Антипролиферативный эффект L1CAM–специфичных аптамеров в клеточных культурах глиобластомы человека

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Глиобластома остается неизлечимой формой опухоли головного мозга. Существующие методы терапии способны только незначительно продлить жизнь пациентов с таким диагнозом. Поэтому необходимо искать новые подходы и разрабатывать новые способы терапии глиобластомы. В данной работе мы описываем принцип воздействия на опухолевые клетки глиобластомы, заключающийся в направленном ингибировании пролиферации L1CAM-позитивных клеток с помощью аптамеров. L1CAM принято считать маркером опухолевых стволовых клеток глиомы, наличие которых в опухоли может отвечать за резистентность к терапии. В результате работы из панели аптамеров к L1CAM был отобран аптамер yly12, для которого был продемонстрирован антипролиферативный эффект, более выраженный на клетках глиобластомы человека с повышенной экспрессией L1CAM. Таким образом, оказываемое воздействие может решить вопрос устойчивости клеток глиобластомы и предотвратить рецидивирование опухоли за счет влияния на опухолевые стволовые клетки глиомы.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. А. Колесникова

ФГБУН “Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН”

Автор, ответственный за переписку.
Email: v.kolesnikova@ihna.ru
Россия, Москва

А. К. Митина

ФГАОУ ВО «РНИМУ им. Н. И. Пирогова» МЗ РФ

Email: v.kolesnikova@ihna.ru
Россия, Москва

А. В. Рябова

Институт общей физики им. А. М. Прохорова РАН

Email: v.kolesnikova@ihna.ru
Россия, Москва

Л. В. Фаб

ФГБУН “Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН”

Email: v.kolesnikova@ihna.ru
Россия, Москва

И. Н. Пронин

ФГАУ “НМИЦ нейрохирургии им. академика Н. Н. Бурденко” Минздрава России

Email: v.kolesnikova@ihna.ru
Россия, Москва

Г. В. Павлова

ФГБУН “Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН”; ФГАУ “НМИЦ нейрохирургии им. академика Н. Н. Бурденко” Минздрава России; Первый МГМУ им. И. М. Сеченова

Email: v.kolesnikova@ihna.ru
Россия, Москва; Москва; Москва

Список литературы

  1. Almeida Magalhães T. de, Cruzeiro G. A.V., Sousa G. R. de, Silva K. R. da, Lira R. C.P., Scrideli C. A., Tone L. G., Valera E. T., Borges K. S. Notch pathway in ependymoma RELA-fused subgroup: upregulation and association with cancer stem cells markers expression. Cancer Gene. Ther. 2020. 27 (6): 509–512.
  2. Angiolini F., Belloni E., Giordano M., Campioni M., Forneris F., Paronetto M. P., Lupia M., Brandas C., Pradella D., Matteo A. Di, Giampietro C., Jodice G., Luise C., Bertalot G., Freddi S., Malinverno M., Irimia M., Moulton J. D., Summerton J., Chiapparino A., Ghilardi C., Giavazzi R., Nyqvist D., Gabellini D., Dejana E., Cavallaro U., Ghigna C. A novel L1CAM isoform with angiogenic activity generated by NOVA2-mediated alternative splicing. Elife. 2019. 8: 1–27.
  3. Aum D. J., Kim D. H., Beaumont T. L., Leuthardt E. C., Dunn G. P., Kim A. H. Molecular and cellular heterogeneity: The hallmark of glioblastoma Neurosurg. Focus 2014. 37 (6): 1–11.
  4. Bao S., Wu Q., Li Z., Sathornsumetee S., Wang H., Mc Lendon R.E., Hjelmeland A. B., Rich J. N. Targeting cancer stem cells through L1CAM suppresses glioma growth. Cancer Res. 2009. 68 (15): 6043–6048.
  5. Biserova K., Jakovlevs A., Uljanovs R., Strumfa I. Cancer stem cells: Significance in origin, pathogenesis and treatment of glioblastoma. Cells. 2021. 10 (3): 1–20.
  6. Bouchard P. R., Hutabarat R. M., Thompson K. M. Discovery and development of therapeutic aptamers. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2010. 50: 237–257.
  7. Caruso R., Pesce A., Wierzbicki V. A very rare case report of long-term survival: A patient operated on in 1994 of glioblastoma multiforme and currently in perfect health Int. J. Surg. Case Rep. 2017. 33: 41–43.
  8. Cheng L., Wu Q., Huang Z., Guryanova O. A., Huang Q., Shou W., Rich J. N., Bao S. L1CAM regulates DNA damage checkpoint response of glioblastoma stem cells through NBS1. EMBO J. 2011. 30 (5): 800–813.
  9. Cheriyamundath S., Ben-Ze’ev A. Wnt/β-catenin target genes in colon cancer metastasis: The special case of l1cam. Cancers (Basel). 2020. 12 (11): 1–13.
  10. Giordano M., Cavallaro U. Different shades of l1cam in the pathophysiology of cancer stem cells. J. Clin. Med. 2020. 9 (5): 1502.
  11. Guo J. C., Xie Y. M., Ran L. Q., Cao H. H., Sun C., Wu J. Y., Wu Z. Y., Liao L. Di, Zhao W. J., Fang W. K., Li E. M., Xu L. Y., Schachner M., Xie J. J. L1CAM drives oncogenicity in esophageal squamous cell carcinoma by stimulation of ezrin transcription. J. Mol. Med. 2017. 95 (12): 1355–1368.
  12. Herron L. R., Hill M., Davey F., Gunn-Moore F. J. The intracellular interactions of the L1 family of cell adhesion molecules. Biochem. J. 2009. 419 (3): 519–531.
  13. Jhanwar-Uniyal M., Labagnara M., Friedman M., Kwasnicki A., Murali R. Glioblastoma: Molecular pathways, stem cells and therapeutic targets. Cancers (Basel). 2015. 7 (2): 538–555.
  14. Kelly L., Maier K. E., Yan A., Levy M. A comparative analysis of cell surface targeting aptamers. Nat. Commun. 2021 12 (1): 6275.
  15. Li G., Chen Z., Hu Y. De, Wei H., Li D., Ji H., Wang D. L. Autocrine factors sustain glioblastoma stem cell selfrenewal. Oncol. Rep. 2009. 21 (2): 419–424.
  16. Louis D. N., Perry A., Wesseling P., Brat D. J., Cree I. A., Figarella-Branger D., Hawkins C., Ng H. K., Pfister S. M., Reifenberger G., Soffietti R., Deimling A. Von, Ellison D. W. The 2021 WHO classification of tumors of the central nervous system: A summary. Neuro. Oncol. 2021. 23 (8): 1231–1251.
  17. Maness P. F., Schachner M. Neural recognition molecules of the immunoglobulin superfamily: Signaling transducers of axon guidance and neuronal migration. Nat. Neurosci. 2007 10 (1): 19–26.
  18. Maten M. V., Reijnen C., Pijnenborg J. M.A., Zegers M. M. L1 cell adhesion molecule in cancer, a systematic review on domain-specific functions. Int. J. Mol. Sci. 2019. 20 (17): 4180.
  19. Mesrati M. H., Syafruddin S. E., Mohtar M. A., Syahir A. CD44: A multifunctional mediator of cancer progression. Biomolecules. 2021. 11 (12): 1850.
  20. Morath I., Hartmann T. N., Orian-Rousseau V. CD44: More than a mere stem cell marker. Int. J. Biochem. Cell Biol. 2016. 81: 166–173.
  21. Ostrom Q. T., Cioffi G., Waite K., Kruchko C., BarnholtzSloan J.S. CBTRUS statistical report: primary brain and other central nervous system tumors diagnosed in the United States in 2014–2018. Neuro. Oncol. 2021. 23 (12 Suppl 2): iii1–iii105.
  22. Pesenti C., Navone S. E., Guarnaccia L., Terrasi A., Costanza J., Silipigni R., Guarneri S., Fusco N., Fontana L., Locatelli M., Rampini P., Campanella R., Tabano S., Miozzo M., Marfia G. The genetic landscape of human glioblastoma and matched primary cancer stem cells reveals intratumour similarity and intertumour heterogeneity. Stem. Cells Int. 2019: 2617030.
  23. Raveh S., Gavert N., Ben-Ze’ev A. L1 cell adhesion molecule (L1CAM) in invasive tumors. Cancer Lett. 2009. 282 (2): 137–145.
  24. Rong L., Li N., Zhang Z. Emerging therapies for glioblastoma: current state and future directions. J. Exp. Clin. Cancer Res. 2022. 41 (1): 1–18.
  25. Sharma T. K., Bruno J. G., Dhiman A. ABCs of DNA aptamer and related assay development. Biotechnol Adv. 2017. 35 (2): 275–301.
  26. Stoyanov G. S., Lyutfi E., Georgieva R., Georgiev R., Dzhenkov D. L., Petkova L., Ivanov B. D., Kaprelyan A., Ghenev P. Reclassification of glioblastoma multiforme according to the 2021 World Health Organization classification of central nervous system tumors: a single institution report and practical significance. Cureus 2022. 1. 14 (2): e21822.
  27. Tang X., Zuo C., Fang P., Liu G., Qiu Y., Huang Y., Tang R. Targeting glioblastoma stem cells: a review on biomarkers, signal pathways and targeted therapy. Front. Oncol. 2021. 11: 701291.
  28. Terraneo N., Jacob F., Peitzsch C., Dubrovska A., Krudewig C., Huang Y.-L., Heinzelmann-Schwarz V., Schibli R., Béhé M., Grünberg J. L1 Cell adhesion molecule confers radioresistance cell population. Cancers (Basel). 2020. 12 (217): 1–17.
  29. Wachowiak R., Krause M., Mayer S., Peukert N., Suttkus A., Müller W. C., Lacher M., Meixensberger J., Nestler U. Increased L1CAM (CD171) levels are associated with glioblastoma and metastatic brain tumors. Med. (United States). 2018. 97 (38): e12396.
  30. Wang L., Bing T., Liu Y., Zhang N., Shen L., Liu X., Wang J., Shangguan D. Imaging of neurite network with an anti-L1CAM aptamer generated by Neurite-SELEX. J. Am. Chem. Soc. 2018. 140 (51): 18066–18073.
  31. Yunusova N. V., Patysheva M. R., Molchanov S. V., Zambalova E. A., Grigor’eva A.E., Kolomiets L. A., Ochirov M. O., Tamkovich S. N., Kondakova I. V. Metallo proteinases at the surface of small extrcellular vesicles in advanced ovarian cancer: Relationships with ascites volume and peritoneal canceromatosis index. Clin. Chim. Acta. 2019. 494: 116–122.
  32. Zhou F., Fu T., Huang Q., Kuai H., Mo L., Liu H., Wang Q., Peng Y., Han D., Zhao Z., Fang X., Tan W. Hypoxiaactivated PEGylated conditional aptamer/antibody for cancer imaging with improved specificity. J. Am. Chem. Soc. 2019. 141 (46): 18421–18427.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Экспрессия L1CAM в культурах клеток глиобластомы и аптоцитохимическое окрашивание культур клеток G01 L1CAM+ и G01 L1CAM- антителами против L1CAM и меченым аптамером yly12-FAM. (а) – уровни экспрес- сии гена L1CAM в клеточных культурах глиобластомы человека G01, Sus\fP2, Bl, Sh\fP3, Rozh. Данные представле- ны в виде mean ± SD; n = 3 для каждой группы. Статистически значимые различия показаны с помощью астериксов (One-Way ANOVA, post-hoc Tukey HSD Test, ** – p < 0.01, *** – p < 0.001, **** – p < 0.0001). (б) – Аптоцитохими- ческое окрашивание клеток глиобластомы человека G01 L1CAM+ и G01 L1CAM- аптамером yly12-FAM (зеленое свечение) и антителами против L1CAM (красное свечение). Ядра клеток окрашивали раствором бисбензимида (Hoechst 33342) – синее свечение.

Скачать (155KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Результаты MTS-теста при однократном и трехкратном добавлении аптамеров к L1CAM к клеткам гли- областомы человека. МTS-тест на 10-й день после добавления к клеткам глиобластомы (а) – G01, (б) – Sus\fP2 аптамеров к L1CAM yly4, yly10, yly11, yly12, ylQ3 в концентрациях 10 и 37.5 мкМ. МTS-тест на 10-й день после до- бавления аптамеров к L1CAM yly4, yly10, yly11, yly12, ylQ3 в концентрации 10 мкМ к клеткам G01 L1CAM+ и G01 L1CAM- (в) однократно и (г) каждые три дня. Данные представлены в виде mean ± SD; n = 3 для каждой группы. Статистически значимые различия показаны с помощью астериксов (Two-Way ANOVA, post-hoc Bonferroni test, ** – p < 0.01, *** – p < 0.001, **** – p < 0.0001).

Скачать (299KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Иммуноцитохимическое окрашивание клеток глиобластомы G01, Sus\fP2, G01 L1CAM⁺ и G01 L1CAM⁻ и ПЦР-анализ клеток глиобластомы G01 L1CAM⁺ и G01 L1CAM⁻ после воздействия аптамером к L1CAM yly12. (а) – иммуноцитохимическое окрашивание клеток G01, Sus\fP2, G01 L1CAM⁺ и G01 L1CAM⁻ после воздействия ап- тамером yly12 на маркеры стволовости CD133, L1CAM, CD44, Nestin, Sox2 и маркер пролиферирующих клеток ki67. Зел – зеленое свечение, кр – красное свечение. Ядра клеток окрашивали раствором бисбензимида (Hoechst 33342) – синее свечение. (б) – ПЦР-РВ генов, ассоциированных со стволовостью CD133, L1CAM, CD44, Nestin, Sox2 и GFAP, в культурах клеток G01 L1CAM⁺ и G01 L1CAM⁻ после воздействия аптамером yly12. Статистически значимые различия показаны с помощью астериксов (Two-Way ANOVA, post-hoc Bonferroni test, * – p < 0.05, **** – p < 0.0001).

Скачать (337KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024