Advances in Molecular OncologyAdvances in Molecular OncologyУспехи молекулярной онкологии2313-805X2413-3787Publishing House ABV Press41510.17650/2313-805X-2022-9-1-42-47RESEARCH ARTICLESЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИInhibition of glucocorticoid-induced REDD1 expression by rapamycin in breast cancer cellsИнгибирование глюкокортикоидиндуцированной экспрессии REDD1 рапамицином в клетках рака молочной железыhttps://orcid.org/0000-0003-2675-089XGrigorievaD. D.ГригорьеваД. Д.
Russian Federation

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478

115478 Москва, Каширское шоссе, 24

https://orcid.org/0000-0003-3318-9391ZhidkovaE. M.ЖидковаЕ. М.
Russian Federation

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478

115478 Москва, Каширское шоссе, 24

https://orcid.org/0000-0001-6388-1624LylovaE. S.ЛыловаЕ. С.
Russian Federation

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478

115478 Москва, Каширское шоссе, 24

DeminaD. V.ДеминаД. В.
Russian Federation

78 Vernadsky Prospekt, Moscow 119454

119454 Москва, проспект Вернадского, 78

https://orcid.org/0000-0002-8599-6833KirsanovK. I.КирсановК. И.
Russian Federation

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478

6 Miklukho-Maklaya St., Moscow 117198

115478 Москва, Каширское шоссе, 24

117198 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

BelitskyG. A.БелицкийГ. А.
Russian Federation

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478

115478 Москва, Каширское шоссе, 24

https://orcid.org/0000-0002-9710-8178YakubovskayaM. G.ЯкубовскаяМ. Г.
Russian Federation

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478

115478 Москва, Каширское шоссе, 24

https://orcid.org/0000-0002-1967-9637LesovayaE. A.ЛесоваяЕ. А.
Russian Federation

Ekaterina Andreevna Lesovaya 

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478

9 Vysokovoltnaya St., Ryazan 390026

Екатерина Андреевна Лесовая  

115478 Москва, Каширское шоссе, 24

390026 Рязань, ул. Высоковольтная, 9

lesovenok@yandex.ruN.N. Blokhin National Medical Research Center of Onсology, Ministry of Health of RussiaФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава РоссииMIREA – Russian Technological UniversityФГБУ ВО «МИРЭА – Российский технологический университет»Peoples’ Friendship University of RussiaФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»I.P. Pavlov Ryazan State Medical University, Ministry of Health of RussiaФГБОУ ВО «Рязанский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова» Минздрава России150120229142471803202218032022Copyright ©; 2022, Grigorieva D.D., Zhidkova E.M., Lylova E.S., Demina D.V., Kirsanov K.I., Belitsky G.A., Yakubovskaya M.G., Lesovaya E.A.Copyright ©; 2022, Григорьева Д.Д., Жидкова Е.М., Лылова Е.С., Демина Д.В., Кирсанов К.И., Белицкий Г.А., Якубовская М.Г., Лесовая Е.А.2022Grigorieva D.D., Zhidkova E.M., Lylova E.S., Demina D.V., Kirsanov K.I., Belitsky G.A., Yakubovskaya M.G., Lesovaya E.A.Григорьева Д.Д., Жидкова Е.М., Лылова Е.С., Демина Д.В., Кирсанов К.И., Белицкий Г.А., Якубовская М.Г., Лесовая Е.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://umo.abvpress.ru/jour/article/view/415

Introduction. Glucocorticoids are often used in combination therapy for breast cancer as an adjuvant to increase therapeutic effects of the main cytotoxic drug and to reduce side effects of chemotherapy. However, glucocorticoids can cause serious complications and trigger tumor progression. In the last decade, it was found that side effects from glucocorticoids are mediated by an increase in REDD1 gene expression. Using this knowledge, we have developed a new chemotherapeutic strategy for blood cancers aimed at reducing adverse events from glucocorticoids. Successful experiments with a combination of glucocorticoids and REDD1 expression inhibitors on the models of blood tumors allowed us to use this regimen for the treatment of certain subtypes of breast cancer.Objective: to optimize the algorithm of breast cancer cell treatment with a combination of glucocorticoids and REDD1 expression inhibitors on the example of rapamycin.Materials and methods. We used the MCF-7 and MDA-MB-231 breast cancer cell lines. The antiproliferative activity was estimated by direct cell count; REDD1 expression was measured using western blotting and quantitative polymerase chain reaction.Results. We found that rapamycin can inhibit both baseline and glucocorticoids induced REDD1 expression in the cells of luminal and triple negative breast cancer. The drug demonstrated lower ability to inhibit the viability of breast cancer cells than that of leukemia and lymphoma cells.Conclusion. Inhibited proliferation of breast cancer cells after their incubation with rapamycin and dexamethasone, as well as the ability of rapamycin to reduce basal and glucocorticoid-induced REDD1 expression in breast cancer cells suggest the importance of studies analyzing the impact of combinations that include glucocorticoids and REDD1 expression inhibitors from the class of PI3K/Akt/mTOR signaling pathway modulators (phosphoinositide-3-kinase/α-serine-threonine kinase/mammalian rapamycin target) on breast cancer cells.

Введение. В комбинированной терапии рака молочной железы в качестве адъюванта для расширения терапевтического интервала основного цитотоксического препарата и снижения побочных эффектов химиотерапии применяют глюкокортикоиды. Однако они вызывают развитие серьезных осложнений и могут способствовать прогрессии опухоли. В последнее десятилетие появились данные о том, что побочные эффекты глюкокортикоидов опосредованы активацией экспрессии гена REDD1. На их основе мы разработали новую стратегию химиотерапии злокачественных новообразований кроветворной системы, направленную на уменьшение нежелательных явлений при применении данных препаратов. Успешное тестирование комбинаций глюкокортикоидов и ингибиторов экспрессии REDD1 на моделях опухолей кроветворной системы позволило использовать данную схему в лечении определенных подтипов рака молочной железы.Цель исследования – оптимизация условий обработки клеток рака молочной железы комбинацией глюкокортикоидов и ингибиторов экспрессии REDD1 на примере рапамицина.Материалы и методы. В работе использовались клетки рака молочной железы MCF-7 и MDA-MB-231. антипролиферативную активность определяли путем прямого подсчета клеток, экспрессию REDD1 – методами вестерн-блоттинга и количественной полимеразной цепной реакции.Результаты. Было показано, что рапамицин может подавлять базальную и индуцированную глюкокортикоидами экспрессию REDD1 в клетках рака молочной железы люминального и тройного негативного подтипов. Способность этого препарата подавлять жизнеспособность клеток рака молочной железы была гораздо менее выражена, чем клеток лейкозов и лимфом.Заключение. Наблюдаемое подавление пролиферации клеток рака молочной железы после их инкубации с рапамицином и дексаметазоном, а также способность рапамицина снижать базальную и индуцированную глюкокортикоидами экспрессию REDD1 в клетках рака молочной железы обусловливают актуальность исследования влияния комбинаций глюкокортикоидов и ингибиторов экспрессии REDD1 класса модуляторов сигнального пути PI3K/Akt/mTOR (фосфоинозитид-3-киназа/α-серин-треониновая киназа/мишень рапамицина млекопитающих) на клетки рака молочной железы.

REDD1glucocorticoidsglucocorticoid receptormTOR inhibitorsrapamycinsirolimusbreast cancerREDD1глюкокортикоидырецептор глюкокортикоидовингибиторы mTORрапамицинсиролимусрак молочной железыThe work was carried out with the financial support of the Russian Science Foundation (grant No. 17-75-20124).Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 17-75-20124).1. Volden P.A., Conzen S.D. The influence of glucocorticoid signaling on tumor progression. Brain Behav Immun 2013;30:S26–31. DOI: 10.1016/j.bbi.2012.10.022.Volden P.A., Conzen S.D. The influence of glucocorticoid signaling on tumor progression. Brain Behav Immun 2013;30:S26–31. DOI: 10.1016/j.bbi.2012.10.022.2. Belova L., Delgado B., Kocherginsky M. et al. Glucocorticoid receptor expression in breast cancer associates with older patient age. Breast Cancer Res Treat 2009;116(3):441–7. DOI: 10.1007/s10549-008-0136-9.Belova L., Delgado B., Kocherginsky M. et al. Glucocorticoid receptor expression in breast cancer associates with older patient age. Breast Cancer Res Treat 2009;116(3):441–7. DOI: 10.1007/s10549-008-0136-9.3. Baida G., Bhalla P., Kirsanov K. et al. REDD1 functions at the crossroads between the therapeutic and adverse effects of topical glucocorticoids. EMBO Mol Med 2015;7(1):42–58. DOI: 10.15252/emmm.201404601.Baida G., Bhalla P., Kirsanov K. et al. REDD1 functions at the crossroads between the therapeutic and adverse effects of topical glucocorticoids. EMBO Mol Med 2015;7(1):42–58. DOI: 10.15252/emmm.201404601.4. Lesovaya E., Agarwal S., Readhead B. et al. Rapamycin modulates glucocorticoid receptor function, blocks atrophogene REDD1, and protects skin from steroid atrophy. J Invest Dermatol 2018;138(9):1935–44. DOI: 10.1016/j.jid.2018.02.045.Lesovaya E., Agarwal S., Readhead B. et al. Rapamycin modulates glucocorticoid receptor function, blocks atrophogene REDD1, and protects skin from steroid atrophy. J Invest Dermatol 2018;138(9):1935–44. DOI: 10.1016/j.jid.2018.02.045.5. Lesovaya E.A., Savinkova A.V., Morozova O.V. et al. A Novel approach to safer glucocorticoid receptor-targeted antilymphoma therapy via REDD1 (regulated in development and DNA damage 1) inhibition. Mol Cancer Ther 2020;19(9):1898–908. DOI: 10.1158/1535-7163.MCT-19-1111.Lesovaya E.A., Savinkova A.V., Morozova O.V. et al. A Novel approach to safer glucocorticoid receptor-targeted antilymphoma therapy via REDD1 (regulated in development and DNA damage 1) inhibition. Mol Cancer Ther 2020;19(9):1898–908. DOI: 10.1158/1535-7163.MCT-19-1111.6. Agarwal S., Mirzoeva S., Readhead B. et al. PI3K inhibitors protect against glucocorticoid-induced skin atrophy. EBioMedicine 2019;41:526–37. DOI: 10.1016/j.ebiom.2019.01.055.Agarwal S., Mirzoeva S., Readhead B. et al. PI3K inhibitors protect against glucocorticoid-induced skin atrophy. EBioMedicine 2019;41:526–37. DOI: 10.1016/j.ebiom.2019.01.055.7. Lan Y.C., Chang C.L., Sung M.T. et al. Zoledronic acid-induced cytotoxicity through endoplasmic reticulum stress triggered REDD1-mTOR pathway in breast cancer cells. Anticancer Res 2013;33(9):3807–14.Lan Y.C., Chang C.L., Sung M.T. et al. Zoledronic acid-induced cytotoxicity through endoplasmic reticulum stress triggered REDD1-mTOR pathway in breast cancer cells. Anticancer Res 2013;33(9):3807–14.8. Yun S.M., Woo S.H., Oh S.T. et al. Melatonin enhances arsenic trioxideinduced cell death via sustained upregulation of REDD1 expression in breast cancer cells. Mol Cell Endocrinol 2016;422:64–73. DOI: 10.1016/j.mce.2015.11.016.Yun S.M., Woo S.H., Oh S.T. et al. Melatonin enhances arsenic trioxideinduced cell death via sustained upregulation of REDD1 expression in breast cancer cells. Mol Cell Endocrinol 2016;422:64–73. DOI: 10.1016/j.mce.2015.11.016.9. Pinto J.A., Rolfo C., Raez L.E. et al. In silico evaluation of DNA damage inducible transcript 4 gene (DDIT4) as prognostic biomarker in several malignancies. Sci Rep 2017;7:1526. DOI: 10.1038/s41598-017-01207-3.Pinto J.A., Rolfo C., Raez L.E. et al. In silico evaluation of DNA damage inducible transcript 4 gene (DDIT4) as prognostic biomarker in several malignancies. Sci Rep 2017;7:1526. DOI: 10.1038/s41598-017-01207-3.10. Tirado-Hurtado I., Fajardo W., Pinto J.A. DNA Damage inducible transcript 4 gene: the switch of the metabolism as potential target in cancer. Front Oncol 2018;8:106. DOI: 10.3389/fonc.2018.00106.Tirado-Hurtado I., Fajardo W., Pinto J.A. DNA Damage inducible transcript 4 gene: the switch of the metabolism as potential target in cancer. Front Oncol 2018;8:106. DOI: 10.3389/fonc.2018.00106.11. Жидкова Е.М., Кузин К.А., Тилова Л.Р. и др. Сравнительный анализ биологических эффектов селективного агониста глюкокортикоидного рецептора CpdA на клеточные линии рака молочной железы различных молекулярных подтипов. Сибирский онкологический журнал 2017;16(6):41–6. [Zhidkova E.M., Kuzin K.A., Tilova L.R. et al. Comparative analysis of biological effects of selective activator of the glucocorticoid receptor CpdA on different subtypes of breast cancer cell lines. Sibirskij onkologicheskij zhurnal = Siberian journal of oncology 2017;16(6):41–6. (In Russ.)]. DOI: 10.21294/1814-4861-2017-16-6-41-46.Жидкова Е.М., Кузин К.А., Тилова Л.Р. и др. Сравнительный анализ биологических эффектов селективного агониста глюкокортикоидного рецептора CpdA на клеточные линии рака молочной железы различных молекулярных подтипов. Сибирский онкологический журнал 2017;16(6):41–6. [Zhidkova E.M., Kuzin K.A., Tilova L.R. et al. Comparative analysis of biological effects of selective activator of the glucocorticoid receptor CpdA on different subtypes of breast cancer cell lines. Sibirskij onkologicheskij zhurnal = Siberian journal of oncology 2017;16(6):41–6. (In Russ.)]. DOI: 10.21294/1814-4861-2017-16-6-41-46.12. Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem 1976;72:248–54. DOI: 10.1006/abio.1976.9999.Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem 1976;72:248–54. DOI: 10.1006/abio.1976.9999.