A p53 kutatásának és a rák kezelésének legújabb eredményei
Kivonat
A p53-at kódoló TP53 az egyik leghíresebb daganatelnyomó gén. Az emberi daganatok többsége a p53 út inaktiválódását mutatja. A p53 mutáns nemcsak, de már nem is működik, mint tumor szupresszor, de tumor-elősegítő hatással is bír. A p53 alapvető funkciója a sejtes stresszre adott válasz. Áttekintjük a p53 kutatásának legújabb fejleményeit, és az stressz hatására az apoptózisra, a sejtciklus leállítására és az öregedésre koncentrálunk. Áttekintjük a p53 alapú terápia klinikai alkalmazását emberi rák esetén is.
1. Bevezetés
A p53-at kódoló TP53 gén az egyik leggyakrabban mutált gén az emberi rákos megbetegedésekben. Úgy tűnik, hogy az összes rák kb. Fele inaktiválta a p53-at. A p53 fehérje széles körű biológiai funkcióval rendelkezik, beleértve a sejtciklus szabályozását, az apoptózist, az öregedést, a DNS-anyagcserét, az angiogenezist, a sejtek differenciálódását és az immunválaszt. Számos publikáció számolt be a p53 különféle funkcióiról, beleértve a transzkripciós, poszttranszkripciós és poszttranszlációs szerepeket. Vousden és Prives áttekintése szerint a p53 fő funkciói a növekedés leállításának és az apoptózis szabályozásának.
2. A p53 normál funkciói
Számos tanulmány kimutatta, hogy a p53 olyan transzkripciós faktor, amely számos gént és mikroRNS-t céloz meg a pince stresszére reagálva. A p53 mint tumor szupresszor kulcsfontosságú szerepe a sejtciklus progressziójának blokkolása és / vagy apoptózis kiváltása a sejtes stresszekre, például a DNS károsodására reagálva. A károsodott p53 aktivitás elősegíti a DNS károsodásának felhalmozódását a sejtekben, ami rák fenotípusához vezet. Transzkripciós faktorként a p53 változatos és összetett génszabályozó hálózatot képez. Széles körű vizsgálatot végeztek a p53 által felismert célszekvenciák, a p53 válaszelem (RE) tisztázására, amint azt Riley és munkatársai nemrégiben felülvizsgálták. A p53 biológiai aktivitásainak igen széles skálája van, ezért ez az áttekintés a p53 mint tumor szupresszor szerepére és annak rákterápiára gyakorolt hatásaira összpontosít.
2.1. Emberi daganatok és p53 mutációk
A TP53 mutáció gyakorisága ~ 10% -tól (vérképző rosszindulatú daganatok) és 50-70% -ig (petefészek, vastagbél, fej és nyak rosszindulatú daganatai) változik. A TP53 csíra mutációja Li-Fraumeni szindrómát okoz, amely egy családi rák szindróma, beleértve az emlőrákot, a lágyrész szarkómát és a rák különféle típusait. Az emberi rákos megbetegedések legtöbb TP53-mutációja a DNS-kötő doménen belül mutációkat eredményez, megakadályozva ezzel a p53-nak a célgének átírását. A mutáns p53 azonban nemcsak a vad típusú fehérje normális működésének elvesztéséhez vezetett, hanem új képességekhez vezetett a rák elősegítésére. Az első jelentés a p53 mutáns funkciónyereségéről az a megfigyelés volt, hogy a mutáns p53 transzfekciója p53-null sejtekbe fokozza a daganatképződést egerekben. Számos későbbi tanulmány megerősítette ezt a megállapítást.
2.2. p53 mint tumor szuppresszor
2.2.1. A p53 a DNS károsodásának érzékelőjeként
A genetikai instabilitás a rosszindulatú daganatok egyik legkiemelkedőbb jellemzője. Nagyon kifinomult rendszerek léteznek a DNS károsodásának kimutatására és a genom helyreállítására. A p53 fontos szerepet játszik az ilyen „gondnoki” rendszerekben. Amikor a p53 reagál a DNS károsodására, akár sejtciklus leállást, akár apoptózist vált ki.
1991-ben kimutatták, hogy a vad típusú p53 indukciója apoptózist indukálhat Azok az egerek, amelyek specifikus p53 mutánssal rendelkeznek, nem képesek kiváltani a sejtciklus leállását, de megtartják az apoptózis kiváltásának képességét, lehetővé téve számukra az onkogén által indukált tumorok hatékony elnyomását, ami arra utal, hogy a p53 proapoptotikus funkciója jobban játszhat fontos szerepe van daganatellenes hatásaiban, mint a sejtciklus leállításának kiváltásában.
2.2.2. p53 és apoptózis
Számos jelentés írta le azt a mechanizmust, amellyel a p53 kiváltja az apoptózist. főleg transzkripciós faktorként funkcionál, fontos feltárni a p53 által szabályozott géneket, amelyek hozzájárulnak az apoptózis szabályozásához. Korai vizsgálatok kimutatták, hogy a vad típusú p53 képes megkötni a bax gén promoter régióját és szabályozni a bax gén transzkripcióját. a Bc l-2 család, amely heterodimereket képez a Bcl-2-vel, gátolva annak aktivitását. A Bcl-2 fehérjecsalád fontos szerepet játszik az apoptózisban és a rákban. Például a Bcl-2 szabályozza a citokróm c felszabadulását a mitokondriumokból, amely a 9-es kaszpáz aktiválásával aktiválja az apoptotikus utat. A 9-es kaszpáz aktiválja a végrehajtó 3-as kaszázt. > Számos emberi rák, beleértve a vastagbél- és gyomorrákot, megváltoztatta a Bcl-2 expresszióját. A Bcl-2 expressziós szintjének fontosságát a rákos betegek prognózisában azonban még vizsgálják.A bax expresszió hozzájárulása a rákos betegek prognózisához és a terápiára adott válasz szintén nem egyértelmű. Az emlőrák esetében egy tanulmány kimutatta, hogy a bax alacsony szintű expressziója rossz prognózissal jár, míg más jelentések nem mutatnak összefüggést a bax expresszió szintje és a prognózis között. Ezért további kutatásokra lesz szükség.
A CD95 (más néven Fas és Apo-1) egy “halálreceptor”, jelezve annak fő szerepét az apoptózisban. A CD95 első jelentése kimutatta, hogy az anti-CD95 antitest csökkent a humán B-sejt xenograft tumorok növekedése. Azóta számos jelentés jelent meg a CD95 által kiváltott jelátviteli útvonalról apoptózisban. A citotoxikus szerek, például a kemoterápiás gyógyszerek, apoptózist indukálhatnak a gyógyszerérzékeny sejtekben. Ezért fontos, hogy tisztázni, hogy mely jelátviteli útvonal (ok) járulnak hozzá leginkább az apoptózishoz. Ezen információk tisztázása hasznos lehet a gyógyszer felfedezésében.
Több jelentés szerint a CD95 út fontos szerepet játszik a citotoxikus szerek által kiváltott apoptózisban, és hogy ez a rendszer magában foglalja a vad típusú p53 aktiválását. Ezért a p53 státus befolyásolhatja a kemoszenzitivitást a CD95 szignálozás útján. Egy nemrégiben készült jelentés azonban jelezte, hogy a CD95 elősegítheti a tumor növekedését. d és számos tényezőtől függ.
Létezik egy Bcl-2 alcsalád, amely csak a BH3 domént tartalmazza. Számos csak BH3 fehérjét azonosítottak, és a p53 transzkripciós faktorként működik a PUMA és NOXA esetében, amelyek mind ebbe az osztályba tartoznak. A PUMA kulcsfontosságú közvetítője a p53 által kiváltott apoptotikus útnak is.
Amikor a PUMA megszakad a vastagbélrák sejtjeiben, a p53 által indukált apoptózis megakadályozható. A PUMA kulcsfontosságú szerepet játszhat a sejtek sorsának meghatározásában (programozott sejthalál versus sejtciklus leállás) a p53 aktiválására reagálva. A PUMA knockout egerekről szóló jelentés azt mutatta, hogy a PUMA knockoutja összefoglalja a p53 knockout egereknél megfigyelt apoptotikus hiányt. A PUMA elengedhetetlen közvetítője a p53-függő és -független apoptózisnak in vivo. Mivel az apoptózis elkerülése a rák egyik jellemző jellemzője, a PUMA fontos szerepet játszhat a karcinogenezis során is.
A legfrissebb jelentések azonban azt mutatják, hogy bizonyos helyzetekben az apoptózis elősegítheti a karcinogenezist. Michalak és mtsai. valamint Labi és mtsai. kimutatta, hogy a PUMA elvesztése abbahagyta a gamma-sugárzás által kiváltott thymás lymphomagenesist. A PUMA-hiányos hematopoietikus őssejtek védettek a gamma-besugárzás okozta sejtpusztulástól, ami csökkenti a kompenzációs proliferációt és a replikációt. Másrészt a vad típusú egerek hatalmas sejtpusztulást tapasztalnak, amikor gamma-besugárzást kapnak, ami ezt követően a régió ős / progenitor sejtjeinek újratelepítéséhez vezetett. Ezek a jelentések azt mutatják, hogy a szövet homeosztázisos szár / progenitor szerkezete elnyomhatja a tumor kialakulását. Ezt a jelenséget meg kell erősíteni, de ezt szem előtt kell tartani, amikor a betegeket olyan stratégiákkal kezelik, mint kemoterápia és / vagy sugárzás.
2.2.3. A p53 és a sejtciklus leállítása
A p53 fehérje nemcsak az apoptózis kiváltásával, hanem a sejtciklus leállításának elnyomásával is elnyomja a tumor képződését. A celluláris stressz típusától függően a p53 a p21 ciklin-függő kináz inhibitor transzkripciójának aktiválásával indukálhatja a G1 leállását. Ez a folyamat jól ismert, és alaposan tanulmányozták. A p53 szabályozza a G2 / M átmenetet is. Például a p53 blokkolhatja a sejtek belépését a mitózisba a Cdc2 gátlásával. A Cdc2 működéséhez a B1 ciklinnel kell kötődnie. A ciklin B1 p53 általi visszaszorítása a G2 sejtjeit is megállítja. Az átmeneti sejtciklus azonban nem vezethet tumor felszámolásához, mert egy olyan onkogén potenciállal rendelkező sejt, amely nem javítható, folytathatja a szaporodást.
Ezért a másik mechanizmus, a sejtek öregedése fontos szerepet játszhat a p53- mediált tumor szuppresszió. A sejtes öregedés állandó sejtciklus-leállás. Számos jelentés szól a tumor kialakulása, a p53 és az öregedés közötti összefüggésről. Megemlítünk néhány ilyen tényezőt a rákterápia szempontjából. Az emberi és a rágcsáló primer sejtekben expresszált onkogén ras rákos sejtek öregedését eredményezi. Ez a folyamat a p53 és a p16 felhalmozódásának köszönhető. A p53 vagy p16 inaktiválása megakadályozza a ras által kiváltott öregedést. Ez a jelentés azt sugallja, hogy a pince öregedése fontos szerepet játszik a tumor fejlődésének elnyomásában. A p53 inaktiválása, amint az a legtöbb emberi rákban megtalálható, lehetővé teszi a sejtek számára, hogy elkerüljék a pincében fellépő öregedést, ezáltal makroleveles daganatfejlődést eredményezzen. . A p53 által kiváltott sejtes öregedés nemcsak a rák megelőzésében fontos, hanem a már bevált daganatokban bevezetett vad típusú p53 által kiváltott rákellenes hatás szempontjából is.
Xue és mtsai. konstruálta a májrák egér modelljét feltételesen szabályozott endogén p53-mal.Az endogén p53 reaktivációja p53-hiányos daganatokban teljes tumor regressziót eredményez. Érdekes módon a p53-ra az elsődleges válasz nem apoptózis, hanem egy pince öregedési program indukálása volt. Ez a program egy veleszületett immunválaszt váltott ki, amely kiküszöbölte a daganatot a gazdaszervezetből.
Áttekintettük a p53 két fontos szerepét, mint tumor szupresszor. A p53 különféle funkciói közül az apoptózis és az öregedés a fő mechanizmus, amely felelős a tumor elnyomásáért. Még mindig tisztázandó, hogy a p53 pontosan meghatározza, hogy az öregedési program vagy az apoptózis program aktiválása bekövetkezik-e vagy sem. Ez a kérdés különösen fontos a p53 alapú rákterápia fejlesztése szempontjából, ideértve a hagyományos kemoterápiával kombinált megközelítéseket is. A legtöbb hagyományos kemoterápiás szer elpusztításával éri el a rákos sejteket. Ezért, ha a p53 öregedést vált ki, nem pedig apoptózist, akkor konfliktus alakul ki. Valójában arról számoltak be, hogy az emlőrák egyes típusait az endogén p53 védi a citotoxikus kemoterápiás szerektől.
Ezért több tényező, például a sejtes stressz minősége és mennyisége, a szövet típusa és a pince mikrokörnyezet, határozza meg a sejt sorsát. Vousden és Prives egy olyan modellt javasolt, amelyben az élet és a halál közötti döntést a károsodás mértéke vagy a stressz időtartama alapján lehet meghatározni. Modelljükben az alacsony, javítható stressz DNS-helyreállítási / túlélési reakciót vált ki, míg a nem javítható magas stressz apoptotikus vagy öregedési reakciót vált ki. A p53, a gyilkos és a protektor ilyen kettős jellege arra a lehetőségre utal, hogy a p53 tumor-promóterként is működhet. A p53 antiapoptotikus funkciója a sérült sejtek túléléséhez vezethet, ami növelheti a rosszindulatú transzformáció lehetőségét (1. ábra).
2.3. A p53-alapú rákterápia alkalmazásai
Mivel az emberi daganatos megbetegedések többségében, ha nem is mindegyikében megváltozott p53 található, a p53 rákterápiára történő helyreállításának koncepciója nagyon vonzó. Egy állatmodell a vad típusú p53 reaktivációját mutatta, amely hatékony tumor regressziót eredményezett, beleértve a limfóma és a máj karcinóma regresszióját.
2.3.1. A p53 mutáns újraaktiválása
Van olyan kis molekulák csoportja, amelyek újraaktiválják a mutáns p53 vad típusú funkcióit. A PhiKan083 egy karbazol-származék, amelyet a p53 kristályszerkezetének in silico szűrésével találtunk. A mutált p53 megkötésével a PhiKan083 megemeli a mutált p53 olvadási hőmérsékletét, ami funkciójának reaktiválódását eredményezi. A PRIMA-1 egy másik kismolekula, amelyet sejtalapú szűréssel azonosítottak, és amely helyreállította a szekvencia-specifikus DNS-kötést és a p53 aktív konformációját. A CP-31398 egy kis molekula, amely helyreállíthatja a mutált p53 fehérje hajtogatását egy természetesebb konformációba, amely lehetővé teszi a vad típusú funkciót.
2.3.2. p53 stabilizáció
Az MDM2 egy E3 ubiquitin ligáz, amely szabályozza a p53 lebomlását. Sok daganat túlexpresszálja az MDM2-t, még a p53 mutációk nélküli daganatok is. Az MDM2 célzása a p53 stabilizálására ígéretesnek tűnik, ezért sok jelentés jelent meg az MDM2 vagy az MDM2-p53 megcélzásáról.
Például a nutlinok cisz-imidazolin vegyületek, amelyek az MDM2- p53 kölcsönhatás. A kristályszerkezet elemzése kimutatta, hogy a nutlin kötődik az MDM2 zsebébe, hogy megakadályozza a p53-MDM2 kölcsönhatást. A Nutlin aktiválhatja a p53 útvonalat, ezáltal rákos sejteket és xenograft tumorokat indukálhat egerekben a sejtciklus leállításán, az apoptózison és a növekedés gátlásán.
Az MI-219 egy másik kis molekula, amely gátolja az MDM2-p53 kölcsönhatást. Az MI-219 szintén aktiválja a p53 útvonalat vad típusú p53 sejtekben. Xenograft tumorokban apoptózist és sejtciklus leállást figyeltek meg, ami tumor regressziót eredményezett.
Az MDM2 gátlás és a p53 aktiváció azonban a normál szövetben káros lehet. Ringshausen és mtsai. kimutatta, hogy a p53 spontán aktiválódik sok szövetben MDM2-hiányos egerekben.Ezenkívül a p53 végzetes patológiákat váltott ki, amelyek magukban foglalták a klasszikus sugárérzékeny szövetek ablációját.
2.3.3. A drogok egyéb osztályai a p53 stabilizálására
A tenovint egy sejtalapú gyógyszerszűrő találta meg, amely aktiválja a p53-at. A tenovin az SirT1 és SirT2 fehérje-dezacetilező aktivitásának inhibitoraként működik. Kimutatták, hogy a tenovin-6 intraperitoneális beadása egér módban a xenograft tumorok regresszióját indukálja.
Issaeva et al. átvizsgálta a kémiai könyvtárat, és megtalálta a kisméretű RITA molekulát (a p53 reaktivációja és a tumorsejtek apoptózisának indukciója), amely kötődik a p53-hoz és gátolja a p53-MDM2 kölcsönhatást in vitro és in vivo egyaránt. A RITA apoptózist indukált különféle rákos sejtekben, amelyek megtartották a vad típusú p53-at. Azt is megállapították, hogy az MDM2-ből a RITA által felszabadított p53 elősegíti a p21 és a hnRNP K (a p53 kofaktor) működését, ami azt jelenti, hogy a p21 fontos szerepet játszik a rákos sejtek sorsának szabályozásában a p53 reaktiválása után (2. ábra).
2.4. p53 gátlás a rákterápiában
A p53 gátlása megvédheti a normál sejteket a genotoxikus kemoterápia vagy a sugárterápia során. A rák genotoxikus terápiájának mellékhatásait nagyrészt a p53 által közvetített apoptózis okozza. A kis molekulájú pifithrin-alfa képes blokkolni a p53-függő transzkripciós aktivitást, és megvédi az egereket a rákellenes kezeléssel járó halálos mellékhatásoktól. Ha elkerülhetjük a dóziskorlátozó genotoxikus stresszt a normál sejtekre a kemoterápia vagy a rákos sugárkezelés során, ez lehetővé teszi magasabb dózis alkalmazását azoknál a betegeknél, akik nem reagálnak kellőképpen a hagyományos kemoterápiára.
2.5. p53 génterápia
Az első p53 alapú génterápiáról 1996-ban számoltak be. Egy vad típusú p53 gént tartalmazó retrovírus-vektort aktin-promoter irányítása alatt közvetlenül nem-kissejtes tüdőrákos betegek daganataiba injektáltak. . A replikáció-hibás rekombináns p53 vírus (Ad5CMV-p53) kifejlesztése után számos klinikai vizsgálatot végeztek, köztük egyet nyelőcsőrákos betegeknél. Néhány kísérlet elérte a III. Fázist, de az FDA még nem kapott végleges jóváhagyást. Az utóbbi időben a p53 alapú génterápia Kínában fejlődik.
2.6. p53-alapú immunterápia
A tumorral társult antigén-specifikus citotoxikus T-limfocita közvetítheti a gazda immunválaszát in vivo. A P53 fehérje, különösen a p53 missense mutációjának megcélzása, a tumor antigénjének jelöltje lehet. Néhány rákos betegnek ellenanyagai vannak a p53 ellen, gyakorisága és klinikai jelentősége még mindig vita tárgyát képezi.
Speetjens et al. beszámoltak egy p53-specifikus szintetikus hosszú peptid (p53-SLP) vakcinával végzett klinikai vizsgálatokról metasztatikus vastagbélrákos betegeknél. Tíz beteget oltottak be p53-SLP-vel egy I. és II. Fázisú vizsgálatban. A toxicitás tolerálható volt, és 10 betegből 9-ben detektáltak p53-specifikus immunválaszt. A P53-specifikus T-sejt reaktivitás több mint 6 hónapig fennmaradt 9 betegből 6-ban. Noha a vizsgálat az I / II. Fázis volt, a klinikai hasznot nehéz lehet megszerezni, mert a legtöbb betegnek T-helper sejtjei voltak, amelyekből hiányoztak a kulcsfontosságú citokinek. Beszámoltak az INGN-225 (Introgen), egy p53-módosított adenovírus által kiváltott dendritikus sejtes vakcina preklinikai I / II vizsgálatáról kissejtes tüdőrákos (SCLC) betegek számára. Az INGN-225 jól tolerálható és 18/43 (41,8%) betegnél indukálta a p53-specifikus immunválaszt, és szenzitizálta az SCLC-t a későbbi kemoterápiára.
3. Következtetés
Ebben a cikkben a p53 funkcióira és a p53-at célzó klinikai alkalmazásokra összpontosítottunk a rákterápiában. A p53 citoplazmatikus funkciójának kutatásában elért legújabb eredmények ellenére azonban úgy tűnik, hogy a nukleáris tényezőként való szerepétől eltérő szerepeket kell még tisztázni. A p53 a gének transzkripciójától függetlenül már 1994-ben apoptózist váltott ki. Meglepő módon az aktivált p53 egy bax-függő mechanizmus segítségével indukálhat apoptózist a citoplazmában.
Ezek a jelentések azt mutatják, hogy a citoplazmatikus p53 képes transzkripciótól független apoptotikus programot aktiválni. Ezért a p53-alapú rákterápiás megközelítések következő generációját ki kell dolgozni ennek a citoszolos funkciónak a kihasználása érdekében. Ez biztonságosabb lehet, mint a vad típusú p53 transzkripciós modulációjának szabályozása, amely a proszturvivalumot és a proapoptotikus hatást is kiválthatja a tumorsejtekben, amint azt fentebb említettük. az idegi őssejtek és a vérképző őssejtek megújulása. A rák ősmodellje ragaszkodik ahhoz, hogy a daganatokat a rák őssejtjeinek egy kis populációja tartsa fenn, amelyek szimmetrikusan és aszimmetrikusan is fel tudnak osztódni. A p53 elvesztése az akut mieloid leukémiát az önmegújulás rendellenességével segíti elő.
A p53 célzott mutációjával rendelkező emlősejtekről kiderül, hogy ugyanazok a tulajdonságok mutatják, mint a rákos őssejtek. A p53 reaktiválása helyreállította a rákos őssejtek aszimmetrikus sejtosztódását és a tumor növekedésének gátlását indukálta. Ennek eredményeként a p53 funkció és a rákos őssejtek közötti kapcsolat további vizsgálata ezért az egyik legfontosabb kutatási terület lehet a rákterápia új paradigmáinak feltárásához.