Тамоксифен и регуляция стрессиндуцированного старения в клетках рака молочной железы

Введение. Известно, что опухолевые клетки не подвержены репликативному старению – как правило, за счет гиперактивации теломеразы, восстанавливающей длину теломер при каждом цикле деления. В то же время инициировать старение в опухолевых клетках оказалось возможным при действии сублетальных доз цитостатиков или облучении – это так называемое стресс-индуцированное, или нерепликативное старение, исследование механизма и способов регуляции которого является одной из актуальных задач современной онкологии.
Цель исследования – изучение механизмов доксорубицин-индуцированного старения клеток рака молочной железы различного происхождения и возможных подходов к регуляции нерепликативного старения.
Материалы и методы. Эксперименты проводились на культивируемых in vitro клетках рака молочной железы MCF-7 и MDA-MB-231. Степень старения клеток оценивали по уровню активации β-галактозидазы, изменению морфологии клеток и активации р53/р21-сигналинга. Для исследования экспрессии/активности клеточных белков использовали колориметрические методы, репортерный анализ и иммуноблоттинг. Нокдаун ДНК метилтрансферазы 3А (DNMT3A) проводили по стандартной методике с применением лентивирусного вектора, кодирующего antisense RNA DNMT3A.
Результаты. Продемонстрирован потенцирующий эффект тамоксифена при развитии доксорубицин-индуцированного старения, в том числе в эстрогеннезависимых клетках рака молочной железы. Обнаружено усиление нерепликативного старения в резистентных клетках, характеризующихся конститутивным подавлением экспрессии DNMT3A. Впервые установлено, что подавление DNMT3A в присутствии децитабина или при нокдауне DNMT3A обеспечивает усиление и сохранение нерепликативного старения в клетках MCF-7.
Заключение. Установлена возможность усиления и поддержания нерепликативного старения в клетках рака молочной железы в присутствии антиэстрогена тамоксифена, продемонстрировано значение DNMT3A в регуляции доксорубицин-индуцированного старения.

1. Di Micco R., Krizhanovsky V., Baker D. et al. Cellular senescence in ageing: from mechanisms to therapeutic opportunities. Nat Rev Mol Cell Biol 2021;22(2):75–95. DOI: 10.1038/s41580-020-00314-w

2. Sedrak M.S., Cohen H.J. The Aging-cancer cycle: mechanisms and opportunities for intervention. Gerontol A Biol Sci Med Sci 2023;78(7):1234–8. DOI: 10.1093/gerona/glac247

3. Razgonova M.P., Zakharenko A.M., Golokhvast K.S. et al. Telomerase and telomeres in aging theory and chronographic aging theory (review). Mol Med Rep 2020;22(3):1679–94. DOI: 10.3892/mmr.2020.11274

4. Hornsby P.J. Telomerase and the aging process. Exp Gerontol 2007;42(7):575–81. DOI: 10.1016/j.exger.2007.03.007

5. Rossiello F., Jurk D., Passos J.F. et al. Telomere dysfunction in ageing and age-related diseases. Nat Cell Biol 2022;24(2):135–47. DOI: 10.1038/s41556-022-00842-x

6. Montégut L., López-Otín C., Kroemer G. Aging and cancer. Mol Cancer 2024;23(1):106. DOI: 10.1186/s12943-024-02020-z

7. Colucci M., Sarill M., Maddalena M. et al. Senescence in cancer. Cancer Cell 2025;43(7):1204–26. DOI: 10.1016/j.ccell.2025.05.015

8. Schmitt C.A., Wang B., Demaria M. Senescence and cancer – role and therapeutic opportunities. Nat Rev Clin Oncol 2022;19(10):619–36. DOI 10.1038/s41571-022-00668-4

9. Wang L., Lankhorst L., Bernards R. Exploiting senescence for the treatment of cancer. Nat Rev Cancer 2022;22(6):340–55. DOI: 10.1038/s41568-022-00450-9

10. Guillon J., Petit C., Toutain B. et al. Chemotherapy-induced senescence, an adaptive mechanism driving resistance and tumor heterogeneity. Cell Cycle 2019;18(19):2385–97. DOI: 10.1080/15384101.2019.1652047

11. Bisht A., Avinash D., Sahu K.K. et al. A comprehensive review on doxorubicin: mechanisms, toxicity, clinical trials, combination therapies and nanoformulations in breast cancer. Drug Deliv Transl Res 2025;15(1):102–33. DOI: 10.1007/s13346-024-01648-0

12. Van der Zanden S.Y., Qiao X., Neefjes J. New insights into the activities and toxicities of the old anticancer drug doxorubicin. The FEBS J 2021;288(21):6095–111. DOI: 10.1111/febs.15583

13. Arcamone F., Cassinelli G., Fantini G. et al. Adriamycin, 14-hydroxydaunomycin, a new antitumor antibiotic from S. peucetius var. caesius. Biotechnol Bioeng 1969;11(6):1101–10. DOI 10.1002/bit.260110607

14. Cortés-Funes H., Coronado C. Role of anthracyclines in the era of targeted therapy. Cardiovasc Toxicol 2007;7(2):56–60. DOI: 10.1007/s12012-007-0015-3

15. Huang Z., Lin S., Long C. et al. Notch signaling pathway mediates Doxorubicin-driven apoptosis in cancers. Cancer Manag Res 2018;10:1439–48. DOI: 10.2147/cmar.s160315

16. Synowiec E., Hoser G., Bialkowska-Warzecha J. et al. Doxorubicin differentially induces apoptosis, expression of mitochondrial apoptosis-related genes, and mitochondrial potential in BCR-ABL1-expressing cells sensitive and resistant to imatinib. BioMed Res Int 2015;2015:673512. DOI: 10.1155/2015/673512

17. Karabicici M., Alptekin S., Fırtına Karagonlar Z. et al. Doxorubicin-induced senescence promotes stemness and tumorigenicity in EpCAM-/CD133-nonstem cell population in hepatocellular carcinoma cell line, HuH-7. Mol Oncol 2021;15(8):2185–202. DOI: 10.1002/1878-0261.12916

18. Mosmann T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays. J Immunol Methods 1983;65(1–2):55–63. DOI: 10.1016/0022-1759(83)90303-4

19. Scherbakov A.M., Komkov A.V., Komendantova A.S. et al. Steroidal pyrimidines and dihydrotriazines as novel classes of anticancer agents against hormone-dependent breast cancer cells. Front Pharmacol 2017;8:979. DOI: 10.3389/fphar.2017.00979

20. Reid G., Hübner M.R., Métivier R. et al. Cyclic, proteasomemediated turnover of unliganded and liganded ERalpha on responsive promoters is an integral feature of estrogen signaling. Mol Cell 2003;11(3):695–707. DOI: 10.1016/s1097-2765(03)00090-x

21. Shchegolev Y., Sorokin D., Scherbakov A. et al. Upregulation of Akt/Raptor signaling is associated with rapamycin resistance of breast cancer cells. Chem Biol Inter 2020;330:109243. DOI: 10.1016/j.cbi.2020.109243

22. Mruk D.D., Cheng C.Y. Enhanced chemiluminescence (ECL) for routine immunoblotting: An inexpensive alternative to commercially available kits. Spermatogenesis 2011;1(2):121–2. DOI: 10.4161/spmg.1.2.16606

23. Bae Y.-H., Shin J.-M., Park H.-J. et al. Gain-of-function mutant p53-R280K mediates survival of breast cancer cells. Genes Genomics 2014;36(2):171–8. DOI: 10.1007/s13258-013-0154-9

24. Andreeva O.E., Sorokin D.V., Vinokurova S.V. et al. The effect of DNA methyltransferase 3A suppression in progression of the resistance phenotype in breast cancer cells. Uspekhi molekulyarnoy onkologii = Advances in Molecular Oncology 2023;10(4):149–56. DOI: 10.17650/2313-805X-2023-10-4-149-156

25. Hanahan D., Weinberg R.A. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell 2011;144(5):646–74. DOI: 10.1016/j.cell.2011.02.013

26. Faget D.V., Ren Q., Stewart S.A. Unmasking senescence: context-dependent effects of SASP in cancer. Nat Rev Cancer 2019;19(8):439–53. DOI: 10.1038/s41568-019-0156-2

27. Niklander S.E., Lambert D.W., Hunter K.D. Senescent cells in cancer: wanted or unwanted citizens. Cells 2021;10(12):3315. DOI: 10.3390/cells10123315

28. Kadota T., Fujita Y., Yoshioka Y. et al. Emerging role of extracellular vesicles as a senescence-associated secretory phenotype: Insights into the pathophysiology of lung diseases. Mol Aspects med 2018;60:92–103. DOI: 10.1016/j.mam.2017.11.005

29. Jakhar R., Crasta K. Exosomes as emerging pro-tumorigenic mediators of the senescence-associated secretory phenotype. Int J Mol Sci 2019;20(10):2547. DOI: 10.3390/ijms20102547

30. Yamauchi S., Takahashi A. Cellular senescence: mechanisms and relevance to cancer and aging. J Biochem 2025;177(3):163–9. DOI: 10.1093/jb/mvae079

31. Shimizu K., Inuzuka H., Tokunaga F. The interplay between cell death and senescence in cancer. Sem Cancer Biol 2025;108:1–16. DOI: 10.1016/j.semcancer.2024.11.001

32. Gorgoulis V., Adams P.D., Alimonti A. et al. Cellular Senescence: defining a path forward. Cell 2019;179(4):813–27. DOI: 10.1016/j.cell.2019.10.005

33. Ewald J. A., Desotelle J.A., Wilding G. et al. Therapy-induced senescence in cancer. J Nat Cancer Inst 2010;102(20):1536–46. DOI: 10.1093/jnci/djq364

34. Semreen M.H., Alniss H., Cacciatore S. et al. GC-MS based comparative metabolomic analysis of MCF-7 and MDA-MB-231 cancer cells treated with tamoxifen and/or paclitaxel. J Proteomics 2020;225:103875. DOI: 10.1016/j.jprot.2020.103875

35. Lin H., Ai D., Liu Q. et al. Natural isoflavone glabridin targets PI3Kγ as an adjuvant to increase the sensitivity of MDA-MB-231 to tamoxifen and DU145 to paclitaxel. J Steroid Biochem Mol Biol 2024;236:106426. DOI: 10.1016/j.jsbmb.2023.106426

36. Sorokin D., Shchegolev Y., Scherbakov A. et al. Metformin restores the drug sensitivity of mcf-7 cells resistant derivates via the cooperative modulation of growth and apoptotic-related pathways. Pharmaceuticals (Basel) 2020;13(9):206. DOI: 10.3390/ph13090206