Περίληψη
Οι πρωτεϊνικές τυροσινικές κινάσες (ΠΤΚ) έχουν κεντρικό ρόλο στη μεταγωγή σήματος από τους υποδοχείς της επιφάνειας του κυττάρου προς δρόμους της ρύθμισης του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, της διαφοροποίησης και της απόπτωσης. Η απορρύθμιση της έκφρασης ή της λειτουργίας τους αποτελεί σημαντικό στοιχείο στη ογκογένεση. Την τελευταία δεκαετία αναπτύχθηκε μια ολόκληρη ομάδα αναστολέων ΠΤΚ με στόχο την παρεμπόδιση της ανάπτυξης ή/και την θεραπεία των κακοηθών νεοπλασιών. Η είσοδος αυτών των αναστολέων στην καθ' ημέρα κλινική πράξη ανοίγει καινούργιους δρόμους στη θεραπευτική του καρκίνου αλλά και κάνει αναγκαία την περαιτέρω γνώση πάνω στους μηχανισμούς δράσης τους και τον τρόπο αλληλεπίδρασης τους με την ακτινοθεραπεία και τα χημειοθεραπευτικά φάρμακα. Αρκετές μελέτες έχουν τονίσει τη συνεργειακή δράση των αναστολέων ΠΤΚ με την ιοντίζουσα ακτινοβολία τόσο στο μοντέλο της χρόνιας μυελογενούς λευχαιμίας (Riordan, 1998 & Papazisis, 2000) όσο και σε συμπαγείς όγκους (Akimoto, 2001 & Hillman, 2 ...
Οι πρωτεϊνικές τυροσινικές κινάσες (ΠΤΚ) έχουν κεντρικό ρόλο στη μεταγωγή σήματος από τους υποδοχείς της επιφάνειας του κυττάρου προς δρόμους της ρύθμισης του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, της διαφοροποίησης και της απόπτωσης. Η απορρύθμιση της έκφρασης ή της λειτουργίας τους αποτελεί σημαντικό στοιχείο στη ογκογένεση. Την τελευταία δεκαετία αναπτύχθηκε μια ολόκληρη ομάδα αναστολέων ΠΤΚ με στόχο την παρεμπόδιση της ανάπτυξης ή/και την θεραπεία των κακοηθών νεοπλασιών. Η είσοδος αυτών των αναστολέων στην καθ' ημέρα κλινική πράξη ανοίγει καινούργιους δρόμους στη θεραπευτική του καρκίνου αλλά και κάνει αναγκαία την περαιτέρω γνώση πάνω στους μηχανισμούς δράσης τους και τον τρόπο αλληλεπίδρασης τους με την ακτινοθεραπεία και τα χημειοθεραπευτικά φάρμακα. Αρκετές μελέτες έχουν τονίσει τη συνεργειακή δράση των αναστολέων ΠΤΚ με την ιοντίζουσα ακτινοβολία τόσο στο μοντέλο της χρόνιας μυελογενούς λευχαιμίας (Riordan, 1998 & Papazisis, 2000) όσο και σε συμπαγείς όγκους (Akimoto, 2001 & Hillman, 2001). Αυτή η συνέργεια φαίνεται να οφείλεται σε επαγωγή του κυτταρικού θανάτου με απορρύθμιση των «σημάτων διάσωσης» που άγονται μέσω συγκεκριμένων ΠΤΚ και όχι σε επιδράσεις των αναστολέων ΠΤΚ στα τελικά στάδια της απόπτωσης, αφού ανταγωνίζονται την άμεση επαγωγή του κυτταρικού θανάτου από μηνύματα που ενεργοποιούν κατ' ευθείαν τη δραστική φάση της απόπτωσης (Ji, 1995, Schlottmann, 1996 & Szabo, 1998). Στον τομέα της αλληλεπίδρασης με τα χημειοθεραπευτικά έχουν σημειωθεί πολύ λιγότερες πρόοδοι. Οι αιτίες γι' αυτή την έλλειψη τεκμηριωμένης πληροφορίας είναι αρκετές: • Τα χημειοθεραπευτικά φάρμακα είναι πολλά, με ποικίλους μηχανισμούς δράσης. • Δεν υπάρχουν τεκμηριωμένες μελέτες που να ασχολούνται διεξοδικά με το θέμα, από την εκτίμηση της αλληλεπίδρασης ως τη διευκρίνηση του μηχανισμού της. • Δεν χρησιμοποιήθηκαν μαθηματικά μοντέλα υπολογισμού της αλληλεπίδρασης, με αποτέλεσμα οι έννοιες «συνεργεία», «ανταγωνισμός» και «αθροιστική δράση» να μην ορίζονται επακριβώς. • Σε όλες σχεδόν τις μελέτες χρησιμοποιείται μόνο ένα μοντέλο κυτταρικής σειράς που, λόγω της πολυμορφίας των νεοπλασματικών νοσημάτων, δεν μπορεί να είναι αντιπροσωπευτικό για τη συνολική εκτίμηση μιας αλληλεπίδρασης. Η μελέτη λοιπόν της αλληλεπίδρασης των αναστολέων ΠΤΚ με τα χημειοθεραπευτικά αποτέλεσε το θέμα της παρούσας μελέτης. Τα βασικά ερωτήματα που τίθενται σε μια τέτοια προσέγγιση είναι τα ακόλουθα: 1. Ποιο είναι το τελικό αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των αναστολέων ΠΤΚ με τα χημειοθεραπευτικά φάρμακα. Επειδή ο όρος «χημειοθεραπευτικά» περιέχει ένα ολόκληρο κεφάλαιο της Φαρμακολογίας και η εκτίμηση της αλληλεπίδρασης των ΠΤΚ με όλα θα ξεπερνούσε τα όρια μιας λογικής προσέγγισης, η μελέτη περιορίστηκε σε δύο ομάδες φαρμάκων: τις καμπτοθεκίνες και τα ταξάνια. Οι δύο αυτές ομάδες είναι οι πιο καινούργιες στην χημειοθεραπεία και ο μηχανισμός δράσης τους στοχεύει δύο διαφορετικές φάσεις του κυτταρικού πολλαπλασιασμού. Τα ταξάνια, εμποδίζοντας τον αποπολυμερισμό των μικροσωληναρίων αναστέλλουν την πρόοδο της μίτωσης και έτσι οδηγούν στον κυτταρικό θάνατο, ενώ οι καμπτοθεκίνες προκαλούν βλάβες της διπλής έλικας του DNA κυρίως κατά τη φάση διπλασιασμού του DNA. Η μελέτη των δύο αυτών ομάδων θα δώσει και τις γενικές κατευθύνσεις αυτής της αλληλεπίδρασης, δηλαδή τι αναμένεται από το συνδυασμό με αναστολείς ΠΤΚ με βάση το μηχανισμό δράσης του κάθε χημειοθεραπευτικού. 2. Ποια είναι η επίδραση των αναστολέων ΠΤΚ στα δύο τελικά αποτελέσματα ενός χημειοθεραπευτικού: την αναστολή του κυτταρικού πολλαπλασιασμού (κυτταροστατική δράση) και την επαγωγή του κυτταρικού θανάτου (κυτταροτοξική δράση). Οι αναστολείς ΠΤΚ αναπτύχθηκαν μεν ως αναστολείς του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, γρήγορα όμως φάνηκε ότι σε συγκεκριμένες συνθήκες επάγουν και την απόπτωση. Ωστόσο ο μηχανισμός δράσης τους δεν σχετίζεται με το μηχανισμό δράσης των χημειοθεραπευτικών (άμεση βλάβη του γονιδιακού υλικού, άμεση επίδραση στη σύνθεση DNA, βλάβη του μηχανισμού της μίτωσης, κλπ), αλλά παρεμβαίνουν σε συγκεκριμένα σημεία της ενδοκυττάριας αγωγής σήματος. Η απάντηση λοιπόν στο παραπάνω ερώτημα θα διευκρινίσει και το ρόλο των ΠΤΚ στους δρόμους της αναστολής του κυτταρικού πολλαπλασιασμού και της επαγωγής της απόπτωσης. Έτσι, προδικάζει και το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των αναστολέων ΠΤΚ με άλλα φάρμακα. 3. Ποια είναι η δράση των αναστολέων ΠΤΚ στους μηχανισμούς που ένα κύτταρο χρησιμοποιεί για να διαφύγει από την απόπτωση, να επιδιορθώσει τις βλάβες που προκάλεσε ένα χημειοθεραπευτικό φάρμακο και να ξαναμπεί στον κυτταρικό κύκλο. Το τρίτο και τελευταίο ερώτημα ουσιαστικά ανιχνεύει το μηχανισμό της αλληλεπίδρασης των αναστολέων ΠΤΚ με τα κυτταροτοξικά ερεθίσματα. Η εμβάθυνση σ' αυτό το μηχανισμό δράσης είναι και η τελική συνεισφορά αυτής της μελέτης. Σαν υπόθεση εργασίας λοιπόν, χρησιμοποιήθηκε η ακόλουθη: «Οι αναστολείς ΠΤΚ επάγουν τον κυτταρικό θάνατο από χημειοθεραπευτικό που προκαλούν ρήξεις στη διπλή έλικα του DNA. Ο μηχανισμός δράσης τους πιθανώς να οφείλεται στην αναστολή των «δρόμων διαφυγής» μετά από βλάβη του DNA». Στην αρχή μελετήθηκε η αλληλεπίδραση της γενιστεΐνης, ενός σχετικά ευρέος φάσματος αναστολέα ΠΤΚ, με την πακλιταξέλη. Χρησιμοποιήθηκαν τρεις κυτταρικές σειρές (HeLa, L929, ΗΤ29). Η γενιστεΐνη εμφάνισε ανταγωνιστική δράση με την πακλιταξέλη, πιθανώς επειδή εμποδίζει τομηχανισμό δράσης της τελευταίας στα μικροσωληνάρια της μιτωτικής ατράκτου (Verde, 1991) και αναστέλλει τους δρόμους της απόπτωσης όταν ενεργοποιούνται στη διάρκεια της μίτωσης (Nehme, 2000). Αυτά τα αποτελέσματα συμφωνούν με τη βιβλιογραφία όπου αναφέρεται ο ανταγωνισμός των αναστολέων ΠΤΚ με τα ταξάνια (Liu, 1994). Ωστόσο, σε κύτταρα που εμφανίζουν ευαισθησία στη δράση της (κύτταρα που υπερεκφράζουν ευαίσθητες στη γενιστεΐνη κινάσες) η ανταγωνιστική δράση είναι μικρή και η συγχορήγηση των αναστολέων ΠΤΚ με τα ταξάνια είναι εφικτή με ταυτόχρονη μείωση των συγκεντρώσεων και των δύο φαρμάκων. Έτσι πιθανώς εξηγείται και η συνεργειακή δράση των ταξανίων με τον αναστολέα του HER2 trastazumab (Yu, 2001). Η απόπτωση μετά από βλάβες της μιτωτικής διεργασίας είναι φαινόμενο που άγεται από ξεχωριστά μονοπάτια της ενδοκυττάριας αγωγής σήματος και στο σύνολο τους αυτές οι διεργασίες αναστέλλονται από τους αναστολείς ΠΤΚ. Στο συνδυασμό αναστολέων ΠΤΚ με τις καμπτοθεκίνες, ως βασικό μοντέλο χρησιμοποιήθηκε η γενιστεΐνη με την ιρινοτεκάνη σε τέσσερις κυτταρικές σειρές (HeLa, L929, OAW-42 και ΗΤ29). Στις τρεις κυτταρικές σειρές (εκτός από τα ΗΤ29) η γενιστεΐνη εμφάνισε συνεργειακή δράση με την ιρινοτεκάνη. Το μοντέλο επεκτάθηκε στους συνδυασμούς γενιστεΐνης τοποτεκάνης και χερμπιμυκίνης-Α / ιρινοτεκάνης: το συνεργειακό αποτέλεσμα όλων αυτών των συνδυασμών (εκτός πάλι από τα ΗΤ29 κύτταρα) μας επιτρέπει να βγάλουμε το γενικότερο συμπέρασμα ότι οι αναστολείς ΠΤΚ εμφανίζουν συνεργειακή δράση με τις καμπτοθεκίνες. Στη συνέχεια μελετήθηκε η δράση του συνδυασμού γενιστεΐνης / ιρινοτεκάνης στην αναστολή της σύνθεσης DNA (ως δείκτη της κυτταροστατικής δράσης). Τα αποτελέσματα έριξαν το πρώτο φως στην μοριακή λογική του συνδυασμού καμπτοθεκινών / αναστολέων ΠΤΚ. Οι αναστολείς ΠΤΚ ανταγωνίζονται έντονα την κυτταροστατική δράση που προκαλείται από την επίδραση των καμπτοθεκινών. Έτσι, σε όσες κυτταρικές σειρές η κυτταροστατική δράση υπερείχε της κυτταροτοξικής (ΗΤ29) το τελικό αποτέλεσμα του συνδυασμού ήταν ανταγωνιστικό. Αντίθετα, στα κύτταρα HeLa που η ιρινοτεκάνη έχει κυρίως κυτταροτοξική επίδραση, η γενιστεΐνη αν και ανταγωνίζεται την αναστολή σύνθεσης DNA, ωστόσο εμφανίζει συνεργειακή δράση στο τελικό αποτέλεσμα. Με βάση τα παραπάνω αποτελέσματα, η πιο βάσιμη υπόθεση εργασίας για τη συνέχεια της μελέτης ήταν ότι η αναστολή των ΠΤΚ εμποδίζει τη φυσιολογική πέδηση του κυτταρικού κύκλου, που μετά από μια βλάβη του DNA χρησιμεύει ώστε να δώσει στο κύτταρο το χρόνο για να εκτιμήσει και να επιδιορθώσει τις βλάβες του, πριν επανέλθει στον κανονικό ρυθμό πολλαπλασιασμού. Αυτό αποδείχθηκε και με τα πειράματα της κυτταρομετρίας ροής στα HeLa και τα OAW-42 κύτταρα όπου, ενώ η ιρινοτεκάνη προκάλεσε αναστολή της προόδου του κυτταρικού κύκλου στην G2 φάση και η προσθήκη γενιστεΐνης ανταγωνίστηκε αυτή η δράση. Αντίθετα τα φυσιολογικά κύτταρα L929 δεν ανταποκρίθηκαν με τον ίδιο τρόπο (πιθανώς επειδή οι δρόμοι των ΠΤΚ που εμποδίζουν την απόπτωση δεν λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο στα φυσιολογικά και τα καρκινικά κύτταρα). Στα πειράματα κυτταρομετρίας ροής φάνηκε επίσης μια αύξηση των αποπτωτικών κυττάρων στα HeLa και πιθανώς μια ελάττωση της απόπτωσης στα ΗΤ29 κύτταρα. Η αύξηση της απόπτωσης αποδείχθηκε με ηλεκτροφόρηση DNA (αύξηση της κατάτμησης του DNA) και με τη μελέτη της διάσπασης της πολυ(ΑΟΡ-ριβοζο)-πολυμεράσης (PARP), τόσο στα HeLa όσο και στα OAW-42 κύτταρα. Αντίθετα, δεν επιβεβαιώθηκε η αναστολή του κυτταρικού θανάτου στα ΗΤ29 κύτταρα (το αποτέλεσμα σε πολλαπλά πειράματα δεν ήταν σημαντικό), αν και τα ΗΤ29 δεν εμφάνισαν έντονα σημάδια απόπτωσης, κάτι που συμφωνεί με το γεγονός ότι η δράση της ιρινοτεκάνης είναι κυρίως κυτταροστατική στα ΗΤ29. Έχοντας υπόψη τα παραπάνω αποτελέσματα, η αλληλεπίδραση των αναστολέων ΠΤΚ με τα χημειοθεραπευτικά μπορεί να συνοψιστεί στα εξής: Εμποδίζοντας την αναστολή του κυτταρικού κύκλου μετά από τη βλάβη του DNA (ανταγωνισμός στην κυτταροστατική επίδραση), δεν αφήνουν στο κύτταρο το χρόνο για επιδιόρθωση με αποτέλεσμα την συνέχιση του κυτταρικού κύκλου και τον αναπόφευκτο πλέον κυτταρικό θάνατο (Waldtnan, 1997). Για να διευκρινιστεί με ποιο μηχανισμό συμβαίνει αυτό, μελετήθηκαν οι δρόμοι που χρησιμοποιεί ένα κύτταρο είτε για να αποφύγει την απόπτωση είτε για να εμποδίσει την πρόοδο του κυτταρικού κύκλου, μέχρι να επιδιορθωθούν οι βλάβες του DNA. Στα HeLa κύτταρα φάνηκε ότι η γενιστεΐνη δεν επηρέασε το «σημείο ελέγχου της βλάβης του DNA» (DNA-damage checkpoint) στο δρόμο ATM → p53 → p21, αφού η έκφραση του p21WAF1 δεν άλλαξε με την προσθήκη γενιστεΐνης. Επίσης, δεν άλλαξε η έκφραση της αντι-αποπτωτικής πρωτεΐνης bcl-2 (και στα OAW-42 κύτταρα), ούτε η ενεργοποίηση του δρόμου των ΜΑΡΚ κινασών. Σημαντική όμως επίδραση φάνηκε σε δύο βασικούς δρόμους διαφυγής: στη μετακίνηση του μεταγραφικού παράγοντα ΝΡκΒ προς τον πυρήνα και στην απενεργοποίηση της CDK-1 κινάσης («σημείο ελέγχου της G2 φάσης»). Τέλος ελάττωσε και την έκφραση του άλλου φρένου των κυκλινοεξαρτώμενων κινασών, του p27ΚΙΡ1. Η αναστολή της μετακίνησης του p50/ΝΡκΒ προς τον πυρήνα σημαίνει και αναστολή της μεταγραφής σημαντικών αντι-αποπτωτικών μηνυμάτων, αφού είναι γνωστό ότι στη διάρκεια της απόπτωσης η μετακίνηση του ΝΡκΒ προς τον πυρήνα ανταγωνίζεται τα αποπτωτικά ερεθίσματα (Beg, 1996 & Wang C-Y, 1996). Η ανταγωνιστική δράση της γενιστεΐνης σε αυτό το δρόμο πιθανώς να οφείλεται στην αναστολή των src κινασών (Schlessinger, 2000) που ελέγχουν αυτό το δρόμο. Στα L929 κύτταρα η αναστολή της μετακίνησης του p50/NFxB συνδυάστηκε με αύξηση της μετακίνησης του p65-Κε1Α/ΝΡκΒ. Όμως τα L929 κύτταρα είναι τα μόνα φυσιολογικά που χρησιμοποιήθηκαν και έχουν φυσιολογικό p53. Επειδή η p53-διαμεσολαβούμενη απόπτωση χρειάζεται ενεργοποίηση του ΝΡκΒ και μετακίνηση του στον πυρήνα (Ryan, 2000) είναι πιθανό ότι στα κύτταρα με φυσιολογικό p53 η μετακίνηση κάποιων στοιχείων του ΝΡκΒ στον πυρήνα να μην προστατεύει αλλά να επάγει την απόπτωση. Η κυριότερη δράση των αναστολέων ΠΤΚ έχει να κάνει με την απορύθμιση του «σημείου ελέγχου» της G2 φάσης του κυτταρικού κύκλου. Στα HeLa κύτταρα, η πλήρης αποφωσφορυλίωση της CDK-1 (p34cdc2) έχει σαν αποτέλεσμα τη μη-συγκράτηση του κυτταρικού κύκλου στην G2 μετά από τις βλάβες του DNA στην S φάση από την ιρινοτεκάνη. Κάτι τέτοιο αυξάνει την απόπτωση των κυττάρων που, με ήδη σημαντικές βλάβες στο γονιδίωμα, δέχονται (από την αποφωσφορυλίωση της CDK-1) το μήνυμα για έναρξη της μίτωσης. Η απορύθμιση του «σημείου ελέγχου» της G2 είναι γνωστό και από άλλα συστήματα ότι επάγει την απόπτωση, και μπορεί να οφείλεται είτε στην ανασταλτική δράση της γενιστεΐνης στα μηνύματα που άγονται μέσω των chkl και chk2 κινασών προς την cdc25, είτε σε άμεση δράση της στην τυροσινική φωσφορυλίωση της CDK-1. Τέλος, η ελάττωση της έκφρασης του p27ΚΙΡΙ από τη γενιστεΐνη αποτελεί ακόμη ένα εμπόδιο στη φυσιολογική συγκράτηση του κυτταρικού κύκλου μετά από βλάβη του DNA. Αυτό συμφωνεί και με την παρατήρηση ότι ο δρόμος των ΜΑΡΚ κινασών, που στο μοντέλο των HeLa κυττάρων ενεργοποιήθηκαν περισσότερο με τη γενιστεΐνη, αυξάνει την αποδόμηση του p27KIP1 (Delmas, 2001). Οι αναστολείς των ΠΤΚ έχουν συνεργειακή δράση με τα χημειοθεραπευτικά που προκαλούν βλάβες της διπλής έλικας του DNA. Αυτή η συνεργεία οφείλεται στην αναστολή τουλάχιστο δύο δρόμων διαφυγής του προσβεβλημένου κυττάρου: Της μετακίνησης του NFxB προς τον πυρήνα και της φυσιολογικής λειτουργίας του σημείου ελέγχου της G2 φάσης του κυτταρικού κύκλου. Άλλοι δρόμοι, όπως η αποδόμηση του p27Κ11>ι, επίσης συμμετέχουν σε αυτή τη δράση. Έτσι, ανταγωνιζόμενοι την κυτταροστατική δράση της βλάβης του DNA επάγουν την απόπτωση. Σ' αυτό το μοντέλο δεν μπορούν να ενταχθούν κύτταρα που δεν επάγουν απόπτωση μετά από το κυτταροτοξικό ερέθισμα και εμφανίζουν ισχυρή αντίσταση στη δράση των αναστολέων ΠΤΚ όπως τα ΗΤ29 κύτταρα. Στο μέλλον, η χρησιμοποίηση των αναστολέων ΠΤΚ ταυτόχρονα με τα χημειοθεραπευτικά θα χρειαστεί να αντιμετωπίσει και άλλα ερωτήματα: • Ποιοι αναστολείς ΠΤΚ μπορούν να συνεργαστούν με τα κυτταροτοξικά φάρμακα (ή την ακτινοβολία). • Ποιες ΠΤΚ ευθύνονται για την αναστολή των αποπτωτικών μηνυμάτων (οι πιο ειδικοί αναστολείς θα βοηθήσουν να ξεχωρίσουμε την επίδραση της κάθε ΠΤΚ στον αποπτωτικό μηχανισμό) • Ποια είναι όλα τα μηνύματα που ανταγωνίζονται ή επάγουν την απόπτωση μετά από βλάβη του DNA • Τελικά ποιος είναι ο καλύτερος τρόπος παρεμβολής στο κύτταρο ώστε να προφυλαχθούν από την απόπτωση φυσιολογικά κύτταρα (π.χ. με φυσιολογικό p53) ενώ θα αυξηθεί η απόπτωση στα καρκινικά.
περισσότερα
Περίληψη σε άλλη γλώσσα
Protein tyrosine kinases (PTKs) play a crucial role in regulating cellular proliferation, differentiation and apoptosis. New drugs are already entering clinical trials and everyday clinical practice, inhibiting several PTK families. The demand for better therapies in the future will introduce new combination therapies, possibly combining traditional chemotherapeutic drugs with new signal transduction inhibitors. The purpose of this study was to evaluate the combined activity of PTK-inhibitors and chemotherapy in in vitro culture systems and to investigate the possible mechanism of action of such a combination. The three basic points to be addressed were the following: 1. What is the final result of the combination between PTK inhibitors and chemotherapy? Two classes of chemotherapeutic drugs were used, taxanes (agents that act in microtubules and promote death deregulating the mitotic spindle formation) and camptothecins that induce DNA damage in S-phase. The cell lines used were HeLa ...
Protein tyrosine kinases (PTKs) play a crucial role in regulating cellular proliferation, differentiation and apoptosis. New drugs are already entering clinical trials and everyday clinical practice, inhibiting several PTK families. The demand for better therapies in the future will introduce new combination therapies, possibly combining traditional chemotherapeutic drugs with new signal transduction inhibitors. The purpose of this study was to evaluate the combined activity of PTK-inhibitors and chemotherapy in in vitro culture systems and to investigate the possible mechanism of action of such a combination. The three basic points to be addressed were the following: 1. What is the final result of the combination between PTK inhibitors and chemotherapy? Two classes of chemotherapeutic drugs were used, taxanes (agents that act in microtubules and promote death deregulating the mitotic spindle formation) and camptothecins that induce DNA damage in S-phase. The cell lines used were HeLa (cervical cancer), OAW-42 (ovarian cancer), HT29 (colon cancer) and L929 (normal mouse fibroblasts). Paclitaxel and PTK-inhibitor genistein exhibited an antagonistic effect. However, in certain PTK inhibitor-sensitive cells, this antagonism was not so strong, leaving some space for combination of the two drugs. However, genistein and herbimycin-A exhibited a strong synergistic effect in combination with the camptothecins irinotecan and topotecan in all cell lines except HT29 colon cancer cells. 2. What is the influence of PTK inhibitors on the two endpoints of the chemotherapy effect: cytostatic effect (DNA synthesis and cell cycle inhibition) and cytotoxic effect (apoptosis induction). Genistein antagonized the cytostatic effects of irinotecan (though the combination results in synergism in the overall result). Irinotecan induced G2 -phase arrest and this was inhibited by genistein in HeLa and OAW-42 cells. The inhibition of DNA synthesis and G2-phase arrest could be possibly explained by a deregulation of the G2-checkpoint, a pathway that keeps cells out of the cell cycle after DNA damage in order to repair the damage and re-ender cell cycle (in mitosis). This was confirmed with DNAelectrophoresis and PARP (poly[ADP-ribose]polymerase) cleavage experiments, where it was shown (for HeLa and OAW-42 cells) that genistein enhanced apoptosis induced by irinotecan. We hypothesized that a deregulation of G2-checkpoint (and possibly of the other pathways that inhibit cell cycle progression as well) could be one of the mechanisms to explain the antagonism in DNA synthesis and the augmentation of apoptosis. 3. What is the effect of PTK inhibitor genistein on cell survival pathways after DNA damage? DNA damage can induce apoptosis. However there are multiple signals inhibiting apoptotic pathways, that a cell can induce in order to survive and continue living and proliferating. It was experimentally confirmed that genistein did not affect p21WAF1 and bcl-2 expression, neither had any effect on MAPK kinase activation, three of the anti-apoptotic pathways. However it inhibited nuclear translocation of p50/NFxB (in HeLa and L929 cells) and tyrosine phosphorylation of CDK-1 (p34cdc"2), deregulating G2 checkpoint and increasing apoptosis. It was also shown that genistein downregulated p27KIP1 expression. The conclusion is that PTK inhibitors have a synergistic effect when combined with camptothecins. This synergism can be attributed to the inhibition (by PTK-inhibitors) of the cell cycle arrest and survival pathways after DNA damage induced by camptothecins.
περισσότερα