Význam inhibitorů histondeacetylázy v potenciaci účinku ellipticinu.

Na vývoji a progresi nádorových onemocnění se podílejí jak genetické, tak epigenetické změny v DNA. Epigenetické změny, nejčastěji související s metylací CpG oblastí a acetylací histonových proteinů, jsou významným prvkem regulace genové exprese. Acetylační stav histonů regulují dvě skupiny enzymů histonacetyltransferázy (HAT) a histondeacetylázy (HDAC). HAT acetylací lyzinových zbytků histonů neutralizují jejich pozitivní náboj a snižují tak afinitu histonů k fosfátům v DNA. HDAC naopak vazbu mezi DNA a histony zvyšují. HDAC a HAT se tak významně podílejí na modulaci struktury chromatinu. Acetylovaný chromatin (euchromatin) je méně kondenzovaný a transkripčně aktivní, na rozdíl od hypoacetylovaného chromatinu (heterochromatin). Zvýšená aktivita HDAC byla prokázána v řadě maligních nádorů, kde se podílí na represi nádorových supresorových genů. Ovlivnění aktivity HDAC nádorových buněk se ukázalo jako efektivní v experimentech in vitro a in vivo. V následných klinických studiích bylo prokázáno, že inhibitory histondeacetylázy jsou dobře tolerovaná léčiva, která vykazují účinnost při léčbě solidních nádorů a hematologických malignit (Carraway et al. 2007). Kromě přímého cytotoxického účinku se zjistilo, že inhibitory HDAC také potencují účinky některých cytostatik. Mechanismus potenciace může souviset se změnou struktury chromatinu v souvislosti s acetylací histonů, jak bylo výše uvedeno. Acetylovaný chromatin je lépe přístupný cytostatikům, která působí prostřednictvím poškození DNA nádorových buněk (Engel et al. 2006). Inhibitory HDAC, ale potencují i účinky léčiv, která působí zcela odlišným mechanismem, jako je např. imatinib a gemtuzumab tzn., že synergistické působení inhibitorů HDAC nesouvisí pouze s ovlivněním epigenetických změn nádorových buněk (Morotti et al 2006). Acetylace je důležitým prvkem posttranslační modifikace i „nehistonovývch“ proteinů a aktivita HDAC se tudíž podílí i na biologické aktivitě dalších proteinů. Ovlivněním acetylace proteinů můžeme modulovat některé pochody na subcelulární úrovni, jako je např. přenos signálů uvnitř buněk. Jako příklad lze uvést indukci proteazomální degradace HIF proteinů v souvislosti s inhibicí HDAC6, inhibice HDAC kyselinou valproovou (VPA) způsobí hyperacetylaci p53 proteinu a v případech jeho narušené funkce, umožní jeho relokalizaci do jádra (Catalano et al. 2006).
V práci jsme sledovali protinádorové účinky ellipticinu na buněčných liniích odvozených od neuroblastomu. Hlavním mechanizmem cytotoxického účinku ellipticinu je interkalace do DNA, tvorba aduktů s DNA a inhibice topoizomerázy II. Ellipticin po metabolické aktivaci oxidací cytochromy P450 a peroxidázami vytváří reaktivní produkty, které se váží kovalentně na DNA za vzniku aduktů s deoxyguanosinem.
„Pre-treatment“ buněk inhibitory HDAC, VPA a trichostatinem A (TSA), zvyšuje množství aduktů ellipticinu s DNA a cytotoxicitu následně podaného ellipticinu. Zvyšuje též apoptózu buněk (hypodiploidní peak, změny mitochondriálního potenciálu) v závislosti na dávce ellipticinu i HDACi. VPA a TSAjsme používali v koncentracích, které neovlivňovaly viabilitu buněk, a které jsou u léčby VPA detekovány v plazmě pacientů léčených pro epilepsii [/VPA se používá jako antiepileptikum Convulex/ (0,5 mM a 1,0 mM)]. Potenciace účinku se projeví pouze pokud jsou inhibitory HDAC podány v odpovídajícím časovém odstupu před aplikací ellipticinu. Pokud jsou podány v opačném pořadí, tak se synergistický účinek neprojeví. Přestože HDACi jsou účinné i v monoterapii, je pravděpodobné, že jejich význam při léčbě onkologických pacientů tkví zejména v kombinaci s konvenční léčbou (chemoterapie, radioterapie).
Závěrem lze shrnout, že inhibitory HDACs VPA a TSA aplikované do tkáňové kultury před ellipticinem potencují jeho protinádorový účinek a vedou ke zvýšené tvorbě aduktů ellipticinu s DNA v závislosti na dávce HDACi. Inhibitory HDAC potencují účinek ellipticinu v koncentracích, které neovlivňují viabilitu buněk a jejich účinnost je do jisté míry závislá na buněčném typu neuroblastomu.

Literatura:

1. Carraway, D., et al. Addition of histone deacetylase inhibitors in combination therapy. J Clin Oncol. 2007;25(15):1955-6.
2. Catalano, M.G., et al. Valproic acid, a histone deacetylase inhibitor, enhances sensitivity to doxorubicin in anaplastic thyroid cancer cells. J Endocrinol. 2006;191(2):465-72.
3. Engel, D., et al. Mode of interaction between butyroyloxymethyl-diethyl phosphate (AN-7) and doxorubicin in MCF-7 and resistant MCF-7/Dx cell lines.J Cancer Res Clin Oncol. 2006;132(10):673-83.
4. Morotti, A., et al.. Valproate enhances imatinib-induced growth arrest and apoptosis in chronic myeloid leukemia cells. Cancer. 2006;106(5):1188-96.

Práce vznikla za finanční podpory IGA MZ ČR grant č. NR/9552-3.