Ген рецептора урокиназы PLAUR как регулятор экспрессии генов эпителиальномезенхимального перехода и миграции клеток глиом и нейробластом

Введение. Белки урокиназной системы, включающие сериновую протеазу – урокиназу (uPA), ее рецептор (uPAR) и ингибиторы PAI-1 и PAI-2, играют ключевую роль в биологии опухолей, влияя на клеточную пролиферацию и рост опухоли, инвазию, метастазирование и ангиогенез. Несмотря на доказанную роль этих белков в канцерогенезе многих типов опухолей, до сих пор недостаточно изучены механизмы, лежащие в основе их действия, в том числе влияние на миграцию клеток, эпителиально-мезенхимальный переход и стволовость.
Цель исследования – оценить влияние гиперэкспрессии гена рецептора урокиназы PLAUR на экспрессию генов адгезии и стволовости и миграцию клеток глиомы и нейробластомы человека.
Материалы и методы. В исследовании использованы 2 клеточные линии глиомы человека (U87 и U251) и клеточная линия нейробластомы человека SH-SY5Y. Для гиперэкспрессии гена PLAUR создана плазмида и проведена трансфекция опухолевых клеток. Для оценки относительной экспрессии генов использовали полимеразную цепную реакцию в реальном времени. Для оценки миграции клеток применяли тест на заживления раны (Wound Healing Assay) и анализ изображений в программе ImageJ с использованием плагина MRI Wound Healing Tool. Статистический анализ результатов выполняли с помощью программного обеспечения GraphPad Prizm v.10.
Результаты. Высокая экспрессия гена рецептора урокиназы PLAUR сопряжена с существенным повышением миграции клеток и сложными фенотипическими изменениями в клетках глиомы U251 c индукцией экспрессии генов CD56, CDH1, CDH2, ZEB2, SOX2; в клетках глиомы U87 c индукцией экспрессии генов PLAU, CD56, CDH1, ZEB1, ZEB2, SNAI1, SNAI2, SOX2, NANOG и подавлением экспрессии генов CDH2; в клетках нейробластомы SH-SY5Y с индукцией экспрессии генов CD56, CDH1, ZEB1, ZEB2, SNAI2, SOX2 и подавлением экспрессии гена урокиназы PLAU по сравнению с трансфицированными контрольной плазмидой pGFP клетками.
Заключение. Полученные результаты подчеркивают сложность регуляции процессов канцерогенеза с участием гена PLAUR и углубляют наше понимание биологии опухолей. Высокая экспрессия гена PLAUR в клетках опухоли усиливает их миграцию за счет индукции экспрессии генов SNAI1/2 и ZEB1/2 – ключевых транскрипционных факторов, инициирующих эпителиально-мезенхимальный переход.

1. Semina E.V., Rubina K.A., Shmakova A.A. et al. Downregulation of uPAR promotes urokinase translocation into the nucleus and epithelial to mesenchymal transition in neuroblastoma. J Cell Physiol 2020;235(9):6268–86. DOI: 10.1002jcp.29555

2. Choong P.F.M., Nadesapillai A.P.W. Urokinase plasminogen activator system: a multifunctional role in tumor progression and metastasis. Clin Orthop Relat Res 2003;415:S46–58. DOI: 10.109701.blo.0000093845.72468.bd

3. Zeng F., Li G., Liu X. et al. Plasminogen activator urokinase receptor implies immunosuppressive features and acts as an unfavorable prognostic biomarker in glioma. Oncologist 2021;26(8):e1460–9. DOI: 10.1002onco.13750

4. Gouri A., Dekaken A., El Bairi K. et al. Plasminogen activator system and breast cancer: potential role in therapy decision making and precision medicine. Biomark Insights 2016;11:105–11. DOI: 10.4137/BMI.S33372

5. Gilder A.S., Natali L., Van Dyk D.M. The urokinase receptor induces a mesenchymal gene expression signature in glioblastoma cells and promotes tumor cell survival in neurospheres. Sci Rep 2018;8(1):2982. DOI: 10.1038/s41598-018-21358-1

6. Hildenbrand R., Schaaf A. The urokinase-system in tumor tissue stroma of the breast and breast cancer cell invasion. Int J Oncol 2009;34(1):15–23.

7. Boonstra M.C., Verspaget H.W., Ganesh S. et al. Clinical applications of the urokinase receptor (uPAR) for cancer patients. Curr Pharm Des 2011;17(19):1890–910. DOI: 10.2174/138161211796718233

8. Noh H., Hong S., Huang S. Role of urokinase receptor in tumor progression and development. Theranostics 2013;3(7):487–95. DOI: 10.7150/thno.4218

9. Louis D.N., Perry A., Reifenberger G. et al. The 2016 World Health Organization classification of tumors of the central nervous system: a summary. Acta Neuropathol 2016;131(6):803–20. DOI: 10.1007/s00401-016-1545-1

10. Brodeur G.M. Spontaneous regression of neuroblastoma. Cell Tissue Res 2018;372(2):277–86. DOI: 10.1007/s00441-017-2761-2

11. Linabery A.M., Ross J.A. Childhood and adolescent cancer survival in the US by race and ethnicity for the diagnostic period 1975–1999. Cancer 2008;113(9):2575–96. DOI: 10.1002/cncr.23866

12. Shmakova A.A., Klimovich P.S., Rysenkova K.D. et al. Urokinase receptor uPAR downregulation in neuroblastoma leads to dormancy, chemoresistance and metastasis. Cancers (Basel) 2022;14(4):994. DOI: 10.3390/cancers14040994

13. Lamouille S., Xu J., Derynck R. Molecular mechanisms of epithelial-mesenchymal transition. Nat Rev Mol Cell Biol 2014;15(3):178–96. DOI: 10.1038/nrm3758

14. Noronha C., Ribeiro A.S., Taipa R. et al. Cadherin expression and EMT: a focus on gliomas. Biomedicines 2021;9(10):1328. DOI: 10.3390/biomedicines9101328

15. Meel M.H., Schaper S.A., Kaspers G.J.L. et al. Signaling pathways and mesenchymal transition in pediatric high-grade glioma. Cell Mol Life Sci 2018;75(5):871–87. DOI: 10.1007/s00018-017-2714-7

16. Inoue A., Ohnishi T., Nishikawa M. et al. A Narrative review on CD44’s role in glioblastoma invasion, proliferation, and tumor recurrence. Cancers (Basel) 2023;15(19):4898. Doi: 10.3390/cancers15194898

17. Van Acker H.H., Capsomidis A., Smits E.L. et al. CD56 in the immune system: more than a marker for cytotoxicity? Front Immunol 2017;8:892. DOI: 10.3389/fimmu.2017.00892

18. Miller D.M., Thomas S.D., Islam A. et al. c-Myc and cancer metabolism. Clin Cancer Res 2012;18(20):5546–53. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-12-0977.

19. Zhai B.-T., Tian H., Sun J. et al. Urokinase-type plasminogen activator receptor (uPAR) as a therapeutic target in cancer. J Transl Med 2022;20(1):135. DOI: 10.1186/s12967-022-03329-3

20. Suzuki K., Kawataki T., Endo K. et al. Expression of ZEBs in gliomas is associated with invasive properties and histopathological grade. Oncol Lett 2018;16(2):1758–64. DOI: 10.3892/ol.2018.8852

21. Шмакова А.А., Климович П.С., Рысенкова К.Д. и др. Рецептор урокиназы uPAR как мишень в онкологии: подавление экспрессии uPAR в клетках нейробластомы снижает пролиферацию, но вызывает дормантность, химиорезистентность и метастазирование. Злокачественные опухоли 2021;11:75–6.

22. Бойченко В.С., Климович П.С., Щипова А.А. и др. Механизмы участия урокиназного рецептора в репрограммировании клеток опухолевой стромы. Гены и клетки 2022;17:32.

23. Mamun M.A., Mannoor K., Cao J. et al. SOX2 in cancer stemness: tumor malignancy and therapeutic potentials. J Mol Cell Biol 2020;12(2):85–98. DOI: 10.1093/jmcb/mjy080

24. Jeter C.R., Yang T., Wang J. et al. Concise review: NANOG in cancer stem cells and tumor development: an update and outstanding questions. Stem Cells 2015;33(8):2381–90. DOI: 10.1002/stem.2007