Снижение способности клеток НСТ116 к выходу из стадии индуцированного терапией старения при увеличении длительности воздействия доксорубицином
- Авторы: Персиянцева Н.А.1, Вихрова С.Ю.1,2, Короткова М.С.1,2, Казанский Д.Б.1, Татарский В.В.3, Замкова М.А.1,3
-
Учреждения:
- ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России
- ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России
- ФГБУ «Институт биологии гена Российской академии наук»
- Выпуск: Том 11, № 1 (2024)
- Страницы: 90-98
- Раздел: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ СТАТЬЯ
- Статья опубликована: 05.04.2024
- URL: https://umo.abvpress.ru/jour/article/view/651
- DOI: https://doi.org/10.17650/2313-805X-2024-11-1-90-98
- ID: 651
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Введение. Применение химиопрепаратов в низких концентрациях в связи с токсичностью их высоких доз приводит к развитию в опухолевых клетках фенотипа клеточного старения, характеризующегося остановкой прогрессии клеточного цикла и отсутствием деления, а также изменениями в транскрипционном и метаболическом профилях клеток. Негативным последствием этого фенотипа является приобретение отдельными клетками способности к выходу из нее и возврату к повторной пролиферации.
Цель исследования – оценить влияние длительности воздействия химиопрепаратом на способность клеток опухоли НСТ116 к выходу из стадии индуцированного старения.
Материалы и методы. Фенотип старения определяли с помощью анализа изменения активности β-галактозидазы, а также оценки распределения клеток по фазам цикла и уровня белков методом вестерн-блоттинга. Колонии окрашивали кристаллическим фиолетовым.
Результаты. Выявлено, что продолжительность инкубации клеток НСТ116 с низкой дозой доксорубицина влияет на их способность к возврату к повторной пролиферации: увеличение времени инкубации при одинаковой дозе препарата снижает колониеобразование. Длительность воздействия доксорубицином не изменяет процесс формирования фенотипа старения, что было подтверждено нами при анализе различных маркеров данной стадии (изменение активности β-галактозидазы, распределение клеток по фазам цикла, уровни белков р21 и p-γН2АХ). Однако наблюдается замедление развития ответа клеток на повреждения ДНк, вызванные доксорубицином, в клетках, подвергнутых более продолжительной инкубации с ним (повышение активности β-галактозидазы, формирование полиплоидных клеток).
Заключение. Длительность воздействия доксорубицином на клетки рака НСТ116 влияет на долгосрочные последствия, снижая способность «стареющих» клеток к выходу из стадии старения при удлинении времени инкубации с препаратом.
Ключевые слова
Об авторах
Н. А. Персиянцева
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-2097-5986
115522 Москва, Каширское шоссе, 24
РоссияС. Ю. Вихрова
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России; ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России
Email: fake@neicon.ru
115522 Москва, Каширское шоссе, 24; 119048 Москва, ул. Трубецкая, 8 / 2
РоссияМ. С. Короткова
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России; ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России
Email: fake@neicon.ru
115522 Москва, Каширское шоссе, 24; 119048 Москва, ул. Трубецкая, 8 / 2
РоссияД. Б. Казанский
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-4179-8421
115522 Москва, Каширское шоссе, 24
РоссияВ. В. Татарский
ФГБУ «Институт биологии гена Российской академии наук»
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-9080-5683
119334 Москва, ул. Вавилова, 34 / 5
РоссияМ. А. Замкова
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России; ФГБУ «Институт биологии гена Российской академии наук»
Автор, ответственный за переписку.
Email: zamkovam@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4687-7444
Мария Анатольевна Замкова
115522 Москва, Каширское шоссе, 24; 119334 Москва, ул. Вавилова, 34 / 5
РоссияСписок литературы
- Schirrmacher V. From chemotherapy to biological therapy: a review of novel concepts to reduce the side effects of systemic cancer treatment (Review). Int J Oncol 2019;54(2):407–19. doi: 10.3892/ijo.2018.4661
- Cockrell C., Axelrod D.E. Optimization of dose schedules for chemotherapy of early colon cancer determined by highperformance computer simulations. Cancer Inform 2019;18:1176935118822804. doi: 10.1177/1176935118822804
- De Souza R., Zahedi P., Badame R.M. et al. Chemotherapy dosing schedule influences drug resistance development in ovarian cancer. Mol Cancer Ther 2011;10 (7):1289–99. doi: 10.1158/1535-7163.MCT-11-0058
- Zamkova M.A., Persiyantseva N.A., Tatarskiy V.V. et al. Therapyinduced tumor cell senescence: mechanisms and circumvention. Biochemistry (Mosc) 2023;88(1):86–104. doi: 10.1134/S000629792301008X
- Yang L., Fang J., Chen J. Tumor cell senescence response produces aggressive variants. Cell Death Discov 2017;3:17049. doi: 10.1038/cddiscovery.2017.49 Fitsiou E., Soto-Gamez A., Demaria M. Biological functions of therapy-induced senescence in cancer. Semin Cancer Biol 2022; 81:5–13. doi: 10.1016/j.semcancer.2021.03.021
- Kumari R., Jat P. Mechanisms of cellular senescence: cell cycle arrest and senescence associated secretory phenotype. Front Cell Dev Biol 2021;9:645593. doi: 10.3389/fcell.2021.645593
- Hernandez-Segura A., Nehme J., Demaria M. Hallmarks of сellular senescence. Trends Cell Biol 2018;28 (6):436–53. doi: 10.1016/j.tcb.2018.02.001
- El-Far A.H., Darwish N.H.E., Mousa S.A. Senescent colon and breast cancer cells induced by doxorubicin exhibit enhanced sensitivity to curcumin, caffeine, and thymoquinone. Integr Cancer Ther 2020;19:1534735419901160. doi: 10.1177/1534735419901160
- Mosieniak G., Sliwinska M.A., Alster O. et al. Polyploidy formation in doxorubicin-treated cancer cells can favor escape from senescence. Neoplasia 2015;17(12):882–93. doi: 10.1016/j.neo.2015.11.008
- Bojko A., Staniak K., Czarnecka-Herok J. et al. Improved autophagic flux in escapers from doxorubicin-induced senescence/ polyploidy of breast cancer cells. Int J Mol Sci 2020;21(17). doi: 10.3390/ijms21176084
- Pacifico F., Mellone S., D’Incalci M. et al. Trabectedin suppresses escape from therapy-induced senescence in tumor cells by interfering with glutamine metabolism. Biochem Pharmacol 2022;202:115159. doi: 10.1016/j.bcp.2022.115159
- Mathur D., Taylor B.P., Chatila W.K. et al. Optimal strategy and benefit of pulsed therapy depend on tumor heterogeneity and aggressiveness at time of treatment initiation. Mol Cancer Ther 2022;21(5):831–43. doi: 10.1158/1535-7163.MCT-21-0574
- Borges F.S., Iarosz K.C., Ren H.P. et al. Model for tumour growth with treatment by continuous and pulsed chemotherapy. Biosystems 2014;116:43–8. doi: 10.1016/j.biosystems.2013.12.001
- Howard G.R., Jost T.A., Yankeelov T.E. et al. Quantification of long-term doxorubicin response dynamics in breast cancer cell lines to direct treatment schedules. PLoS Comput Biol 2022; 18 (3):e1009104. doi: 10.1371/journal.pcbi.1009104
- Wang B., Kohli J., Demaria M. Senescent сells in cancer therapy: friends or foes? Trends Cancer 2020;6(10):838–57. doi: 10.1016/j.trecan.2020.05.004
- Kitada K., Pu F., Toi M. Occurrence of senescence-escaping cells in doxorubicin-induced senescence is enhanced by PD0332991, a cyclin-dependent kinase 4/6 inhibitor, in colon cancer HCT116 cells. Oncol Lett 2019;17(1):1153–9. doi: 10.3892/ol.2018.9657
- Chang B.D., Swift M.E., Shen M. et al. Molecular determinants of terminal growth arrest induced in tumor cells by a chemotherapeutic agent. Proc Natl Acad Sci USA 2002;99 (1):389–94. doi: 10.1073/pnas.012602599
- Cahu J., Sola B. A sensitive method to quantify senescent cancer cells. J Vis Exp 2013;78:50494. doi: 10.3791/50494
- Ewald J.A., Desotelle J.A., Wilding G. et al. Therapy-induced senescence in cancer. J Natl Cancer Inst 2010;102 (20):1536–46. doi: 10.1093/jnci/djq364
- Myohanen S.K., Baylin S.B., Herman J.G. Hypermethylation can selectively silence individual p16ink4A alleles in neoplasia. Cancer Res 1998;58(4):591–3.
- Gruosso T., Mieulet V., Cardon M. et al. Chronic oxidative stress promotes H2AX protein degradation and enhances chemosensitivity in breast cancer patients. EMBO Mol Med 2016;8(5):527–49. doi: 10.15252/emmm.201505891
- Kikuchi I., Nakayama Y., Morinaga T. et al. A decrease in cyclin B1 levels leads to polyploidization in DNA damage-induced senescence. Cell Biol Int 2010;34(6):645–53. doi: 10.1042/CBI20090398
- Saleh T., Tyutyunyk-Massey L., Gewirtz D.A. Tumor cell escape from therapy-induced senescence as a model of disease recurrence after dormancy. Cancer Res 2019;79(6):1044–6. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-18-3437
- Afifi M.M., Crncec A., Cornwell J.A. et al. Irreversible cell cycle exit associated with senescence is mediated by constitutive MYC degradation. Cell Rep 2023;42(9):113079. doi: 10.1016/j.celrep.2023.113079
- Lupertz R., Watjen W., Kahl R. et al. Dose- and time-dependent effects of doxorubicin on cytotoxicity, cell cycle and apoptotic cell death in human colon cancer cells. Toxicology 2010;271(3):115–21. doi: 10.1016/j.tox.2010.03.012
- Anatskaya O.V., Vinogradov A.E. Polyploidy and myc protooncogenes promote stress adaptation via epigenetic plasticity and gene regulatory network rewiring. Int J Mol Sci 2022;23(17):9691. doi: 10.3390/ijms23179691
- Meierjohann S. Effect of stress-induced polyploidy on melanoma reprogramming and therapy resistance. Semin Cancer Biol 2022;81:232–40. doi: 10.1016/j.semcancer.2021.02.005
- Puig P.E., Guilly M.N., Bouchot A. et al. Tumor cells can escape DNA-damaging cisplatin through DNA endoreduplication and reversible polyploidy. Cell Biol Int 2008;32(9):1031–43. doi: 10.1016/j.cellbi.2008.04.021
- Sikora E., Czarnecka-Herok J., Bojko A. et al. Therapy-induced polyploidization and senescence: coincidence or interconnection? Semin Cancer Biol 2022;81:83–95. doi: 10.1016/j.semcancer.2020.11.015
Дополнительные файлы


