Apoptóza nádorových buněk kolonu indukovaná TRAILem a její modulace prostřednictvím dráhy PI3K/Akt

Apoptóza, programovaná buněčná smrt, má kritický význam v kontrole počtu buněk organismu, neboť jejím prostřednictvím dochází k eliminaci starých a poškozených buněk a buněk s nežádoucími genetickými mutacemi. Deregulace tohoto fyziologického procesu může mít významný dopad na porušení rovnováhy mezi buněčnou proliferací a smrtí. Výsledkem může být vznik řady závažných onemocnění, včetně onemocnění nádorových. Indukce apoptózy nádorových buněk je klíčovým předpokladem úspěšné terapie. Hlavní překážkou léčby je vrozená nebo získaná rezistence těchto buněk k faktorům indukujícím jejich smrt, jako jsou např. záření nebo chemoterapie. Smrt nádorové buňky indukovaná působením chemoterapeutik závisí na mitochondriích a vylití mediátorů apoptózy z těchto organel. U řady chemorezistentních nádorů však může být mitochondriální dráha indukce apoptózy blokována. Důležitou alternativou při eliminaci takových buněk pak může být indukce apoptózy zprostředkovaná přes specifické receptory na povrchu buňky, tzv. receptory smrti („death receptors“, DR).
TRAIL, důležitý zástupce proteinové rodiny TNF (tumor necrosis factor), je významným ligandem, který je po vazbě na příslušné receptory (DR4 a DR5) schopen indukovat smrt nádorových buněk, na rozdíl od většiny normálních buněk, které jsou k jeho účinkům rezistentní (1). V současné době je intenzívně studováno využití TRAILu v protinádorové terapii. TRAIL indukuje apoptózu celé řady nádorových buněk in vitro včetně nádorů kolonu. Navíc byla popsána jeho schopnost inhibovat růst nádorů kolonu in vivo u myší, aniž by docházelo k závažným projevům systémové toxicity (2). Byla však popsána řada nádorových buněk, které jsou k účinkům TRAILu rezistentní (3). Citlivost/rezistenci nádorových buněk k TRAILu je možné modulovat na různých úrovních jeho signální dráhy. Jako velmi perspektivní se jeví modulace prostřednictvím změn aktivity specifických kináz. PI3K je zodpovědná za regulaci řady důležitých procesů jako jsou buněčná proliferace, diferenciace, apoptóza a neoplastická transformace. Klíčová role této kinázy byla popsána jak v regulaci proliferace a diferenciace střevních buněk, tak v progresi nádorového onemocnění kolonu (4,5). Kináza Akt (aktivovaná prostřednictvím PI3K) fosforyluje v buňce řadu substrátů zapojených v regulaci proliferace, čímž dochází ke stimulaci tohoto procesu. Akt může také fosforylovat a tím inaktivovat některé proteiny zapojené v regulaci apoptózy (kaspáza-9, Bad, GSK) a významně tak modulovat průběh apoptózy zprostředkované např. přes povrchové receptory (6,7).
V naší práci jsme se zabývali úlohou dráhy PI3K/Akt v regulaci citlivosti lidských nádorových buněk tlustého střeva k apoptóze indukované TRAILem. V podmínkách inhibice PI3K byla tato citlivost významně zvýšená. Posílení buněčné smrti po kombinovaném působení TRAILu a specifického inhibitoru dráhy PI3K/Akt, LY2940002, bylo prokázáno jak na buněčné, tak na molekulární úrovni. Pozornost byla věnována především úloze dalších specifických kináz (Akt, GSK, ERK) a kaspáz (kaspáza8, -3).
Ukazuje se tak, že inhibice signálních drah zodpovědných za proliferaci buněk a současná aktivace apoptotických signálních drah by mohla představovat významný přínos v terapii nádorových onemocnění. Kombinovaná aplikace TRAILu a vybraných inhibitorů signální dráhy PI3K/Akt proto může být velmi efektivní v léčbě řady těchto onemocnění včetně nádorového onemocnění tlustého střeva.

Literatura

1. MacFarlane, M. (2003) Toxicol Lett 139, 89-97.
   
2. Walczak, H., Miller, R.E., Ariail, K., Gliniak, B., Griffith, T.S., Kubin, M., et al. (1999) Nat Med 5, 157-63.
   
3. Vaculova, A., Hofmanova, J., Soucek, K., Andera, L., Kozubik, A. (2004) FEBS Lett 577, 309-13.
   
4. Sheng, H., Shao, J., Townsend, C.M., Jr., Evers, B.M. (2003) Gut 52, 1472-8.
   
5. Khaleghhpour, K., Li, Y., Banville D., Zhenbao, Y., Shen S. (2004) Carcinogenesis 25, 241-248.
   
6. Fang, X., Yu, S., Eder, A., Mao, M., Bast, R.C., Jr., Boyd, D., Mills, G.B. (1999) Oncogene 18, 6635-40.
   
7. Pianetti, S., Arsura, M., Romieu-Mourez, R., Coffey, R.J., Sonenshein, G.E. (2001) Oncogene 20, 1287-99.

Podpořeno grantem GA ČR 524/04/0895.