Резистентные к вемурафениб у клетки меланомы приобретают свойства мезенхимальных стволовых клеток

Введение. Мутация в онкогене BRAF приводит к конститутивной активации BRAF-киназы и обеспечивает независимость пролиферации клеток меланомы от присутствия лиганда. Ингибиторы BRAF-киназы заметно увеличивают общую выживаемость больных метастатической меланомой, однако у половины больных через 6—8 мес приема препарата наступает резистентность.

Цель исследования — получение культуры клеток меланомы из опухолей больных, которые перестали отвечать на терапию вемурафенибом, а также изучение механизмов, вовлеченных в возникновение этой резистентности.

Материалы и методы. Были использованы двухмерное культивирование опухолевых клеток, включая получение культуры клеток из опухолевого материала больных, иммуноцитохимический анализ, иммунофлуоресцентный анализ, полимеразная цепная реакция в реальном времени, модели дифференцировки клеток.

Результаты. Из опухолевого материала больных меланомой кожи с мутацией BRAFV600E, резистентной к вемурафенибу, были получены 2 клеточные линии меланомы — Mel Ki и Mel F1702. Клетки имели типичную для меланом веретеноподобную форму. Значения IC50 для Mel Ki и Mel F1702 составляли 4,7 и 6,3 мкМ вемурафениба соответственно. Экспрессия раково-тестикулярных антигенов практически отсутствовала в обеих линиях клеток. Иммунофенотипический профиль клеток выявил высокую экспрессию маркеров мезенхимальных стволовых клеток, таких как CD90, CD105 и CD44. Обе клеточные линии меланомы обладали способностью дифференцироваться in vitro в остеобластподобные и адипоцитподобные клетки.

Заключение. Полученные результаты указывают на фенотипическую транзицию резистентных к вемурафенибу клеток меланомы в мезенхимальноподобные стволовые клетки.

1. Trotter M.J. Melanoma margin assessment. Clin Lab Med 2011;31(2): 289–300. DOI: 10.1016/j.cll.2011.03.006.

2. Millet A., Martin A.R., Ronco C. et al. metastatic melanoma: insights into the evolution of the treatments and future challenges. Med Res Rev 2017;37(1):98– 148. DOI: 10.1002/med.21404.

3. Davies H., Bignell G.R., Cox C. et al. Mutations of the BRAF gene in human cancer. Nature 2002;417(6892):949–54. DOI: 10.1038/nature00766.

4. Long G.V., Menzies A.M., Nagrial A.M. et al. Prognostic and clinicopathologic associations of oncogenic braf in metastatic melanoma. J Clin Oncol 2011;29(10):1239–46. DOI: 10.1200/JCO.2010.32.4327.

5. Flaherty K.T., Puzanov I., Kim K.B. et al. Inhibition of mutated, activated BRAF in metastatic melanoma. N Engl J Med 2010;363(9):809–19. DOI: 10.1056/NEJMoa1002011.

6. Zhang Y., Weinberg R.A. Epithelial-tomesenchymal transition in cancer: complexity and opportunities. Front Med 2018;12(4):361–73. DOI: 10.1007/s11684-018-0656-6.

7. Škovierová H., Okajčeková T., Strnádel J. et al. Molecular regulation of epithelialtomesenchymal transition in tumorigenesis. Int J Mol Med 2017;41(3):1187–200. DOI: 10.3892/ijmm.2017.3320.

8. Yan S., Holderness B.M., Li Z. et al. Epithelial-mesenchymal expression phenotype of primary melanoma and matched metastases and relationship with overall survival. Anticancer Res 2016;36(12):6449–56. DOI: 10.21873/anticanres.11243.

9. Ryabaya O.O., Tsyganova I.V., Sidorova T.A. et al. Effect of B-RAFV600 activating gene mutations on the ability of melanoma cells to autophagy. Soft Ttissue Sarcoma and Skin Cancer (Russ) 2013;3:68–72.

10. Mikhailova I.N., Lukashina M.I., Baryshnikov A.Yu. et al. Melanoma cell lines as the basis for antitumor vaccine preparation. Vest Ross Akad Med Nauk 2005;7:37–40.

11. Garbe C., Eigentler T.K. Vemurafenib. Recent Results Cancer Res 2018;211:77– 89. DOI: 10.1007/978-3-319-91442-8_6.

12. Nakamura M., Tokura Y. Epithelialmesenchymal transition in the skin. J Dermatol Sci 2011;61(1):7–13. DOI: 10.1016/j.jdermsci.2010.11.015.

13. Li F.Z., Dhillon A.S., Anderson R.L. et al. Phenotype switching in melanoma: implications for progression and therapy. Front Oncol 2015;5:31. DOI: 10.3389/fonc.2015.00031.

14. Whitehurst A.W. Cause and consequence of cancer/testis antigen activation in cancer. Annu Rev Pharmacol Toxicol 2014;54:251–72. DOI: 10.1146/annurevpharmtox011112-140326.

15. Hermes N., Kewitz S., Staege M.S. Preferentially expressed antigen in melanoma (PRAME) and the PRAME family of leucine-rich repeat proteins. Curr Cancer Drug Targets 2016;16(5):400–14. DOI: 10.2174/1568009616666151222151818.

16. Svobodová S., Browning J., MacGregor D. et al. Cancer-testis antigen expression in primary cutaneous melanoma has independent prognostic value comparable to that of Breslow thickness, ulceration and mitotic rate. Eur J Cancer 2001;47(3):460–9. DOI: 10.1016/j.ejca.2010.09.042.

17. Girouard S.D., Murphy G.F. Melanoma stem cells: not rare, but well done. Lab Invest 2011;91(5):647–64. DOI: 10.1038/labinvest.2011.50.

18. Weishaupt C., Munoz K.N., Buzney E. et al. T-cell distribution and adhesion receptor expression in metastatic melanoma. Clin Cancer Res 2007;13(9): 2549–56. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-06-2450.

19. Lv F.J., Tuan R.S., Cheung K.M. et al. Concise review: the surface markers and identity of human mesenchymal stem cells. Stem Cells 2014;32(6):1408–19. DOI: 10.1002/stem.1681.

20. Bollag G., Tsai J., Zhang J. et al. Vemurafenib: the first drug approved for BRAF-mutant cancer. Nat Rev Drug Dis 2012;11(11):873–86. DOI: 10.1038/nrd3847.

21. Caramel J., Papadogeorgakis E., Hill L. et al. A switch in the expression of embryonic EMT-inducers drives the development of malignant melanoma. Cancer Cell 2013;24(4):466–80. DOI: 10.1016/j.ccr.2013.08.018.

22. Nettersheim D., Arndt I., Sharma R. et al. The cancer/testis-antigen PRAME supports the pluripotency network and represses somatic and germ cell differentiation programs in seminomas. Br J Cancer 2016;115(4):454–64. DOI: 10.1038/bjc.2016.187.

23. Reagan M.R., Kaplan D.L. Concise review: Mesenchymal stem cell tumor‑homing: detection methods in disease model systems. Stem Cell 2011;29(6):920–7. DOI: 10.1002/stem.645.

24. Sviatoha V., Tani E., Kleina R. et al. Immunohistochemical analysis of the S100A1, S100B, CD44 and Bcl-2 antigens and the rate of cell proliferation assessed by Ki-67 antibody in benign and malignant melanocytic tumours. Melanoma Res 2010;20(2):118–25. DOI: 10.1097/CMR.0b013e3283350554.

25. Herrera-Molina R., Valdivia A., Kong M. et al. Thy-1-interacting molecules and cellular signaling in cis and trans. Int Rev Cell Mol Biol 2013;306:163–216. DOI: 10.1016/B978-0-12-407695-2.00004-4.

26. Salgado K.B., Toscani N.V., Silva L.L. et al. Immunoexpression of endoglin in brain metastasis secondary to malignant melanoma: evaluation of angiogenesis and comparison with brain metastasis secondary to breast and lung carcinomas. Clin Exp Metastasis 2007;24(6):403–10. DOI: 10.1007/s10585-007-9077-7.

27. Garulli C., Kalogris C., Pietrella L. et al. Dorsomorphin reverses the mesenchymal phenotype of breast cancer initiating cells by inhibition of bone morphogenetic protein signaling. Cell Signa l 2014;26(2):352–62. DOI: 10.1016/j.cellsig.2013.11.022.

28. Pavon L.F., Sibov T.T., de Oliveira R.C. et al. Mesenchymal stem cell-like properties of CD133 glioblastoma initiating cells. Oncotarget 2016;7(26):40546–57. DOI: 10.18632/oncotarget.9658.

29. Dhillon S. dabrafenib plus trametinib: a review in advanced melanoma with a BRAF (V600) mutation. Target Oncol 2016;11(3):417–28. DOI: 10.1007/s11523-016-0443-8.

30. Nazarian R., Shi H., Wang Q. et al. Melanomas acquire resistance to BRAF(V600E) inhibition by RTK or N-RAS upregulation. Nature 2010;4:973–7.

31. Jiang C.C., Lai F., Thorne R.F. et al. MEK-Independent Survival of BRAFV600E Melanoma Cells Selected for Resistance to Apoptosis Induced by the RAF Inhibitor PLX4720. Clin Cancer Res 2010;17(4):721–30.

32. Corcoran R.B., Dias-Santagata D., Bergethon K. et al. BRAF gene amplification can promote acquired resistance to MEK inhibitors in cancer cells harboring the BRAF V600E mutation. Sci Signal 2010;3(149):ra84. DOI: 10.1126/scisignal.2001148.

33. Nathanson K.L., Martin A.M., Wubbenhorst B. et al. Tumor genetic analyses of patients with metastatic melanoma treated with the BRAF inhibitor dabrafenib (GSK2118436). Clin Cancer Res 2013;19(17):4868–78. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-13-0827.

34. Wagle N., Emery C., Berger M.F. et al. Dissecting therapeutic resistance to RAF inhibition in melanoma by tumor genomic profiling. J Clin Oncol 2011;29(22):3085–96. DOI: 10.1200/JCO.2010.33.2312.