Межклеточные взаимодействия и развитие гормональной резистентности клеток рака молочной железы

Основная задача работы – исследование роли межклеточных взаимодействий в развитии гормональной резистентности злокачественных опухолей, в частности опухолей молочной железы. Около 70 % опухолей молочной железы сохраняют рецепторы эстрогенов (ER) – основную мишень при действии гормональных препаратов на опухолевые клетки, однако эффективность гормонотерапии во многом ограничена развитием резистентности, приводящей к формированию эстрогеннезависимого фенотипа клеток. Различают врожденную и приобретенную гормональную резистентность рака молочной железы (РМЖ) (под последней подразумевают резистентность к гормональным препаратам, развившуюся в процессе терапии). В обоих случаях снижение гормональной зависимости может быть обусловлено как уменьшением содержания ER, так и рядом других факторов, среди которых нарушение баланса между белками-активаторами и супрессорами ER, лиганднезависимая активация ER, а также стимуляция сигнальных путей, идущих в обход ER и поддерживающих тем самым рост опухоли в отсутствие эстрогенов. Вместе с тем практически не исследована роль межклеточных взаимодействий в развитии гормональной резистентности опухолевых клеток. В отдельных работах отмечается участие межклеточных взаимодействий в реализации гормонального ответа опухолевых клеток, однако значение этого механизма для развития гормональной резистентности остается неясным.

Мы предположили, что межклеточные взаимодействия могут влиять на формирование резистентного фенотипа клеток, в частности совместный рост гормоночувствительных и резистентных клеток может стимулировать распространение гормональной резистентности и на чувствительные клетки за счет продукции специфических факторов и их воздействия на соседние клетки либо паракринным путем, либо через собственно межклеточные контакты. На моделях клеток эстрогензависимого РМЖ MCF-7 и резистентной субпопуляции MCF-7 / T, полученной путем длительного культивирования клеток MCF-7 с антиэстрогеном тамоксифеном, исследована возможность изменения гормональной чувствительности этих клеток при кокультивировании in vitro. Предварительно гормонорезистентные клетки MCF-7 / Т были трансфицированы плазмидой, содержащей зеленый флуо- ресцентный белок (green fluorescent protein, GFP), что позволило в дальнейшем отличить их от родительских клеток MCF-7. Мы показали, что кокультивирования этих двух линий в течение 10 сут достаточно для развития частичной резистентности к тамоксифену у родительских клеток MCF-7. Примечательно, что уровень гормональной чувствительности резистентных клеток MCF-7 / Т / GFP+ в этих условиях оставался по-прежнему низким. Далее было продемонстрировано, что к аналогичному развитию гормональной резистентности приводит добавление к родительским клеткам MCF-7 препаратов экзосом, полученных от резистентных клеток MCF-7 / Т / GFP+ (но не от родительских клеток), что свидетельствует о непосредственном участии экзосом в формировании гормональной резистентности. Клонирование полученных подобным образом резистентных клеток показало, что вновь приобретенный резистентный фенотип сохраняется на протяжении не менее 80 сут культивирования, иными словами является практически необратимым.

В целом мы рассматриваем полученные результаты как свидетельство возможного участия межклеточных взаимодействий в реализации гормонального ответа и развитии гормональной резистентности, что открывает новые подходы в поиске мишеней для таргетной терапии опухолей молочной железы

1. Jensen E.V., DeSombre E.R. Estrogenreceptor interaction. Science 1973;182(4108):126–34.

2. Красильников М.А. Современные подходы к изучению механизма эстрогеннезависимого роста опухолей молочной железы. Вопросы онкологии 2004; 50(4):399–405. [Krasilnikov M.A. Stateof-art approaches to studying of the mechanism of estrogen-independent growth of breast tumors. Voprosy onkologii = Oncology Issues 2004;50(4):399–405. (In Russ.)].

3. Clarke R., Liu M.C., Bouker K.B. et al. Antiestrogen resistance in breast cancer and the role of estrogen receptor signaling. Oncogene 2003;22(47):7316–39.

4. Lee M., Lee C.S., Tan P.H. Hormone receptor expression in breast cancer: postanalytical issues. J Clin Pathol 2013; 66(6):478–84.

5. Normanno N., Di Maio M., De Maio E. et al. Mechanisms of endocrine resistance and novel therapeutic strategies in breast cancer. Endocr Relat Cancer 2005;12(4):721–47.

6. Jordan V.C. Targeting antihormone resistance in breast cancer: a simple solution. Ann Oncol 2003;14(7):969–70.

7. Jalava P., Kuopio T., Huovinen R. et al. Immunohistochemical staining of estrogen and progesterone receptors: aspects for evaluating positivity and defining the cutpoints. Anticancer Res 2005;25(3c): 2535–42.

8. Берштейн Л.М. Современная эндокринология гормонозависимых опухолей. Вопросы онкологии 2002; 48(4):496–504. [Berstein L.M. Modern endocrinology of hormone-dependent tumors. Voprosy onkologii = Oncology Issues 2002;48(4):496–504. (In Russ.)].

9. Красильников М.А. Сигнальные пути, регулируемые фосфатидилинозит 3-киназой, и их значение для роста, выживаемости и злокачественной трансформации клеток. Биохимия 2000;65(1):68–78. [Krasilnikov M.A. Signal paths regulated with phosphatidylinosit-3-kinase and their significance for growth, survival, and malignant transformation of cells. Biokhimiya = Biochemistry 2000;65(1): 68–78. (In Russ.)].

10. Kurebayashi J. Endocrine-resistant breast cancer: underlying mechanisms and strategies for overcoming resistance. Breast Cancer 2003;10(2):112–9.

11. Roop R.P., Ma C.X. Endocrine resistance in breast cancer: molecular pathways and rational development of targeted therapies. Future Oncol 2012;8(3):273–92.

12. Красильников М.А., Щербаков А.М. Сигнальные пути, регулируемые эстрогенами, и их роль в опухолевой прогрессии: новые факты и направления поиска. Успехи молекулярной онкологии 2014;1:18–26.[Krasilnikov M.A., Shcherbakov A.M. Signal paths regulated with estrogens and their role in tumor progression: new facts and directions of search. Uspekhi molekulyarnoy onkologii = Advanses of Molecular Oncology 2014;1:18–26. (In Russ.)].

13. Oshima A. Structure and closure of connexin gap junction channels. FEBS Lett 2014;588(8):1230–7.

14. El-Saghir J.A., El-Habre E.T., El-Sabban M.E., Talhouk R.S. Connexins: a junctional crossroad to breast cancer. Int J Dev Biol 2011;55(7–9):773–80.

15. Rameshwar P. Potential novel targets in breast cancer. Curr Pharm Biotechnol 2009;10(2):148–53.

16. Taipale J., Beachy P.A. The Hedgehog and Wnt signalling pathways in cancer. Nature 2001;411(6835):349–54.

17. Adjei A.A., Hidalgo M. Intracellular signal transduction pathway proteins as targets for cancer therapy. J Clin Oncol 2005;23:5386–403.

18. Niepel M., Hafner M., Pace E.A. et al. Analysis of growth factor signaling in genetically diverse breast cancer lines. BMC Biol 2014;12:20.

19. Kohlhapp F.J., Mitra A.K., Lengyel E., Peter M.E. MicroRNAs as mediators and communicators between cancer cells and the tumor microenvironment. Oncogene 2015;13.

20. Falcone G., Felsani A., D’Agnano I. Signaling by exosomal microRNAs in cancer. J Exp Clin Cancer Res 2015; 34:32.

21. Squadrito M.L., Baer C., Burdet F. et al. Endogenous RNAs modulate microRNA sorting to exosomes and transfer to acceptor cells. Cell Rep 2014;8(5): 1432–46.

22. Taylor D.D., Gercel-Taylor C. MicroRNA signatures of tumor-derived exosomes as diagnostic biomarkers of ovarian cancer. Gynecol Oncol 2008;110(1):13–21.

23. Corcoran C., Rani S., O’Brien K. et al. Docetaxel-resistance in prostate cancer: evaluating associated phenotypic changes and potential for resistance transfer via exosomes. PLoS One 2012;7(12).

24. Lv M.M., Zhu X.Y., Chen W.X. et al. Exosomes mediate drug resistance transfer in MCF-7 breast cancer cells and a probable mechanism is delivery of P-glycoprotein. Tumour Biol 2014;35(11):10773–9.

25. Harris D.A., Patel S.H., Gucek M. et al. Exosomes released from breast cancer carcinomas stimulate cell movement. PLoS One 2015;10(3).

26. Bonifacino J.S., Dasso M., Harford J.B. et al. Current Protocols in Cell Biology. John Wiley & Sons, 2004. 3178 p.

27. Scherbakov A.M., Stefanova L.B., Sorokin D.V. et al Snail/beta-catenin signaling protects breast cancer cells from hypoxia attack. Exp Cell Res 2013;319(20):3150–9.