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.2018年12月19:18:211。
doi:10.1186/s12935-018-0710-0。 2018年电子采集。

雷帕霉素和/或多西环素靶向细胞代谢增强人脑胶质瘤细胞的抗肿瘤作用

附属公司

雷帕霉素和/或多西环素靶向细胞代谢增强人胶质瘤细胞的抗肿瘤作用

加博尔·佩特·瓦里等。 癌细胞Int. .

摘要

背景:胶质瘤是最常见的高度侵袭性成人原发性脑肿瘤。临床数据显示,治疗方法无法达到患者的预期,因此胶质瘤主要是无法治愈的疾病。肿瘤细胞可以快速适应治疗过程中与代谢重新连接和组织环境中的深刻异质性有关的变化。新的兴趣旨在开发针对血管生成、激酶活性和/或细胞代谢的有效治疗方法。mTOR(雷帕霉素的哺乳动物靶点)是许多肿瘤的特征,其高活性可促进代谢改变、大分子生物合成、细胞生长和存活。不幸的是,毒性较低的mTOR抑制剂并没有带来明显的生存益处。分析mTOR抑制剂敏感性、其他代谢靶向治疗及其组合有助于寻找潜在的药物和生物标记物,以促进胶质瘤患者的治疗进展。

方法:体外增殖试验、蛋白质表达和代谢物浓度分析用于研究mTOR抑制剂、其他代谢治疗及其组合对胶质瘤细胞系的影响。此外,还通过免疫组织化学方法在人体活检中研究了mTOR活性和细胞代谢相关蛋白表达模式。替莫唑胺和/或雷帕霉素治疗改变了与脂质合成、糖酵解和线粒体功能相关的酶的表达,作为代谢适应的结果;因此,在体外联合使用其他抗代谢药物(氯喹、依托莫西、强力霉素)。

结果:我们的结果表明,共同靶向代谢途径具有与mTOR相关的肿瘤细胞依赖性加性/协同效应,并且代谢蛋白表达模式依赖于细胞系。联合用药,尤其是雷帕霉素+多西环素可能对胶质瘤有良好的抗肿瘤作用。此外,我们的免疫组织化学结果表明,代谢和mTOR活性的改变与最近的胶质瘤分类无关,这些蛋白表达谱显示了患者材料的个体差异。

结论:基于这些,以细胞代谢为靶点的不同新旧药物组合有望根据肿瘤细胞的代谢变化抑制肿瘤细胞的高适应能力。与此相关,当前治疗的发展需要找到特殊的生物标记物来表征胶质瘤的代谢异质性。

关键词:抗代谢药物组合;多西环素;胶质母细胞瘤;雷帕霉素;替莫唑胺;肿瘤代谢;mTOR抑制剂。

PubMed免责声明

数字

图1
图1
U251、U87和U373-U人脑胶质瘤细胞的mTOR活性和代谢差异。mTOR活性相关蛋白和其他代谢酶的表达表征了所研究的人脑胶质瘤细胞系,并显示出一些个体差异——Western blot结果的代表性数字;b酶表达谱可能与胶质瘤细胞的mTOR抑制剂敏感性相关(雷帕霉素-Rapa 50 ng/mL;NVP-BEZ235-BEZ 1µM;PP242 1µM,72h治疗),这由Alamar Blue和SRB增殖试验监测-未治疗对照组的细胞增殖被视为100%;雷帕霉素显著抑制所有研究细胞的增殖;与雷帕霉素相比,显著差异用*p标记 < 0.05
图2
图2
研究的三种胶质瘤细胞系中的细胞内代谢物浓度。通过LC-MS测量细胞内乳酸或谷氨酸的高水平以及其他代谢物(如丙酮酸和几种TCA循环代谢物-分子筛)浓度的差异,以及检测到的拉丁美洲和加勒比海乳酸,PYR公司丙酮酸,CIT公司柠檬酸盐,AKG公司α-酮戊二酸,SUC公司琥珀酸盐,FUM公司富马酸盐,MAL公司苹果酸盐,GLUT公司给予谷氨酸;b在U87细胞中,最高的乳酸/苹果酸比率显示出最高的糖酵解活性;c(c)在72小时mTORI和替莫唑胺治疗(柠檬酸盐/丙酮酸盐)/(富马酸盐/琥珀酸盐)后,未经治疗的对照组%通过LC-MS测量代谢物水平的变化,以表征OXPHOS功能。药物使用浓度如下:雷帕霉素-Rapa 50 ng/mL;NVP-BEZ235-BEZ 1µM;PP242 1µM;替莫唑胺-TMZ 100µM。标记出显著变化*(p < 0.05)
图3
图3
在人脑胶质瘤细胞系中对mTORI和替莫唑胺治疗的抗增殖作用和mTOR活性及其他代谢相关蛋白水平的改变。mTOR抑制剂(雷帕霉素-Rapa 50 ng/mL;NVP-BEZ235-BEZ 1μM;PP242 1μM)和替莫唑胺(TMZ 100μM)72小时联合治疗有效抑制U251、U87和U373-U细胞的增殖——Alamar Blue和SRB增殖试验结果,未经治疗的对照组的细胞增殖被视为100%(替莫唑胺轻微降低了增殖,对U251没有明显的生长抑制作用,mTORIs的作用与图1a相似,所有替莫唑酰胺 + mTORI联合治疗有显著的抗增殖作用,p < 0.05; 基于CI计算,给出了抑制剂组合的加性(A)或协同(S)效应,添加了SD);b在不同的单次处理后,mTORC1和C2活性相关蛋白及其他代谢酶的表达也发生了变化(72小时处理后典型的Western blots结果)
图4
图4
代谢药物诱导人脑胶质瘤细胞增殖和蛋白表达谱的变化。多西环素(Doxy 10µM)、依托莫西(Etom 50µM < 0.05);b雷帕霉素、强力霉素、依托莫西和氯喹单药治疗72小时后,ACSS2、FASN、CPT1a和p-(Ser473)-Akt蛋白表达受到影响;c(c)在U251胶质瘤细胞中应用两种药物组合(50 ng/mL雷帕霉素)后,与未经治疗的对照组相比,FASN、β-F1-ATPase、p-S6、p-(Ser473)-Akt和CPT1a蛋白表达 + 100µM替莫唑胺-Rapa + TMZ;50 ng/mL雷帕霉素 + 10µM强力霉素-Rapa + 多西;100µM替莫唑胺 + 10µM强力霉素-TMZ + 多西(Western blot结果)-代表性Western blot图
图5
图5
雷帕霉素和替莫唑胺联合其他代谢抑制剂在人脑胶质瘤细胞系中具有不同的体外抗增殖作用。U251患者72小时不同双药联合体外治疗后Alamar Blue试验结果(),U87(b)和U373-U(c(c))神经胶质瘤细胞(雷帕霉素Rapa 50 ng/mL,替莫唑胺TMZ 100µM,多西环素Doxy 10µM;埃托莫昔50µM;氯喹Chl 50µM)。根据CI计算得出组合的加性(A)或协同(S)效应,添加SD,抗增殖作用显著(p < 0.05)与未经处理的培养物相比,几乎所有联合治疗中,强力霉素除外 + 依托莫西和替莫唑胺 + 依托莫西治疗
图6
图6
某些有趣的三种药物组合会导致人脑胶质瘤细胞。Alamar Blue在72小时不同三种药物组合体外治疗后的测试结果。最有效的联合用药结果,三种药物联合用药与单药治疗的显著效果(p < 0.05),添加SD。应用药物浓度:雷帕霉素-Rapa 50 ng/mL、替莫唑胺-TMZ 100µM、强力霉素-Doxy 10µM;依托莫西尔-Etom 50µM;氯喹Chl 50µM在不同组合中的含量如下:雷帕霉素 + 替莫唑胺 + 强力霉素-Rapa + TMZ公司 + 多西;雷帕霉素 + 强力霉素 + 氯喹-拉帕 + 多西 + 氯离子;雷帕霉素 + 强力霉素 + 依托莫西尔-拉帕 + 多西 + Etom;替莫唑胺 + 强力霉素 + 氯喹-TMZ + 多西 + 中国)
图7
图7
人脑胶质瘤活检中代谢蛋白表达分析的代表性染色。在具有代表性的人类IDH野生型和突变型胶质瘤中显示了代谢和mTOR通路相关的蛋白表达模式和评估的染色分数。左上角添加了正常脑组织的染色。几乎所有研究的胶质瘤中都检测到高mTOR活性、组织异质性和特征性CPT1a蛋白过度表达(17/18 3+分)。肿瘤内和肿瘤间异质性分别出现在p-S6、FASN和p-(Ser473)-Akt染色中。IDH野生型和突变型患者之间仅在GLS表达分数上存在显著差异,IDH突变型胶质瘤组织表达较高量的GLS蛋白(6/8突变型患者的表达分数为2/3+,8/10研究的IDH野生类型患者的表达得分为0/1+)。文本中有进一步的解释。IDH野生型(n = 10) 和IDH突变体(n = 8) 病例由DAB(棕色)显影,使用苏木精复染,代表性照片由全景查看器(3D Histech-×40)拍摄

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