由于缺乏靶向性药物,微管相关蛋白靶点在癌症治疗中的治疗潜力在很大程度上是一个未开发的研究领域。以色列特拉维夫大学的Sushmita Chatterjee和一个研究纳米医学、材料科学、纳米技术和生物学的研究小组研究了这种材料的治疗能力细胞骨架相关蛋白迄今为止缩写为CKAP5。这种蛋白质与微管查特吉和他的同事们通过短干扰RNA (siRNA)研究基因的分子生物学机制,将CKAP5包封在脂质纳米颗粒中用于体内递送。
研究人员筛选了20种固体癌细胞系相对于基因沉默来鉴定高反应耐药卵巢癌有丝分裂纺锤体动力学显著耗竭的细胞系用于有效的实验性癌症治疗。该团队在一个卵巢癌模型中展示了治疗潜力,沉默的ckap5脂质纳米颗粒治疗动物的存活率为80%。这项研究发表在科学的进步。
这些结果强调了感兴趣的基因作为研究遗传不稳定卵巢癌的治疗靶点的重要性,以进一步阐明其作用机制。
治疗卵巢癌的新策略
卵巢癌是一种常见的死亡原因,约占4.7%癌症死亡率在女性中。主要的治疗程序包括肿瘤的最大手术切除,其次是新辅助化疗与药物联合。虽然60%-80%的患者首先对化疗有反应,但约80%-85%的患者会产生化疗耐药性。因此,人们一直在寻找新疗法治疗卵巢癌。科学家们探索了几种针对特定受体的药物尽管这些努力并没有对卵巢癌患者产生有效的效果。
许多化疗药物探索癌细胞细胞周期机制中的缺陷,以阻止周期通过有丝分裂抑制。然而,现有的靶向有丝分裂的化疗药物不区分健康和恶性细胞系,导致严重的副作用。因此,挑战在于确定与癌细胞有丝分裂相关的分子靶标。
微管相关蛋白(MAPs)
细胞有丝分裂是一个有吸引力的目标,有效地治疗各种癌症形式,其中microtubule-associated蛋白质(map)协助细胞维持细胞动力学的稳定性。其中一种蛋白是细胞骨架相关蛋白5 (CKAP5),它在多种细胞中广泛表达,调节人类细胞中微管的动态。
在这项工作中,Chatterjee及其团队筛选了CKAP5沉默在实体癌细胞系和正常非癌上皮细胞系中的作用,作为阴性对照。高遗传不稳定性的细胞对CKAP5缺失选择性敏感,而耐药卵巢癌细胞系对细胞干预表现出更高的敏感性,这表明该基因在遗传不稳定的卵巢癌细胞系中是一个有希望的治疗靶点。
在癌细胞系中沉默rna介导的CKAP5下调具有高敏感性
CKAP5在多种癌细胞中的表达仍有待证实。研究人员首先在一组实体癌细胞系(包括卵巢癌、结直肠癌、肺癌和头颈癌)中研究了该基因在转录水平上的表达,同时作为阴性对照检查了其在非癌细胞系中的表达。该团队使用sirna封装的脂质纳米颗粒,通过微流体混合形成,来创建均匀大小的结构,并通过低温电子显微镜。
在测试的细胞系中,他们注意到有8种细胞系对CKAP5沉默具有抗性,包括正常或健康的细胞系,这意味着正常细胞对CKAP5基因下调没有反应。所有卵巢癌细胞系对基因沉默均敏感;因此,该团队专门探索了这一谱系,以进行进一步的研究。虽然研究小组下调了所有细胞系中感兴趣的基因,但只有具有高度遗传不稳定性的特定癌细胞易受CKAP5缺失的影响。
CKAP5下调的机制:卵巢癌细胞周期阻滞和纺锤体缺陷
癌症生物学家研究了CKAP5下调介导的细胞死亡机制,通过开发一种凋亡试验,使用碘化丙啶-膜联蛋白V染色。他们注意到转染沉默后细胞凋亡(细胞死亡)基因通过脂质载体进入感兴趣的细胞系。CKAP5耗竭对纺锤体损伤的反应显示,阻滞的细胞显著增加中期,与对照细胞系和未经处理的细胞相比。该过程涉及多中心纺锤体形成、细胞周期抑制和凋亡,并伴有纺锤体检查点基因上调。
该团队研究了另外两种卵巢癌细胞系的细胞周期抑制,以显示其行为的相似性,以表明细胞活力的抑制。当他们将这些结果与非癌性正常上皮细胞系进行比较时,它们的活力和细胞周期状态未受影响。虽然所有敏感的癌细胞系对CKAP5基因敲低的反应都增加了凋亡细胞死亡,但也有无反应的癌细胞系没有发生凋亡细胞死亡。
研究人员检查了基因沉默细胞系中细胞凋亡的机制,以了解细胞的命运。由于沉默基因是通过脂质载体转移的,他们还研究了脂质纳米颗粒在肝脏、脾脏和肿瘤组织中的生物分布荧光活化细胞分选方法。
基因敲除动物模型中异种移植肿瘤的生长和存活率的提高
在将转基因细胞系植入小鼠体内以监测肿瘤生长后,研究小组在动物模型中测试了治疗性基因沉默的效果。植入8天后,他们将小鼠随机分为治疗组、对照组和未治疗组。在给药几次后,他们通过荧光和发光成像在体内研究了肿瘤生长的动力学。治疗后动物模型牺牲后,采集肿瘤组织进行体内沉默效率测试,并进行组织解剖评估。正如预期的那样,与对照组相比,携带沉默基因的动物的基因表达大大减少,这表明实验成功。
前景
几十年来,科学家们一直以细胞周期为目标,探索癌症治疗方法,以克服与癌细胞相关的染色体异常和遗传缺陷。目前,微管蛋白靶向药物是抗有丝分裂药物的前沿。然而,研究人员迫切需要探索新的有丝分裂靶向药物。通过这种方式,Sushmita Chatterjee和他的同事展示了细胞骨架相关蛋白(CKAP5)基因通过影响微管蛋白功能在有丝分裂纺锤体组装中发挥重要作用。它的抑制作用可以在治疗遗传不稳定的卵巢癌细胞中发挥关键作用。
研究结果强调了癌细胞对CKAP5的易感性。由于卵巢癌是晚期诊断,因此研究沉默CKAP5在晚期卵巢癌转移中的可能性,对治疗其他转移和定位于卵巢的癌症具有重要意义腹腔内腔包括胰腺癌、肝癌和结肠直肠癌。
更多信息:Sushmita Chatterjee等,CKAP5的治疗性基因沉默导致遗传不稳定癌细胞的致命性,科学的进步(2023)。DOI: 10.1126 / sciadv.ade4800
Deborah K. Armstrong等,腹腔注射顺铂和紫杉醇治疗卵巢癌,新英格兰医学杂志(2006)。DOI: 10.1056 / NEJMoa052985
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引用:癌症治疗:基因不稳定癌细胞中细胞骨架相关蛋白5的基因沉默(2023,April 19)
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