Kombinace platinového komplexu LA-12 a cytokinu TRAIL jako účinná strategie pro selektivní eliminaci nádorových buněk tlustého střeva.

   Nádory tlustého střeva a konečníku jsou druhým nejčastějším nádorovým onemocněním vyskytujícím se v západních zemích. Česká republika patří mezi státy s nejvyšším výskytem tohoto typu nádoru, jehož incidence neustále narůstá ^[1]. Většina kolorektálních karcinomů vzniká sporadicky. Mezi rizikové faktory, které přispívají k rozvoji onemocnění patří věk, pohlaví, stravovací návyky, kouření a nedostatek pohybové aktivity ^[2]. Vznik kolorektálního karcinomu je intenzivně studovaným procesem s charakteristickými stadii vývoje. Porozumění rozdílům v reakci buněk v jednotlivých stádiích karcinogeneze na induktory proliferace, diferenciace nebo apoptózy (např. chemoterapeutické látky, cytokin TRAIL, viz níže) umožní lépe pochopit mechanizmy vedoucí ke vzniku tohoto onemocnění a možnosti jeho léčby. V naší laboratoři máme pro tyto účely k dispozici jedinečný soubor buněčných linií odvozených z různých vývojových stádií nádoru kolonu, od normálních epiteliálních buněk kolonu (NCM460) přes adenom (AA/C1, RG/C2), karcinom (např. HCT116, SW480, CaCo-2) až po buňky lymfatické metastázy (SW620).

   Apoptóza (typ programované buněčné smrti) hraje nezbytnou úlohu v mnoha fyziologických procesech včetně vývoje orgánů nebo odstranění poškozených buněk organizmu. K iniciaci apoptózy může dojít prostřednictvím dvou často propojených signálních drah – vnitřní a vnější. Vnitřní apoptotická dráha je indukována intracelulárními stimuly jako např. poškozením DNA nebo oxidativním stresem a vede k permeabilizaci vnější mitochondriální membrány (MOMP). To má za následek blok syntézy ATP, produkci reaktivních kyslíkových radikálů a uvolnění specifických proteinů (Smac/DIABLO, cytochrom c, atd.) z mitochondrií do cytoplazmy, což vyústí v realizaci apoptózy. Řada běžně používaných chemoterapeutických látek patří mezi typické induktory vnitřní apoptotické dráhy. Vnější apoptotická dráha je spuštěna navázáním specifických ligandů na receptory smrti na povrchu buněk a formací proteinového komplexu DISC (death-inducing singnalling complex), na kterém dochází k aktivaci kaspázy-8, jež následně aktivuje efektorové kaspázy vykonávající apoptotický program. Propojení obou drah zajišťuje protein Bid, který je štěpen kaspázou-8 na tBid a následně posiluje apoptotické signálování prostřednictvím interakce s vybranými partnery rodiny Bcl-2 a indukucí MOMP. Mezi specifické ligandy, které se váží na receptory smrti, patří i unikátní cytokin TRAIL (tumor necrosis factor-related apoptosis inducing ligand), který je schopen indukovat apoptózu u nádorových, ale ne u normálních buněk, což z něj činí potenciální protinádorové terapeutikum.

   Přestože se monoterapie založená na TRAILu v klinických studiích zpočátku ukazovala jako slibná, hromadí se informace o nádorech, které nejsou k toxickému působení TRAILu citlivé. V současnosti je proto výzkum zaměřen na kombinovanou léčbu TRAILem společně s jinými chemoterapeutiky, jež by byly schopny zcitlivět nádorové buňky k působení tohoto cytokinu ^[3]. Mezi tato chemoterapeutika patří i platinové komplexy, které jsou využívány k léčbě nádorových onemocnění. Jejich aplikace je ale limitována v důsledku vzniku rezistence nádorových buněk k těmto látkám a nežádoucím vedlejším efektům na buňky normální.

   S cílem získat nové poznatky o mechanismech účinků protinádorových léčiv na bázi platiny jsme provedli řadu srovnávajících studií těchto látek včetně nového českého komplexu platiny (Pt) v oxidačním čísle IV (kódové označení LA-12), který jako jeden ze šesti ligandů obsahuje ve své molekule aminoderivát adamantanu, specifického tricyklického uhlovodíku s vysoce symetrickou strukturou. S využitím celého panelu nádorových linií jsme opakovaně prokázali, že LA-12 je nejen řádově účinnější než cisplatina, ale že je schopna indukovat buněčnou smrt u nádorů rezistentních k cisplatině a odlišně modulovat buněčný cyklus ve srovnání s konvenčně používanými platinovými chemoterapeutiky ^[4,5]. Jednoznačně se tak ukázalo, že LA-12 může být slibným kandidátem pro její klinické využití.

   V naší laboratoři jsme dále prokázali, že LA-12 je schopna zcitlivět buňky nádoru kolonu HCT116 k apoptotickému působení TRAILu, což vede k jejich účinnější eliminaci ^[6]. Naším dalším cílem bylo zjistit, jaká je citlivost buněk odvozených z růz- ných vývojových stadií nádorového onemocnění tlustého střeva ke kombinovanému působení obou látek. Účinky LA-12 byly rovněž srovnávány s cisplatinou, která je běžně používaným chemoterapeutikem. Přestože použitá koncentrace LA-12 byla významně nižší než koncentrace cisplatiny, dokázala LA-12 účinně posilovat apoptózu indukovanou TRAILem u buněčných linií odvozených z adenomu, karcinomu i metastázy nádoru kolonu. Tyto efekty byly pozorovány na úrovni změn morfologie buněk, testů cytotoxicity, aktivace kaspáz a štěpení jejich substrátů. Naopak normální kolonové buňky byly necitlivé ke kombinovanému působení látek aplikovaných v koncentracích indukujících apoptózu u buněk nádorových.

   Vzhledem k tomu, že monoterapie využívající TRAIL nedosahuje uspokojivých výsledků, především kvůli rezistenci mnohých nádorů k jeho působení, je potřeba nalézt způsoby, jak tato omezení překonat. Ukázali jsme, že jako možné řešení se nabízí kombinovaná terapie TRAILu s další látkou, která by byla schopna citlivost u rezistentních nádorů obnovit. Jednou z těchto látek je nový platinový komplex LA-12, který úspěšně potencoval apoptózu indukovanou TRAILem u různých vývojových stádií nádoru tlustého střeva a zároveň nepůsobil toxicky na normální epiteliální kolonové buňky. Větší selektivita pro nádorové buňky a z toho vyplývající potenciálně nižší vedlejší efekty na normální tkáň tak činí kombinaci LA-12 a TRAILu slibným kandidátem pro budoucí využití v protinádorové terapii.

Projekt je podpořen Ministerstvem zdravotnictví – IGA MZ ČR (NT 11201-5/2010) a Grantovou agenturou GA ČR (P301/11/1730).

Literatura

1. Dušek L, Mužík J, Kubásek M, Koptíková J, Žaloudík J, Vyzula R.: Epidemiologie zhoubných nádorů v České republice [online]. Masarykova univerzita, [2005], [cit. 2012-1-25]. Dostupný z WWW: http://www.svod.cz. Verze 7.0 [2007], ISSN 1802 – 8861.
2. Cunningham D, Atkin W, Lenz HJ, Lynch HT, Minsky B, Nordlinger B, Starling N.: Colorectal cancer. Lancet. 2010 Mar 20;375(9719):1030-47.
3. Shirley S, Morizot A, Micheau O.: Regulating TRAIL receptor-induced cell death at the membrane : a deadly discussion. Recent Pat Anticancer Drug Discov. 2011 Sep;6(3):311-23.
4. Švihálková-Šindlerová L, Foltinová V, Vaculová A, Horváth V, Souček K, Sova P, Hofmanová J, Kozubík A. LA-12 Overcomes Confluence-dependent Resistance of HT-29 Colon Cancer Cells to Pt (II) Compounds. Anticancer Res. 2010 Apr;30(4):1183-8.
5. Horváth V, Souček K, Švihálková-Šindlerová L, Vondráček J, Blanářová O, Hofmanová J, Sova P, Kozubík A.: Different cell cycle modulation following treatment of human ovarian carcinoma cells with a new platinum(IV) complex vs cisplatin. Invest New Drugs. 2007 Oct;25(5):435-43.
6. Vondálová Blanářová O, Jelínková I, Szöor A, Skender B, Souček K, Horváth V, Vaculová A, Anděra L, Sova P, Szöllosi J, Hofmanová J, Vereb G, Kozubík A.: Cisplatin and a potent platinum(IV) complex-mediated enhancement of TRAIL-induced cancer cells killing is associated with modulation of upstream events in the extrinsic apoptotic pathway. Carcinogenesis. 2011 Jan;32(1):42-51.