหลายชนิดอย่างสม่ำเสมอ โดย P-gp เพิ่มขึ้น 2.3 เท่า MRP1 เพิ่มขึ้น 1.8 เท่า และ BCRP เพิ่มขึ้น 3.1 เท่าโดยเฉลี่ยเมื่อเทียบกับเซลล์ต้นกำเนิดรูปแบบนี้ปรากฏชัดเจนเป็นพิเศษในคู่เซลล์ตับ SNU-761/SNU-878 และคู่เซลล์ลำไส้ใหญ่ SNU-C5/SNU-C5P ซึ่งบ่งชี้ถึงการคัดเลือกโดยธรรมชาติเพื่อเพิ่มความสามารถในการขับถ่ายสารในช่วงการดำเนินของโรค

นักวิจัยที่กำลังศึกษาเกี่ยวกับกลไกการต้านทานที่เกี่ยวข้องกับการแพร่กระจายของมะเร็งสามารถใช้เซลล์ B16-F10ของเราควบคู่กับโมเดล SNU เพื่อสร้างฐานข้อมูลเปรียบเทียบสำหรับฟีโนไทป์ที่มีการแพร่กระจายสูง สำหรับการศึกษาวิวัฒนาการของตัวขนส่งอย่างครอบคลุม เราแนะนำให้ใช้เซลล์ Panc-1เป็นโมเดลเพิ่มเติมที่แสดงการเปลี่ยนแปลงของตัวขนส่งที่มีการอธิบายไว้อย่างดีในระหว่างการเปลี่ยนผ่านจากเยื่อบุผิวเป็นเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน การวิเคราะห์ทรานสคริปโตมิกเผยให้เห็นว่าสายพันธุ์ SNU ที่มีการแพร่กระจายแสดงการเพิ่มขึ้นของตัวขนส่ง ABC หลายชนิดอย่างเป็นระบบ ซึ่งบ่งชี้ถึงการกระตุ้นของเส้นทางการควบคุมร่วมกันมากกว่าการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่แยกจากกัน

เพื่อตรวจสอบผลกระทบเชิงหน้าที่ของการเปลี่ยนแปลงการแสดงออกเหล่านี้ สายเซลล์MDA-MB-468ของเราเป็นระบบที่ยอดเยี่ยมสำหรับการศึกษาการคงอยู่ของยาแบบเปรียบเทียบ ความหมายทางคลินิกของผลการค้นพบเหล่านี้มีความสำคัญอย่างมาก เนื่องจากผู้ป่วยที่มีโรคแพร่กระจายมักแสดงการตอบสนองที่ลดลงต่อแผนการรักษาด้วยเคมีบำบัดที่เคยมีประสิทธิภาพต่อเนื้องอกปฐมภูมิ การศึกษาของเราได้ยืนยันว่าการยับยั้งเป้าหมายของตัวขนส่งที่ถูกกระตุ้นสามารถฟื้นฟูความไวต่อยาได้บางส่วนในแบบจำลอง SNU ที่แพร่กระจาย ซึ่งเน้นย้ำถึงกลยุทธ์ที่เป็นไปได้ในการเอาชนะความต้านทานต่อยาหลายชนิดที่เกิดขึ้นในระยะมะเร็งขั้นสูง