Introduction. The effectiveness of chemotherapy is determined by the percentage of tumor cells killed and the absence of tumor recurrence. The cell cycle regulator p21 plays a key role in these processes, although its role remains unclear.
Aim. To determine the effect of CDKN1A expression before and after exposure of tumor cells to doxorubicin on therapeutic efficacy.
Materials and methods. Flow cytometry was used for analysis of cell distribution per cell cycle phases, immunocytochemical staining was used for β-galactosidase activity measurement. Change in protein expression was evaluated using Western blot. For colony visualization, the cells were stained with crystal violet.
Results. It was found that overexpression of the p21 gene (CDKN1A) during cell exposure to doxorubicin reduces the number of cells that have stopped dividing in the G2/M phase of the cell cycle and increases their number in the G1 phase. This, in the absence of CDKN1A expression, subsequently leads to resumption of proliferation. Conversely, the absence of p21 during chemotherapy exposure results in a significant increase in the percentage of cells in the G2/M phase, followed by their death. Induction of CDKN1A expression after removal of doxorubicin, or throughout the experiment, leads to the development of a cellular senescence stage.
Conclusion. Increased CDKN1A expression during cell exposure to doxorubicin reduces its effectiveness. Maintaining high p21 levels after removal of the drug promotes the development of a cellular senescence phenotype.
Введение. Эффективность химиотерапии определяется процентом опухолевых клеток, подвергшихся гибели, а также отсутствием рецидива опухоли. Ключевое влияние на эти процессы оказывает регулятор клеточного цикла белок р21, роль которого до сих пор неоднозначна.
Цель исследования – определить влияние уровня экспрессии гена белка р21 (CDKN1A) до и после воздействия на опухолевые клетки доксорубицином на эффективность терапии.
Материалы и методы. Для анализа распределения клеток по фазам клеточного цикла использовали проточную цитометрию, для оценки изменения активности фермента β-галактозидазы – иммуноцитохимическое окрашивание клеток. Изменение уровня белков определяли с помощью вестерн-блоттинга. Для визуализации колоний применяли окрашивание клеток кристаллическим фиолетовым.
Результаты. Обнаружено, что гиперэкспрессия гена CDKN1A при воздействии на клетки доксорубицином приводит к снижению количества клеток, остановивших свое деление на стадии G2/M клеточного цикла, и к увеличению популяции клеток в стадии G1, что в дальнейшем, при условии отсутствия экспрессии этого гена, приводит к возобновлению пролиферации. Результатом же отсутствия белка р21 при воздействии химиопрепаратом является значительное увеличение процента клеток в стадии G2/M с их последующей гибелью. Индукция экспрессии гена CDKN1A после прекращения воздействия доксорубицином или на протяжении всего эксперимента приводит к развитию стадии клеточного старения.
Заключение. Повышенная экспрессия гена CDKN1A во время воздействия на опухолевые клетки доксорубицином снижает эффективность последнего. Поддержание высокого уровня р21 после прекращения воздействия препаратом способствует развитию фенотипа клеточного старения.