Oncogene:化療藥物誘導結腸癌細胞發生壞死性凋亡

2020-12-06 生物谷

 

2016年7月1日 訊 /生物谷BIOON/ --結腸癌(CRC)是世界上第三大常見的癌症類型,同時也是致死率第四高的癌症。常用的針對性療法是結合手術、放療與化療。5-FU是一類常見的治療惡性CRC的化療藥物,結合其藥物,該治療能夠達到40%-50%的反應效果。然而,很多因素影響了患者對5-FU的耐受性,比如胸腺嘧啶合成酶的缺陷以及p53的突變。恢復5-FU在這些患者體內的敏感性是十分重要的挑戰。

儘管5-FU此前被證明能夠誘導癌細胞發生凋亡,不過其它類型的程序性細胞死亡也受到一定的關注,比如壞死性凋亡(necroptosis)。壞死性凋亡是一類有序的細胞壞死現象。與細胞凋亡相似,壞死性凋亡也需要一系列的胞內信號轉導,但是它不依賴caspase激酶的激活。目前研究最清楚的壞死性凋亡依賴RIP1,該激酶是TNFR1受體下遊決定細胞存活或死亡的關鍵分子。Necrostatins是RIP-1特異性的激酶抑制劑,能夠抑制RIP-1介導的細胞壞死。大部分癌細胞對TNFR1介導的細胞凋亡都明顯耐受,因此,找到能夠引發癌細胞發生壞死性凋亡的方法是治療癌症的有效手段。

為了探究化療手段如何引發癌細胞發生壞死性凋亡,來自德國海德堡大學的W Roth課題組進行了深入研究,相關結果發表在最近一期的《oncogene》雜誌上。

首先,作者利用5-FU對結腸癌細胞系進行刺激,同時加入caspase 抑制劑Z-VAD。結果顯示,Z-VAD能夠有效提高癌細胞對5-FU的敏感度,從而引發大量的細胞死亡。

進一步,作者通過生化的手段證明5-FU與Z-VAD的聯合處理使得細胞發生了壞死性凋亡反應,而這一效應依賴於胞內RIP-1以及MLKL的活性。

之後,作者通過RNA沉默的方式證明上述兩種藥物引發的癌細胞壞死性凋亡需要依賴細胞表面的TNFR1的活性,而細胞的壞死性凋亡能夠引發細胞分泌TNFa,而TNFa的分泌依賴胞內NF-kB以及RIP1的活性。上述實驗表明5-FU與Z-VAD引發的壞死性凋亡能夠引發自分泌TNFa的連鎖反應。

最後,作者通過體內試驗證明了上述兩種藥物的聯合處理在殺傷腫瘤中的作用。(生物谷Bioon.com)

本文系生物谷原創編譯整理,歡迎轉載!點擊 獲取授權 。更多資訊請下載生物谷APP.

doi:10.1038/onc.2015.398

PMC:

PMID:

Inhibition of caspases primes colon cancer cells for 5-fluorouracil-induced TNF-α-dependent necroptosis driven by RIP1 kinase and NF-κB

M Oliver Metzig, D Fuchs, K E Tagscherer, H-J Gr?ne, P Schirmacher and W Roth

Resistance towards the drug 5-fluorouracil (5-FU) is a key challenge in the adjuvant chemotherapy of colorectal cancer (CRC), and novel targeted approaches are required to improve the therapeutic outcome. Necroptosis is a recently discovered form of programmed cell death, which depends on receptor interacting protein 1 (RIP1) and particularly occurs under caspase-deficient conditions. The targeted induction of necroptosis represents a promising strategy to overcome apoptosis resistance in cancer. The aim of this study was to systematically explore the usage of pan-caspase inhibitors to sensitize resistant CRC cells for 5-FU. We found that pan-caspase inhibitors facilitated 5-FU-induced necroptosis, which was mediated by autocrine secretion of tumor necrosis factor α (TNF-α). TNF-α production was driven by nuclear factor κB (NF-κB) and required RIP1 kinase. In vivo xenograft experiments showed that the novel pan-caspase inhibitor IDN-7314 in combination with 5-FU synergistically blocked tumor growth. Ex vivo experiments with fresh human CRC tissue specimens further indicated that a subgroup of patients could benefit from combinatory treatment. Thereby, elevated levels of secreted TNF-α and expression of components of the necroptotic pathway might help to predict the sensitivity to pro-necroptotic therapies. Together, our results shed new light on the molecular regulation of necroptosis by NF-κB and RIP1. Moreover, we identify necroptotic cell death as an important effector mechanism of 5-FU-mediated anti-tumoral activity. On the basis of this study, we propose pan-caspase inhibitors as a novel approach in the adjuvant chemotherapy of CRC.

 

相關焦點

  • 細胞壞死、凋亡、壞死性凋亡、焦亡與自噬
    ▌細胞壞死性凋亡細胞壞死性凋亡是不依賴於Caspase激活的一種細胞程序性死亡方式,其激活主要依賴於壞死性小體的形成。細胞壞死性凋亡它具有典型的壞死樣形態:細胞膜被破壞,細胞、細胞器腫脹,乃至崩解;而核內染色質無明顯的形態改變;壞死性凋亡與凋亡和自噬有明顯的區別,三者可以通過光、電鏡觀察和PI染色得到明確的區分。其次, 壞死性凋亡會引起顯著的炎症反應,表現為大量的炎症細胞浸潤和激活。
  • 戴海明課題組揭示化療藥物誘導腫瘤細胞焦亡調控機制
    研究人員不僅明確了線粒體外膜蛋白BAK/BAX在化療藥物誘導的細胞焦亡信號通路中的作用,而且首次報導了GSDME Cys407/Cys408棕櫚醯化修飾在化療藥物誘導的細胞焦亡過程中的作用。同時,該研究還發現了藥物誘導的細胞凋亡和細胞焦亡轉換的新機制。
  • 合肥研究院揭示化療藥物誘導腫瘤細胞焦亡調控機制
    研究人員不僅明確了線粒體外膜蛋白BAK/BAX在化療藥物誘導的細胞焦亡信號通路中的作用,而且首次報導了GSDME Cys407/Cys408棕櫚醯化修飾在化療藥物誘導的細胞焦亡過程中的作用。同時,該研究還發現了藥物誘導的細胞凋亡和細胞焦亡轉換的新機制。
  • Cell Death Dis:腺瘤管狀表皮細胞壞死性凋亡機制
    2016年7月6日 訊 /生物谷BIOON/ --管狀表皮細胞腺癌(RCC)是一類對化療十分耐受,而且存活時間很短的惡性腫瘤。目前大多數抗癌藥物都是通過引導癌細胞的凋亡,而癌細胞發生的抗凋亡突變也許是其產生耐藥性的原因。
  • Cell Reports | Matthias Mann團隊新研究揭示凋亡Vs壞死性細胞...
    研究人員在淋巴瘤細胞系和人類原發性巨噬細胞中誘導了TNF介導的細胞凋亡和壞死,通過蛋白質組學分析揭示了從中釋放的數百種蛋白質。發現兩種細胞死亡類型均引起受體脫落,但僅凋亡細胞釋放核小體成分。壞死性細胞通過在壞死誘導的膜透化的早期激活溶酶體胞吐作用來釋放溶酶體成分,並減少了常規分泌的細胞因子的釋放。
  • .| Matthias Mann團隊新研究揭示凋亡Vs壞死性細胞死亡過程蛋白...
    研究人員在淋巴瘤細胞系和人類原發性巨噬細胞中誘導了TNF介導的細胞凋亡和壞死,通過蛋白質組學分析揭示了從中釋放的數百種蛋白質。發現兩種細胞死亡類型均引起受體脫落,但僅凋亡細胞釋放核小體成分。壞死性細胞通過在壞死誘導的膜透化的早期激活溶酶體胞吐作用來釋放溶酶體成分,並減少了常規分泌的細胞因子的釋放。
  • 邵峰:GSDME誘導細胞凋亡向細胞焦亡轉變
    正常細胞中的 GSDME 表達水平在化療的毒副作用中發揮一定的作用。在表達 GSDME 的細胞中,通常激活凋亡介導的細胞死亡的化療藥物或炎症因子,可促使細胞焦亡的激活,而細胞焦亡是另一種細胞死亡途徑,其會影響化療藥物在正常組織中的細胞毒性。這種細胞凋亡向細胞焦亡的轉變帶來了兩個有趣的問題:抑制或減少 GSDME 的表達能否減少化療相關的副作用?
  • 邵峰:GSDME誘導細胞凋亡向細胞焦亡轉變—新聞—科學網
    正常細胞中的 GSDME 表達水平在化療的毒副作用中發揮一定的作用。在表達 GSDME 的細胞中,通常激活凋亡介導的細胞死亡的化療藥物或炎症因子,可促使細胞焦亡的激活,而細胞焦亡是另一種細胞死亡途徑,其會影響化療藥物在正常組織中的細胞毒性。 這種細胞凋亡向細胞焦亡的轉變帶來了兩個有趣的問題: 抑制或減少 GSDME 的表達能否減少化療相關的副作用?
  • 細胞花式死法之壞死性凋亡,了解一下?
    壞死性凋亡,又叫程序性壞死,是一種受調控的由RIP1和RIP3激酶介導的壞死性細胞死亡方式。壞死性凋亡的特徵包括:細胞質膜完整性會在早期丟失,細胞內容物洩漏,以及細胞器腫脹。通過壞死性凋亡方式死亡的細胞缺乏典型的凋亡特徵,例如,細胞膜出泡,染色質固縮和核小體內DNA裂解成180 bp的梯狀DNA,但也可能表現出TUNEL陽性。Necroptosis is a form of regulated necrotic cell death mediated by RIP1 kinase and RIP3.
  • B肝在研新藥ENOB-HB-01,誘導97%感染細胞凋亡,不損傷正常細胞
    (下圖為該公司英文官網首頁)B肝在研新藥ENOB-HB-01,誘導97%受感染細胞凋亡,不損傷正常細胞需要解釋以上現象,小番健康先從人體自然感染B肝病毒後進入的不同階段進一步簡述。自然感染後分為免疫耐受期、免疫清除期、非活動期以及再活動期,其中免疫清除期和再活動期內,人體免疫細胞會識別外來入侵的B肝病毒,不僅會主動清除受到B肝病毒感染的肝細胞,還會清除沒有被病毒感染的正常肝細胞。因此,如果沒有解決這個現象,慢性B肝患者的正常肝細胞也會被免疫細胞殺傷。誘導受到感染肝細胞自然凋亡,並不損傷正常肝細胞,是當前B肝藥物研發的醫學難點之一。
  • DCC基因誘導癌細胞凋亡
    法國國家科研中心12月12日發表公報說,法研究人員日前發現一個名為DCC的基因可通過誘導癌細胞凋亡來抑制結腸和直腸癌發展,從而起到預防和治療癌症的效果。
  • 醫學常說的,誘導癌細胞凋亡是什麼意思?
    細胞死亡有有兩種途徑:壞死,傳統腫瘤治療的目標主要是應用細胞毒類藥物或者放射線導致細胞死亡;凋亡,即程序性死亡,是一類基因介導的自殺過程。它是細胞增殖過程中和有絲分裂相反的調節機制。
  • 原位礦化組裝無定形含鐵碳酸鈣納米藥物協同誘導腫瘤細胞鐵死亡和...
    最近的研究表明鐵死亡在腫瘤的發生和發展進程中扮演著重要的角色,有望發展成為一種新的癌症治療策略。然而,如何針對腫瘤細胞實施特異性靶向鐵死亡誘導仍然是一項需迫切解決的關鍵科學問題。近日,中國科學技術大學俞書宏團隊與重慶大學教授羅忠課題組合作,發現原位礦化組裝單分散無定形含鐵碳酸鈣納米藥物組裝體(碳酸鈣基Fe2+-阿黴素複合配合物,ACC@DOX.Fe2+-CaSi-PAMAM-FA/mPEG)能協同誘導腫瘤細胞鐵死亡和凋亡,研究成果以Tumor microenvironment-activatable Fe-doxorubicin preloaded amorphous
  • Oncogene:P73可誘導癌細胞凋亡促進治療效果
    2015年10月9日 訊 /生物谷BIOON/ --癌症的發生往往是由於腫瘤細胞獲得了脫離細胞死亡宿命的能力,在人類的癌症病例中P53是細胞凋亡的一個重要調節分子,同時也是一個明星抑癌基因。因此,在P53缺失的情形下,如何使腫瘤細胞以其它的方式發生凋亡是十分重要的方向。P73是P53家族的另一成員,可以行使與P53相似的生物功能,然而不同於P53的高突變率,P73在癌症中鮮有突變發生。這使得P73成為控制癌細胞凋亡的關鍵。針對這一問題,作者展開了相關研究,研究結果發表在最近一期的《Oncogene》雜誌上。
  • cell death differ 細胞壞死性凋亡會減弱外界刺激引起的細胞炎症...
    其中一類是以NF-KB激活為標誌的免疫激活信號通路;另一方面,TNF-a還可以引起細胞的凋亡(apoptosis),這易信號由caspase家族蛋白激酶介導完成。近年來發現TNF-a還可以引起另外一種細胞的死亡方式,即壞死性凋亡(necroptosis)。這一信號依賴於胞內一種蛋白激酶RIPK3。然而,TNF-a本身可以引起多種不同的效應,這些效應之間的信號又是怎樣相互影響的卻仍不完全清楚。
  • Nature:細胞焦亡在腫瘤化療中發揮重要作用
    細胞焦亡作為一種新的促炎程序性細胞死亡方式,與細胞凋亡在細胞形態學改變和發生機制上都有明顯區別,並與阿爾茲海默症和2型糖尿病等疾病相關。但目前有關細胞焦亡的具體分子機制及在腫瘤中的作用尚有很多空白。
  • 科學家找到「分步式」肝癌精準治療新策略 誘導腫瘤細胞衰老準確打擊
    科學家們利用肝癌細胞的自身特點,如相關基因突變,先將肝癌細胞誘導進入細胞衰老狀態,再特異清除肝癌細胞,這樣的治療模式對人體正常生長細胞並無影響。這種組合拳式或分步式(「One-two punch」)治療,可避免患者接受化療,因嚴重毒副作用而受苦的現狀。
  • Nature:DCC基因可誘導癌細胞凋亡
    12月12日,法國國家科研中心發表公報說,法研究人員日前發現一個名為DCC的基因可通過誘導癌細胞凋亡來抑制結腸和直腸癌發展,從而起到預防和治療癌症的效果。 這項研究由法國國家科研中心等機構共同完成。
  • 聚焦化療耐藥性凋亡和鐵死亡協同增強缺氧惡性腫瘤療效——上海...
    上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院骨科郝永強教授研究團隊針對惡性實體腫瘤易復發、對放化療不敏感等制約臨床療效的關鍵「瓶頸」問題,自主研發了一種高釋氧的納米複合材料體系,為改善腫瘤的缺氧微環境並提高耐藥性實體瘤的化療療效提供了一種嶄新途徑。化療主要誘導Caspase依賴性細胞凋亡。然而,由於腫瘤內凋亡抑制劑和腫瘤多藥耐藥的過度表達導致腫瘤細胞對化療的敏感性降低。
  • Nature:比凋亡更快!邵峰院士團隊發現細胞焦亡新機制
    細胞焦亡(pyroptosis)是一種最近發現的細胞程序性死亡方式。相比於細胞凋亡(apoptosis),細胞焦亡發生的更快,並會伴隨大量促炎症因子的釋放。Caspase- 3 則可被腫瘤壞死因子 -α(TNFα)或化療藥物所激活,引起細胞凋亡;如果此時細胞中也存在 GSDME 蛋白,則會使細胞從凋亡迅速轉入焦亡的進程,或者直接走向細胞焦亡。在人體的許多正常細胞中,都會有 GSDME 蛋白表達。