Изменения экспрессии генов-регуляторов апоптоза как фактор развития химиорезистентности сарком мягких тканей

Введение. Активное использование высокотоксичной химиотерапии в лечении сарком мягких тканей определяет необходимость поиска критериев и маркеров хеморезистентности пациентов к проводимой терапии.
Цель исследования – изучение взаимосвязи резистентности опухолевых клеток к химиотерапии и уровня экспрессии белков-регуляторов апоптоза (PUMA, PMAIP-1, PIDD-1, AIFM-2, Bax, GADD45a) в первичных культурах сарком мягких тканей.
Материалы и методы. Для получения первичных культур сарком мягких тканей использовалось ферментативное выделение, для определения клеточной гибели – резазуриновый тест. Экспрессия генов оценена с помощью полимеразной цепной реакции в реальном времени, количество белка – методом иммуноблоттинга.
Результаты. Получены 73 первичные культуры сарком мягких тканей, для которых с помощью резазуринового теста на цитотоксичность определена хемочувствительность к доксорубицину, ифосфамиду, доцетакселу, гемцитабину, пазопанибу и их комбинациям. Обнаружены положительные связи экспрессии гена AIFM-2 с резистентностью к пазопанибу, доксорубицину и его комбинации с ифосфамидом в липосаркомах, синовиальных и недифференцированных плеоморфных саркомах. Кроме того, выявлена ассоциация экспрессии генов Bax, PUMA, PMAIP-1, GADD45a и PIDD-1 с резистентностью к исследуемым препаратам в различных нозологических подгруппах сарком. Результаты исследования количества белка показали, что недифференцированные плеоморфные и синовиальные саркомы с низким содержанием GADD45a наиболее резистентны к исследуемым препаратам. липосаркомы с высокой экспрессией Bax чувствительнее к доцетакселу и гемцитабину, в то время как синовиальные саркомы с высокой экспрессией Bax – к доксорубицину и ифосфамиду, но не к доцетакселу и гемцитабину.
Заключение. Полученные данные свидетельствуют о взаимосвязи активности исследуемых генов-регуляторов апоптоза и резистентности к препаратам, применяемым в терапии сарком мягких тканей.

1. Злокачественные новообразования в России в 2018 году (заболеваемость и смертность). Под ред. А.Д. Каприна, В.В. Старинского, Г.В. Петрова. М.: МНИОИ им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, 2019.

2. Sbaraglia M., Bellan E., Dei Tos A.P. The 2020 WHO classification of soft tissue tumours: news and perspectives. Pathologica 2021;113(2):70–84. DOI: 10.32074/1591-951x-213

3. Judson I., Verweij J., Gelderblom H. et al. Doxorubicin alone versus intensified doxorubicin plus ifosfamide for first-line treatment of advanced or metastatic soft-tissue sarcoma: a randomised controlled phase 3 trial. Lancet Oncol 2014;15(4):415–23. DOI: 10.1016/s1470-2045(14)70063-4

4. Neophytou C.M., Trougakos I.P., Erin N., Papageorgis P. Apoptosis deregulation and the development of cancer multi-drug resistance. Cancers 2021;13(17):4363. DOI: 10.3390/cancers13174363

5. Hanahan D. Hallmarks of cancer: new dimensions. Cancer Discov 2022;12(1):31–46. DOI: 10.1158/2159-8290.Cd-21-1059

6. Kirilin E.M., Fetisov T.I., Moiseeva N.I. et al. Soft tissue sarcoma study: association of genetic alterations in the apoptosis pathways with chemoresistance to doxorubicin. Cancers 2022;14(7):1796. DOI: 10.3390/cancers14071796

7. Comprehensive and integrated genomic characterization of adult soft tissue sarcomas. Cell 2017;171(4):950–65.e928. DOI: 10.1016/j.cell.2017.10.014

8. Peña-Blanco A., García-Sáez A.J. Bax, Bak and beyond – mitochondrial performance in apoptosis. FEBS J 2018;285(3):416–31. DOI: 10.1111/febs.14186

9. Weiler E.S., Szabo T.G., Garcia-Carpio I., Villunger A. PIDD1 in cell cycle control, sterile inflammation and cell death. Biochem Soc Trans 2022;50(2):813–24. DOI: 10.1042/bst20211186

10. Tan J.H., Cao R.C., Zhou L. et al. ATF6 aggravates acinar cell apoptosis and injury by regulating p53/AIFM2 transcription in Severe Acute Pancreatitis. Theranostics 2020;10(18):8298–314. DOI: 10.7150/thno.46934

11. Huang Y., Liu N., Liu J. et al. Mutant p53 drives cancer chemotherapy resistance due to loss of function on activating transcription of PUMA. Cell Cycle 2019;18(24):3442–55. DOI: 10.1080/15384101.2019.1688951

12. Shahbandi A., Rao S.G., Anderson A.Y. et al. BH3 mimetics selectively eliminate chemotherapy-induced senescent cells and improve response in TP53 wild-type breast cancer. Cell Death Differ 2020;27(11):3097–116. DOI: 10.1038/s41418-020-0564-6

13. Ren X., Liu H., Zhang M. et al. Co-expression of ING4 and P53 enhances hypopharyngeal cancer chemosensitivity to cisplatin in vivo. Mol Med Rep 2016;14(3):2431–8. DOI: 10.3892/mmr.2016.5552

14. Fairchild C.K., Floros, K.V., Jacob S. et al. Unmasking BCL-2 addiction in synovial sarcoma by overcoming low NOXA. Cancers 2021;13(1):2310. DOI: 10.3390/cancers13102310

15. Mathews J.C., Pouryahya M., Moosmüller C. et al. Molecular phenotyping using networks, diffusion, and topology: soft tissue sarcoma. Sci Rep 2019;9(1):13982. DOI: 10.1038/s41598-019-50300-2

16. Andreotti P.E., Cree I.A., Kurbacher C.M. et al. Chemosensitivity testing of human tumors using a microplate adenosine triphosphate luminescence assay: clinical correlation for cisplatin resistance of ovarian carcinoma. Cancer Res 1995;55(22):5276–82.

17. Tapias L.F., Gilpin S.E., Ren X. et al. Assessment of proliferation and cytotoxicity in a biomimetic three-dimensional model of lung cancer. Ann Thoracic Surg 2015;100(2):414–21. DOI: 10.1016/j.athoracsur.2015.04.035

18. Tanaka K., Ozaki T. Adjuvant and neoadjuvant chemotherapy for soft tissue sarcomas: JCOG Bone and Soft Tissue Tumor Study Group. Japanese J Clin Oncol 2021;51(2):180–4. DOI: 10.1093/jjco/hyaa231

19. Moiseeva N.I., Laletina L.A., Fetisov T.I. et al. Analysis of multiple drug resistance mechanism in different types of soft tissue sarcomas: assessment of the expression of ABC-transporters, MVP, YB-1, and analysis of their correlation with chemosensitivity of cancer cells. Int J Mol Sci 2022;3(6):3183. DOI: 10.3390/ijms23063183

20. De Graaff M.A., de Rooij M.A., van den Akker B.E. et al. Inhibition of Bcl-2 family members sensitises soft tissue leiomyosarcomas to chemotherapy. Br J Cancer 2016;114(11):1219–26. DOI: 10.1038/bjc.2016.117

21. Win T.T., Yusuf Y., Jaafa H. Apoptotic activities in soft tissue sarcoma: immunohistochemical study and their association with tumour characteristics. Malaysian J Med Sci 2013;20(2):10–6.

22. Muenchow A., Weller S., Hinterleitner C. et al. The BCL-2 selective inhibitor ABT-199 sensitizes soft tissue sarcomas to proteasome inhibition by a concerted mechanism requiring BAX and NOXA. Cell Death Disease 2020;11(8):701. DOI: 10.1038/s41419-020-02910-2

23. De Sousa Abreu R., Penalva L.O., Marcotte E.M., Vogel C. Global signatures of protein and mRNA expression levels. Mol biosyst 2009;5(12):1512–26. DOI: 10.1039/b908315d

24. Vogel C., Marcotte E.M. Insights into the regulation of protein abundance from proteomic and transcriptomic analyses. Nat Rev Genet 2012;13(4):227–32. DOI: 10.1038/nrg3185

25. Nakamura K., Asanuma K., Okamoto T. et al. Combination of everolimus and bortezomib inhibits the growth and metastasis of bone and soft tissue sarcomas via JNK/p38/ERK MAPK and AKT pathways. Cancers 2023;15(9): DOI: 10.3390/cancers15092468

26. Mauro A., Ciccarelli C., De Cesaris P.S. et al. PKCalpha-mediated ERK, JNK and p38 activation regulates the myogenic program in human rhabdomyosarcoma cells. J Cell Sci 2002;115(Pt. 18): 3587–99. DOI: 10.1242/jcs.00037

27. Ambroise G., Portier A., Roders N. et al. Subcellular localization of PUMA regulates its pro-apoptotic activity in Burkitt’s lymphoma B cells. Oncotarget 2015;6(35):38181–94. DOI: 10.18632/oncotarget.5901

28. Damerell V., Pepper M.S., Prince S. Molecular mechanisms underpinning sarcomas and implications for current and future therapy. Signal Transduction targ Ther 2021;6(1):246. DOI: 10.1038/s41392-021-00647-8

29. Guttà C., Rahman A., Aura C. et al. Low expression of pro-apoptotic proteins Bax, Bak and Smac indicates prolonged progression-free survival in chemotherapy-treated metastatic melanoma. Cell Death Dis 2020;11(2):124. DOI: 10.1038/s41419-020-2309-3

30. Köhler T., Schill C., Deininger M.W. et al. High Bad and Bax mRNA expression correlate with negative outcome in acute myeloid leukemia (AML). Leukemia 2002;16(1):22–9. DOI: 10.1038/sj.leu.2402340

31. Bairey O., Zimra Y., Shaklai M. et al. Bcl-2, Bcl-X, Bax, and Bak expression in short- and long-lived patients with diffuse large B-cell lymphomas. Clin Cancer Res 1999;5(10):2860–6.

32. Fecker L.F., Geilen C.C., Tchernev G. et al. Loss of proapoptotic Bcl-2-related multidomain proteins in primary melanomas is associated with poor prognosis. J Inv Dermatol 2006;126(6):1366–71. DOI: 10.1038/sj.jid.5700192