ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Классические и активирующие химерные антигенные рецепторы PD-1 как элемент мультитаргетного подхода в лечении гематологических и солидных новообразований

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ , , ,

К.А. Левчук1, А.А. Голдаева2, Е.А. Столярова3, П.А. Матейкович4, А.Х. Валиуллина5, Э.Р. Булатов5, А.В. Петухов1, А.А. Дакс6, Н.А. Барлев6, Е.В. Байдюк6, Я.Г. Торопова1

1 ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» Минздрава России, ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197341

2 ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет», Университетская наб., д. 7/9, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 199034

3 ООО «Лечебно-диагностический центр Международного института биологических систем им. Сергея Березина», ул. Есенина, д. 1, корп. 3, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 194354

4 ООО «ХЕМА», ул. 4-я 8 Марта, д. 3, корп. 3, Москва, Российская Федерация, 125319

5 ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет», ул. Кремлевская, д. 18, Казань, Российская Федерация, 420008

6 ФГБУН «Институт цитологии РАН», Тихорецкий пр-т, д. 4, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 194064

Для переписки: Ксения Александровна Левчук, ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197341; тел.: +7(951)680-79-60; e-mail: ksenialevchuk2@gmail.com

Для цитирования: Левчук К.А., Голдаева А.А., Столярова Е.А. и др. Классические и активирующие химерные антигенные рецепторы PD-1 как элемент мультитаргетного подхода в лечении гематологических и солидных новообразований. Клиническая онкогематология. 2023;16(3):268–79.

DOI: 10.21320/2500-2139-2023-16-3-268-279

РЕФЕРАТ

Цель. Создание анти-PD-L1 CAR T-эффекторов, несущих внеклеточный домен PD-1 в качестве антигенраспознающего участка, и исследование их цитолитической активности. Функциональная оценка анти-PD-L1 CAR T-эффекторов in vitro с перспективой применения в мультитаргетной терапии опухолевых новообразований.

Материалы и методы. Конструкция химерного антигенного рецептора PD-1 была создана с помощью молекулярного клонирования антигенраспознающего участка молекулы человеческого PD-1 (аминокислоты 12–170) в экспрессионный плазмидный вектор млекопитающих с добавлением активационного и костимулирующего доменов. Первичные Т-лимфоциты мононуклеарной фракции периферической крови здорового донора получены методом экспансии комбинации моноклональных антител по поверхностным маркерам CD3/CD28. Анти-PD-L1 CAR T-эффекторы получены путем лентивирусной трансдукции генома первичных Т-лимфоцитов здорового донора. Экспрессию химерного рецептора PD-1 и эффективность трансдукции оценивали методом проточной цитофлюориметрии. Специфическую цитотоксическую активность анти-PD-L1 CAR T-эффекторов анализировали in vitro с помощью теста цитотоксичности в реальном времени (RTCA) при сокультивировании с клетками-мишенями линии HeLa_PD-L1. Содержание цитокинов IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, TNF-α, IFN-γ, IL-17A оценивали методом проточной цитофлюориметрии с использованием набора Human Th1/Th2/Th17 CBA Kit (BD, США).

Результаты. Эффективность лентивирусной трансдукции и доля анти-PD-L1 CAR T-эффекторов составили 42 %. Специфичность цитотоксического ответа анти-PD-L1 CAR T-эффекторов при низком соотношении эффектора/опухоли (1:20) верифицирована снижением клеточного индекса (КИ) при сокультивировании с HeLa_PD-L1 (КИ = 0,738) в 1,5 раза по сравнению с контролем (КИ = 1,0645). Увеличение синтеза цитокинов IL-2 (1000 пг/мл), IL-6 (438,5 пг/мл), TNF-α (44 пг/мл), IFN-γ (1034 пг/мл) при сокультивировании с таргетной линией-мишенью HeLa_PD-L1 указывает на функциональность исследуемых клеток-эффекторов.

Заключение. Нами получен и проверен in vitro химерный антигенный рецептор против PD-L1. Анти-PD-L1 CAR T-лимфоциты специфически «узнают» и способствуют цитолизу опухолевых клеток-мишеней путем высокой секреции провоспалительных цитокинов IFN-γ, TNF-α, IL-6 и IL-2. Химерный антигенный рецептор PD-1 можно модифицировать в активирующий (CSR) делецией CD3ζ-домена и использовать совместно с другими CAR без прогнозируемой неспецифической токсичности.

Ключевые слова: CAR T-клеточная терапия, PD-1, анти-PD-L1 CAR T-эффекторы, микроокружение опухоли, мультитаргетная иммунотерапия.

Получено: 8 февраля 2023 г.

Принято в печать: 3 июня 2023 г.

Читать статью в PDF

Статистика Plumx русский

ЛИТЕРАТУРА

  1. Cerrano M, Ruella M, Perales M-A, et al. The Advent of CAR T-Cell Therapy for Lymphoproliferative Neoplasms: Integrating Research Into Clinical Practice. Front Immunol. 2020;11:888. doi: 10.3389/fimmu.2020.00888.
  2. Lohr J, Knoechel B, Abbas AK. Regulatory T cells in the periphery. Immunol Rev. 2006;212(1):149–62. doi: 10.1111/j.0105-2896.2006.00414.x.
  3. Kershaw MH, Westwood JA, Parker LL, et al. A Phase I Study on Adoptive Immunotherapy Using Gene-Modified T Cells for Ovarian Cancer. Clin Cancer Res. 2006;12(20):6106–15. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-06-1183.
  4. Park JR, DiGiusto DL, Slovak M, et al. Adoptive Transfer of Chimeric Antigen Receptor Re-directed Cytolytic T Lymphocyte Clones in Patients with Neuroblastoma. Mol Ther. 2007;15(4):825–33. doi: 10.1038/sj.mt.6300104.
  5. Jafarzadeh L, Masoumi E, Fallah-Mehrjardi K, et al. Prolonged Persistence of Chimeric Antigen Receptor (CAR) T Cell in Adoptive Cancer Immunotherapy: Challenges and Ways Forward. Front Immunol. 2020;11:702. doi: 10.3389/fimmu.2020.00702.
  6. Amini L, Silbert SK, Maude SL, et al. Preparing for CAR T cell therapy: patient selection, bridging therapies and lymphodepletion. Nat Rev Clin Oncol. 2022;19(5):342–55. doi: 10.1038/s41571-022-00607-3.
  7. Mahadeo KM, Khazal SJ, Abdel-Azim H, et al. Management guidelines for paediatric patients receiving chimeric antigen receptor T cell therapy. Nat Rev Clin Oncol. 2019;16(1):45–63. doi: 10.1038/s41571-018-0075-2.
  8. Ren X, Guo S, Guan X, et al. Immunological Classification of Tumor Types and Advances in Precision Combination Immunotherapy. Front Immunol. 2022;13:790113. doi: 10.3389/fimmu.2022.790113.
  9. Watanabe K, Kuramitsu S, Posey AD, June CH. Expanding the Therapeutic Window for CAR T Cell Therapy in Solid Tumors: The Knowns and Unknowns of CAR T Cell Biology. Front Immunol. 2018;9:2486. doi: 10.3389/fimmu.2018.02486.
  10. Bent EH, Millan-Barea LR, Zhuang I, et al. Microenvironmental IL-6 inhibits anti-cancer immune responses generated by cytotoxic chemotherapy. Nat Commun. 2021;12(1):6218. doi: 10.1038/s41467-021-26407-4.
  11. Karki R, Sharma BR, Tuladhar S, et al. Synergism of TNF-α and IFN-γ Triggers Inflammatory Cell Death, Tissue Damage, and Mortality in SARS-CoV-2 Infection and Cytokine Shock Syndromes. Cell. 2021;184(1):149–168.e17. doi: 10.1016/j.cell.2020.11.025.
  12. Patel SJ, Sanjana NE, Kishton RJ, et al. Identification of essential genes for cancer immunotherapy. Nature. 2017;548(7669):537–42. doi: 10.1038/nature23477.
  13. Kearney CJ, Vervoort SJ, Hogg SJ, et al. Tumor immune evasion arises through loss of TNF sensitivity. Sci Immunol. 2018;3(23):eaar3451. doi: 10.1126/sciimmunol.aar3451.
  14. Han P, Dai Q, Fan L, et al. Genome-Wide CRISPR Screening Identifies JAK1 Deficiency as a Mechanism of T-Cell Resistance. Front Immunol. 2019;10:251. doi: 10.3389/fimmu.2019.00251.
  15. Larson RC, Kann MC, Bailey SR, et al. CAR T cell killing requires the IFNγR pathway in solid but not liquid tumours. Nature. 2022;604(7906):563–70. doi: 10.1038/s41586-022-04585-5.
  16. Mimura K, Teh JL, Okayama H, et al. PD-L1 expression is mainly regulated by interferon gamma associated with JAK-STAT pathway in gastric cancer. Cancer Sci. 2018;109(1):43–53. doi: 10.1111/cas.13424.
  17. Chen S, Crabill GA, Pritchard TS, et al. Mechanisms regulating PD-L1 expression on tumor and immune cells. J Immunother Cancer. 2019;7(1):305. doi: 10.1186/s40425-019-0770-2.
  18. Ключагина Ю.И., Соколова З.А., Барышникова М.А. Роль рецептора PD1 и его лигандов PDL1 и PDL2 в иммунотерапии опухолей. Онкопедиатрия. 2017;4(1):49–55. doi: 10.15690/onco.v4i1684.
    [Klyuchagina YI, Sokolova ZA, Baryshnikova MA. Role of PD-1 receptor and its ligands PD-L1 and PD-L2 in cancer immunotherapy. Oncopediatrics. 2017;4(1):49–55. doi: 10.15690/onco.v4i1.1684. (In Russ)]
  19. Liu J, Chen Z, Li Y, et al. PD-1/PD-L1 Checkpoint Inhibitors in Tumor Immunotherapy. Front Pharmacol. 2021;12:731798. doi: 10.3389/fphar.2021.731798.
  20. Zhulai G, Oleinik E. Targeting regulatory T cells in anti-PD-1/PD-L1 cancer immunotherapy. Scand J Immunol. 2022;95(3):e13129. doi: 10.1111/sji.13129.
  21. Wu M, Huang Q, Xie Y, et al. Improvement of the anticancer efficacy of PD-1/PD-L1 blockade via combination therapy and PD-L1 regulation. J Hematol Oncol. 2022;15(1):24. doi: 10.1186/s13045-022-01242-2.
  22. Jia Q, Wang A, Yuan Y, et al. Heterogeneity of the tumor immune microenvironment and its clinical relevance. Exp Hematol Oncol. 2022;11(1):24. doi: 10.1186/s40164-022-00277-y.
  23. Zhao Y, Liu L, Weng L. Comparisons of Underlying Mechanisms, Clinical Efficacy and Safety Between Anti-PD-1 and Anti-PD-L1 Immunotherapy: The State-of-the-Art Review and Future Perspectives. Front Pharmacol. 2021;12:714483. doi: 10.3389/fphar.2021.714483.
  24. Kaufman HL, Kohlhapp FJ, Zloza A. Oncolytic viruses: a new class of immunotherapy drugs. Nat Rev Drug Discov. 2015;14(9):642–62. doi: 10.1038/nrd4663.
  25. Liu Y-T, Sun Z-J. Turning cold tumors into hot tumors by improving T-cell infiltration. Theranostics. 2021;11(11):5365–86. doi: 10.7150/thno.58390.
  26. Rao SG, Jackson JG. SASP: Tumor Suppressor or Promoter? Yes! Trends in Cancer. 2016;2(11):676–87. doi: 10.1016/j.trecan.2016.10.001.
  27. Schmitt CA, Wang B, Demaria M. Senescence and cancer – role and therapeutic opportunities. Nat Rev Clin Oncol. 2022;19(10):619–36. doi: 10.1038/s41571-022-00668-4.
  28. Wang B, Kohli J, Demaria M. Senescent Cells in Cancer Therapy: Friends or Foes? Trends in Cancer. 2020;6(10):838–57. doi: 10.1016/j.trecan.2020.05.004.
  29. Chen C, Gu Y-M, Zhang F, et al. Construction of PD1/CD28 chimeric-switch receptor enhances anti-tumor ability of c-Met CAR-T in gastric cancer. Oncoimmunology. 2021;10(1):1901434. doi: 10.1080/2162402X.2021.1901434.
  30. Biopharma dealmakers. Using immunology to bring new paradigms to oncology therapies (Internet). Available from: https://www.nature.com/articles/d43747-020-00780-3 (accessed 29.032023).
  31. Liu H, Lei W, Zhang C, et al. A phase I trial using CD19 CAR-T expressing PD-1/CD28 chimeric switch-receptor for refractory or relapsed B-cell lymphoma. J Clin Oncol. 2019;37(15_suppl):7557. doi: 10.1200/JCO.2019.37.15_suppl.7557.
  32. Ma Q, He X, Zhang B, et al. A PD-L1-targeting chimeric switch receptor enhances efficacy of CAR-T cell for pleural and peritoneal metastasis. Signal Transduct Target Ther. 2022;7(1):380. doi: 10.1038/s41392-022-01198-2.
  33. Неклесова М.В., Смирнов С.В., Шатилова А.А. и др. Получение специфичных к антигену CD87 CAR T-лимфоцитов и оценка их функциональной активности in vitro. Клиническая онкогематология. 2022;15(4):340–8. doi: 10.21320/2500-2139-2022-15-4-340-348.
    [Neklesova MV, Smirnov SV, Shatilova AA, et al. Production of CD87 Antigen-Specific CAR-T Lymphocytes and Assessment of Their In Vitro Functional Activity. Clinical oncohematology. 2022;15(4):340–8. doi: 10.21320/2500-2139-2022-15-4-340-348. (In Russ)]
  34. Зайкова Е.К., Левчук К.A., Поздняков Д.Ю. и др. Эффективная трансдукция Т-лимфоцитов лентивирусными частицами в онкоиммунологических исследованиях. Клиническая онкогематология. 2020;13(3):295–306. doi: 10.21320/2500-2139-2020-13-3-295-306.
    [Zaikova EK, Levchuk KA, Pozdnyakov DYu, et al. Efficient Transduction of T-Lymphocytes by Lentiviral Particles in Oncoimmunological Studies. Clinical oncohematology. 2020;13(3):295–306. doi: 10.21320/2500-2139-2020-13-3-295-306. (In Russ)]
  35. Zak KM, Kitel R, Przetocka S, et al. Structure of the Complex of Human Programmed Death 1, PD-1, and Its Ligand PD-L1. Structure. 2015;23(12):2341–8. doi: 10.1016/j.str.2015.09.010.
  36. Tan S, Zhang H, Chai Y, et al. An unexpected N-terminal loop in PD-1 dominates binding by nivolumab. Nat Commun. 2017;8(1):14369. doi: 10.1038/ncomms14369.
  37. Na Z, Yeo SP, Bharath SR, et al. Structural basis for blocking PD-1-mediated immune suppression by therapeutic antibody pembrolizumab. Cell Res. 2017;27(1):147–50. doi: 10.1038/cr.2016.77.
  38. Левчук К.A., Осипова С.А., Онопченко А.В. и др. Экспериментальное исследование функциональной активности химерного антигенного рецептора NKG2D in vitro и in vivo. Клиническая онкогематология. 2022;15(4):327–39. doi: 10.21320/2500-2139-2022-15-4-327-339.
    [Levchuk KA, Osipova SA, Onopchenko AV, et al. Experimental Study of the In Vitro and In Vivo Functional Activity of NKG2D Chimeric Antigen Receptor. Clinical oncohematology. 2022;15(4):327–39. doi: 10.21320/2500-2139-2022-15-4-327-339. (In Russ)]

Получение специфичных к антигену CD87 CAR T-лимфоцитов и оценка их функциональной активности in vitro

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ , ,

М.В. Неклесова, С.В. Смирнов, А.А. Шатилова, К.А. Левчук, А.Е. Ершова, С.А. Силонов

НЦМУ «Центр персонализированной медицины», ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» Минздрава России, ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197341

Для переписки: Сергей Владимирович Смирнов, ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197341; тел.: +7(964)612-57-14; e-mail: sergeiismirnoff@gmail.com

Для цитирования: Неклесова М.В., Смирнов С.В., Шатилова А.А. и др. Получение специфичных к антигену CD87 CAR T-лимфоцитов и оценка их функциональной активности in vitro. Клиническая онкогематология. 2022;15(4):340–8.

DOI: 10.21320/2500-2139-2022-15-4-340-348

РЕФЕРАТ

Цель. Создание анти-CD87 CAR T-лимфоцитов и оценка их функциональной активности in vitro.

Материалы и методы. Выделенные из периферической крови здорового донора Т-лимфоциты трансдуцировали лентивирусным вектором, кодирующим гены анти-CD87-CAR, T2A и FusionRed. Эффективность трансдукции, оцениваемая по уровню сигнала репортерного белка FusionRed, субпопуляционный состав и функциональное состояние CAR T-лимфоцитов определены методом проточной цитометрии. Экспрессия интерферона-γ (IFN-γ) CAR T-лимфоцитами изучалась с помощью иммуноферментного анализа. Оценка цитотоксической активности CAR T-лимфоцитов выполнялась при сокультивировании с клетками-мишенями HeLa с помощью системы анализа клеток в реальном времени xCELLigence.

Результаты. Эффективность трансдукции Т-лимфоцитов составила 8,4 %. Полученные CAR T-клетки содержали как маркеры активации CD27 и/или CD28 (92,91 % случаев), так и маркер истощения PD1 (20,66 %). В популяции CAR T-лимфоцитов фенотип Т-клеток центральной памяти составил 98,51 %, а соотношение CD4/CD8 — 1:7. Концентрация IFN-γ в среде после сокультивирования CAR T-лимфоцитов с клетками-мишенями оказалась значимо выше, чем в контрольных образцах. Показано, что полученные СAR T-лимфоциты проявляют специфическую цитотоксичность по отношению к клеткам-мишеням как немодифицированной, так и повышенной экспрессии антигена CD87 клеточных линий HeLa. Цитотоксичность оказалась более выраженной в отношении линии клеток с повышенной экспрессией антигена CD87.

Заключение. Несмотря на повышенную экспрессию маркера истощения PD1, CAR Т-лимфоциты продемонстрировали специфическую секрецию IFN-γ и выраженную цитотоксическую активность при взаимодействии с антигеном CD87 на мембране клеток-мишеней. Следовательно, анти-CD87 CAR Т-лимфоциты могут использоваться для лечения как гематологических, так и солидных опухолей. Поскольку наблюдаемая разница в цитотоксичности не коррелирует линейно с плотностью антигена CD87 на поверхности атакуемых клеток, при применении CAR T-клеточного препарата in vivo необходимо исключить вероятность цитотоксического воздействия на здоровые клетки, экспрессирующие CD87.

Ключевые слова: CD87, uPAR, CAR T-лимфоциты, острые миелоидные лейкозы.

Получено: 27 июня 2022 г.

Принято в печать: 10 сентября 2022 г.

Читать статью в PDF

Статистика Plumx русский

ЛИТЕРАТУРА

  1. Stoppelli MP, Corti A, Soffientini A, et al. Differentiation-enhanced binding of the amino-terminal fragment of human urokinase plasminogen activator to a specific receptor on U937 monocytes. Proc Natl Acad Sci USA. 1985;82(15):4939–43. doi: 10.1073/pnas.82.15.4939.
  2. Behrendt N, Ronne E, Dano K. The structure and function of the urokinase receptor, a membrane protein governing plasminogen activation on the cell surface. Biol Chem Hoppe Seyler. 1995;376(5):269–79.
  3. Кугаевская Е.В., Гуреева Т.А., Тимошенко О.С., Соловьева Н.И. Система активатора плазминогена урокиназного типа в норме и при жизнеугрожающих процессах (обзор). Общая реаниматология. 2018;14(6):61–79. doi: 10.15360/1813-9779-2018-6-61-79.
    [Kugaevskaya EV, Gureeva TA, Timoshenko OS, Solovyeva NI. Urokinase-type plasminogen activator system in norm and in life-threatening processes (Review). General Reanimatology. 2018;14(6):61–79. doi: 10.15360/1813-9779-2018-6-61-79. (In Russ)]
  4. Mahmood N, Mihalcioiu C, Rabbani SA. Multifaceted Role of the Urokinase-Type Plasminogen Activator (uPA) and Its Receptor (uPAR): Diagnostic, Prognostic, and Therapeutic Applications. Front Oncol. 2018;8(2):8–24. doi: 10.3389/fonc.2018.00024.
  5. Alfano D, Gorrasi A, Li Santi A, et al. Urokinase receptor and CXCR4 are regulated by common microRNAs in leukaemia cells. J Cell Mol Med. 2015;19(9):2262–72. doi: 10.1111/jcmm.12617.
  6. Smith HW, Marshall CJ. Regulation of cell signalling by uPAR. Nat Rev Mol Cell Biol. 2010;11(1):23–36. doi: 10.1038/nrm2821.
  7. Gorantla B, Asuthkar S, Rao JS, et al. Suppression of the uPAR-uPA system retards angiogenesis, invasion, and in vivo tumor development in pancreatic cancer cells. Mol Cancer Res. 2011;9(4):377–89. doi: 10.1158/1541-7786.MCR-10-0452.
  8. Amor C, Feucht J, Leibold J, et al. Senolytic CAR T cells reverse senescence-associated pathologies. Nature. 2020;583(7814):127–32. doi: 10.1038/s41586-020-2403-9.
  9. Kusch A, Gulba D. Die Bedeutung des uPA/uPAR-Systems fur die Entwicklung von Arteriosklerose und Restenose. Z Kardiol. 2001;90(1):307–18. doi: 10.1007/s003920170160.
  10. Laurenzana A, Chilla A, Luciani C, et al. uPA/uPAR system activation drives a glycolytic phenotype in melanoma cells. Int J Cancer. 2017;141(6):1190–200. doi: 10.1002/ijc.30817.
  11. Ahmad A, Kong D, Sarkar SH, et al. Inactivation of uPA and its receptor uPAR by 3,3’-diindolylmethane (DIM) leads to the inhibition of prostate cancer cell growth and migration. J Cell Biochem. 2009;107(3):516–27. doi: 10.1002/jcb.22152.
  12. Fox SB, Taylor M, Grondahl-Hansen J, et al. Plasminogen activator inhibitor-1 as a measure of vascular remodelling in breast cancer. J Pathol. 2001;195(2):236–43. doi: 10.1002/path.931.
  13. Fisher JL, Field CL, Zhou H, et al. Urokinase plasminogen activator system gene expression is increased in human breast carcinoma and its bone metastases – a comparison of normal breast tissue, non-invasive and invasive carcinoma and osseous metastases. Breast Cancer Res Treat. 2000;61(1):1–12. doi: 10.1007/s10549-004-6659-9.
  14. Pierga JY, Bonneton C, Magdelenat H, et al. Real-time quantitative PCR determination of urokinase-type plasminogen activator receptor (uPAR) expression of isolated micrometastatic cells from bone marrow of breast cancer patients. Int J Cancer. 2005;114(2):291–8. doi: 10.1002/ijc.20698.
  15. Hildenbrand R, Schaaf A, Dorn-Beineke A, et al. Tumor stroma is the predominant uPA-, uPAR-, PAI-1-expressing tissue in human breast cancer: prognostic impact. Histol Histopathol. 2009;24(7):869–77. doi: 10.14670/HH-24.869.
  16. Boonstra MC, Verbeek FP, Mazar AP, et al. Expression of uPAR in tumor-associated stromal cells is associated with colorectal cancer patient prognosis: a TMA study. BMC Cancer. 2014;14:269. doi: 10.1186/1471-2407-14-269.
  17. Graf M, Reif S, Hecht K, et al. High expression of urokinase plasminogen activator receptor (UPA-R) in acute myeloid leukemia (AML) is associated with worse prognosis. Am J Hematol. 2005;79(1):26–35. doi: 10.1002/ajh.20337.
  18. Plesner T, Ralfkiaer E, Wittrup M, et al. Expression of the receptor for urokinase-type plasminogen activator in normal and neoplastic blood cells and hematopoietic tissue. Am J Clin Pathol. 1994;102(6):835–41. doi: 10.1093/ajcp/102.6.835.
  19. Bene MC, Castoldi G, Knapp W, et al. CD87 (urokinase-type plasminogen activator receptor), function and pathology in hematological disorders: a review. Leukemia. 2004;18(3):394–400. doi: 10.1038/sj.leu.2403250.
  20. Cummins KD, Gill S. Will CAR T cell therapy have a role in AML? Promises and pitfalls. Semin Hematol. 2019;56(2):155–63. doi: 10.1053/j.seminhematol.2018.08.008.
  21. Kramer MD, Spring H, Todd RF, et al. Urokinase-type plasminogen activator enhances invasion of human T cells (Jurkat) into a fibrin matrix. J Leukoc Biol. 1994;56(2):110–6. doi: 10.1002/jlb.56.2.110.
  22. Bianchi E, Ferrero E, Fazioli F, et al. Integrin-dependent induction of functional urokinase receptors in primary T lymphocytes. J Clin Invest. 1996;98(5):1133–41. doi: 10.1172/JCI118896.
  23. Xu Y, Zhang M, Ramos CA, et al. Closely related T-memory stem cells correlate with in vivo expansion of CAR.CD19-T cells and are preserved by IL-7 and IL-15. Blood. 2014;123(24):3750–9. doi: 10.1182/blood-2014-01-552174.
  24. Sommermeyer D, Hudecek M, Kosasih PL, et al. Chimeric antigen receptor-modified T cells derived from defined CD8+ and CD4+ subsets confer superior antitumor reactivity in vivo. Leukemia. 2016;30(2):492–500. doi: 10.1038/leu.2015.247.
  25. Baumeister SH, Murad J, Werner L, et al. Phase I Trial of Autologous CAR T Cells Targeting NKG2D Ligands in Patients with AML/MDS and Multiple Myeloma. Cancer Immunol Res. 2019;7(1):100–12. doi: 10.1158/2326-6066.CIR-18-0307.
  26. Barber A, Meehan KR, Sentman CL. Treatment of multiple myeloma with adoptively transferred chimeric NKG2D receptor-expressing T cells. Gene Ther. 2011;18(5):509–16. doi: 10.1038/gt.2010.174.
  27. Roybal KT, Rupp LJ, Morsut L, et al. Precision Tumor Recognition by T Cells With Combinatorial Antigen-Sensing Circuits. Cell. 2016;164(4):770–9. doi: 10.1016/j.cell.2016.01.011.
  28. Brown JM, Wilson WR. Exploiting tumour hypoxia in cancer treatment. Nat Rev Cancer. 2004;4(6):437–47. doi: 10.1038/nrc1367.
  29. Kosti P, Larios-Martinez KI, Maher J, Arnold JN. Generation of hypoxia-sensing chimeric antigen receptor T cells. STAR Protoc. 2021;2(3):100723. doi: 10.1016/j.xpro.2021.100723.

Экспериментальное исследование функциональной активности химерного антигенного рецептора NKG2D in vitro и in vivo

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ , , , , ,

К.A. Левчук1, С.А. Осипова1, А.В. Онопченко1, М.Л. Васютина1, Э.Р. Булатов2, А.Х. Валиуллина2, О.Н. Демидов1,3,4, А.В. Петухов1

1 ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» Минздрава России, ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197341

2 ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет», ул. Кремлевская, д. 18, Казань, Российская Федерация, 420008

3 ФГБУН «Институт цитологии РАН», Тихорецкий пр-т, д. 4, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 194064

4 Научно-технологический университет «Сириус», Олимпийский пр-т, д. 1, Сочи, Российская Федерация, 354340

Для переписки: Ксения Александровна Левчук, ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197341; e-mail: levchuk_ka@almazovcentre.ru

Для цитирования: Левчук К.A., Осипова С.А., Онопченко А.В. и др. Экспериментальное исследование функциональной активности химерного антигенного рецептора NKG2D in vitro и in vivo. Клиническая онкогематология. 2022;15(4):327–39.

DOI: 10.21320/2500-2139-2022-15-4-327-339

РЕФЕРАТ

Цель. Исследование противоопухолевого цитотоксического эффекта NKG2D CAR T-клеток и анти-CD19 CAR T-клеток in vitro и in vivo с целью сравнить противоопухолевую активность химерных антигенных рецепторов (CAR) разного структурно-функционального состава.

Материалы и методы. Конструкции CAR были получены с помощью молекулярного клонирования; CAR T-клеточные популяции — путем трансдукции Т-лимфоцитов здорового донора рекомбинантными лентивирусными частицами, несущими последовательность CAR NKG2D или CAR к антигену-мишени CD19. Долю CAR T-клеток оценивали по флюоресценции белка FusionRed и по визуализации мембранного рецептора EGFR. Специфическую цитотоксическую активность эффекторных CAR T-клеток анализировали in vitro с помощью теста цитотоксичности в реальном времени (RTCA) при сокультивировании с клетками-мишенями линии HeLa_CD19, используя систему xCELLigence. Анализ синтеза интерферона-γ (IFN-γ) in vitro и in vivo и наличия цитотоксического эффекта проводили, используя иммуноферментный анализ культуральной среды сокультивированных клеток-эффекторов и мишеней, а также выделенной аутоплазмы периферической крови мышей. Для оценки функциональной активности клеток in vivo субпопуляции CAR-T (10 млн клеток/мышь) вводили иммунодефицитным мышам линии NSG-SGM3 спустя 12 дней после инъекции клеток линии HeLa_CD19 и подтверждения приживления и роста опухоли. Опухоли удаляли после эвтаназии и фиксировали в парафине для подготовки гистологических срезов. Анализ CAR T-клеточной инфильтрации опухолей осуществляли путем оценки иммуногистохимического окрашивания по антигену CD3.

Результаты. Наивысшие уровни экспрессии лигандов (молекул MICA, ULBP1/2/3/4/5/6) обнаружены в клеточной линии HeLa. Полученные NKG2D CAR T-клетки характеризуются значительным цитотоксическим эффектом против линии-мишени HeLa_CD19 (клеточный индекс [КИ] = 1,27), но сниженным в 2 раза по сравнению с анти-CD19 CAR T-клетками (КИ = 0,60) (p = 0,0038). Уровень IFN-γ при сокультивировании анти-CD19 CAR T-клеток с HeLa_CD19 в соотношении Е/Т = 1:1 составил 64 852 пкг/мл, что в 3,5 раза больше уровня IFN-γ при сокультивировании NKG2D CAR T-клеток с HeLa_CD19 (18 635 пкг/мл) (p = 0,0360). Степень инфильтрации опухоли анти-CD19 CAR T-клетками была выше таковой у NKG2D CAR T-клеток. Отсутствие пролиферирующих NKG2D CAR T-клеток в периферической крови мышей подтверждает низкую их персистенцию. Концентрация IFN-γ в аутоплазме мышей из группы с введением анти-CD19 CAR T-клеток составила 11,89 пкг/мл, а в группе с введением NKG2D CAR T-клеток — 0,57 пкг/мл (p = 0,0079). Средняя масса опухолевых ксенографтов экспериментальных групп спустя 10 дней после введения анти-CD19 CAR T-клеток составила 0,72 г (p = 0,0142), Т-лимфоцитов и NKG2D CAR T-клеток — 2,12 и 1,2 г соответственно.

Заключение. Анти-CD19 CAR T-клетки характеризуются более выраженным цитотоксическим эффектом как in vitro, так и in vivo экспериментальных условиях по сравнению с NKG2D CAR T-клетками. Степень пролиферации анти-CD19 CAR T-клеток и их инфильтрации в мышиных ксенографтных моделях в значительной степени выше уровней, полученных в случае инъекции NKG2D CAR T-клеток. Однократное введение NKG2D CAR T-клеток способствует лишь кратковременному уменьшению опухоли.

Ключевые слова: CAR T-клеточная терапия, химерный антигенный рецептор NKG2D, костимулирующие домены, лиганды NKG2D, цитотоксический эффект, инфильтрация CAR T-клеток, персистенция CAR T-клеток.

Получено: 27 июня 2022 г.

Принято в печать: 12 сентября 2022 г.

Читать статью в PDF

Статистика Plumx русский

ЛИТЕРАТУРА

  1. Saez-Borderias A, Guma M, Angulo A, et al. Expression and function of NKG2D in CD4+ T cells specific for human cytomegalovirus. Eur J Immunol. 2006;36(12):3198–206. doi: 10.1002/eji.200636682.
  2. Allez M, Tieng V, Nakazawa A, et al. CD4+NKG2D+ T cells in Crohn’s disease mediate inflammatory and cyto-toxic responses through MICA interactions. Gastroenterology. 2007;132(7):2346–58. doi: 10.1053/j.gastro.2007.03.025.
  3. Dai Z, Turtle CJ, Booth GC, et al. Normally occurring NKG2D+CD4+ T cells are immunosuppressive and inversely correlated with disease activity in juvenile-onset lupus. J Exp Med. 2009;206(4):793–805. doi: 10.1084/jem.20081648.
  4. Raulet DH. Roles of the NKG2D immunoreceptor and its ligands. Nat Rev Immunol. 2003;3(10):781–90. doi: 10.1038/nri1199.
  5. Le Bert N, Gasser S. Advances in NKG2D ligand recognition and responses by NK cells. Immunol Cell Biol. 2014;92(3):230–6. doi: 10.1038/icb.2013.111.
  6. Rabinovich B, Li J, Wolfson M, et al. NKG2D splice variants: a reexamination of adaptor molecule associations. Immunogenetics. 2006;58(2–3):81–8. doi: 10.1007/s00251-005-0078-x.
  7. Lanier LL. DAP10- and DAP12-associated receptors in innate immunity. Immunol Rev. 2009;227(1):150–60. doi: 10.1111/j.1600-065X.2008.00720.x.
  8. Raulet DH, Gasser S, Gowen BG, et al. Regulation of ligands for the NKG2D activating receptor. Annu Rev Immunol. 2013;31(1):413–41. doi: 10.1146/annurev-immunol-032712-095951.
  9. Luo QZ, Lin L, Gong Z, et al. Positive association of major histocompatibility complex class I chain-related gene A polymorphism with leukemia susceptibility in the people of Han nationality of Southern China. Tissue Antigens. 2011;78(3):178–84. doi: 10.1111/j.1399-0039.2011.01748.x.
  10. Kim H, Byun JE, Yoon SR, et al. SARS-CoV-2 peptides bind to NKG2D and increase NK cell activity. Cell Immunol. 2022;371:104454. doi: 10.1016/j.cellimm.2021.104454.
  11. Farzad F, Yaghoubi N, Jabbari-Azad F, et al. Prognostic Value of Serum MICA Levels as a Marker of Severity in COVID-19 Patients. Immunol Invest. 2022:1–11. doi: 10.1080/08820139.2022.2069035.
  12. Groh V, Rhinehart R, Randolph-Habecker J, et al. Costimulation of CD8alphabeta T cells by NKG2D via engagement by MIC induced on virus-infected cells. Nat Immunol. 2001;2(3):255–60. doi: 10.1038/85321.
  13. Ehrlich LI, Ogasawara K, Hamerman JA, et al. Engagement of NKG2D by cognate ligand or antibody alone is insufficient to mediate costimulation of human and mouse CD8+ T cells. J Immunol. 2005;174(4):1922–31. doi: 10.4049/jimmunol.174.4.1922.
  14. O’Hayre M, Salanga CL, Handel TM, Allen SJ. Chemokines and cancer: migration, intracellular signalling and intercellular communication in the microenvironment. Biochem J. 2008;409(3):635–49. doi: 10.1042/BJ20071493.
  15. Zhang T, Lemoi BA, Sentman CL. Chimeric NK-receptor-bearing T cells mediate antitumor immunotherapy. Blood. 2005;106(5):1544–51. doi: 10.1182/blood-2004-11-4365.
  16. Zhang T, Barber A, Sentman CL. Generation of antitumor responses by genetic modification of primary human T cells with a chimeric NKG2D receptor. Cancer Res. 2006;66(11):5927–33. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-06-0130.
  17. Chang YH, Connolly J, Shimasaki N, et al. A chimeric receptor with NKG2D specificity enhances natural killer cell activation and killing of tumor cells. Cancer Res. 2013;73(6):1777–86. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-12-3558.
  18. Song DG, Ye Q, Santoro S, et al. Chimeric NKG2D CAR-expressing T cell-mediated attack of human ovarian cancer is enhanced by histone deacetylase inhibition. Hum Gene Ther. 2013;24(3):295–305. doi: 10.1089/hum.2012.143.
  19. Lehner M, Gotz G, Proff J, et al. Redirecting T cells to Ewing’s sarcoma family of tumors by a chimeric NKG2D receptor expressed by lentiviral transduction or mRNA transfection. PLoS One. 2012;7(2):e31210. doi: 10.1371/journal.pone.0031210.
  20. Sentman CL, Meehan KR. NKG2D CARs as cell therapy for cancer. Cancer J. 2014;20(2):156–9. doi: 10.1097/PPO.0000000000000029.
  21. Barber A, Zhang T, DeMars LR, et al. Chimeric NKG2D receptor-bearing T cells as immunotherapy for ovarian cancer. Cancer Res. 2007;67(10):5003–8. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-06-4047.
  22. Chang YH, Connolly J, Shimasaki N, et al. A chimeric receptor with NKG2D specificity enhances natural killer cell activation and killing of tumor cells. Cancer Res. 2013;73(6):1777–86. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-12-3558.
  23. Barber A, Meehan KR, Sentman CL. Treatment of multiple myeloma with adoptively transferred chimeric NKG2D receptor-expressing T cells. Gene Ther. 2011;18(5):509–16. doi: 10.1038/gt.2010.174.
  24. Smith AJ, Oertle J, Warren D, Prato D. Chimeric antigen receptor (CAR) T cell therapy for malignant cancers: Summary and perspective. J Cell Immunother. 2016;2(2):59–68. doi: 10.1016/j.jocit.2016.08.001.
  25. Ng YY, Tay JCK, Li Z, et al. T Cells Expressing NKG2D CAR with a DAP12 Signaling Domain Stimulate Lower Cytokine Production While Effective in Tumor Eradication. Mol Ther. 2021;29(1):75–85. doi: 10.1016/j.ymthe.2020.08.016.
  26. Fontaine M, Demoulin B, Bornschein S, et al. Next generation NKG2D-based CAR T-cells (CYAD-02): co-expression of a single shRNA targeting MICA and MICB improves cell persistence and anti-tumor efficacy in vivo. Blood. 2019;134(Suppl_1):3931. doi: 10.1182/blood-2019-129998.
  27. Breman E, Demoulin B, Agaugue S, et al. Overcoming Target Driven Fratricide for T Cell Therapy. Front Immunol. 2018;9:2940. doi: 10.3389/fimmu.2018.02940.

Создание ксенографтных моделей от больных острыми миелоидными лейкозами с использованием иммунодефицитных мышей линии NSG-SGM3

ОРГАНИЗАЦИЯ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ , ,

Е.В. Байдюк1, Е.В. Белоцерковская1, Л.Л. Гиршова1,2, В.А. Голотин1, К.А. Левчук2, M.Л. Васютина2, Я.А. Портная1, Е.В. Щелина2, О.Г. Бреднева2, А.В. Петухов1,2,3, А.Ю. Зарицкий2, О.Н. Демидов1,3

1 ФГБУН «Институт цитологии РАН», Тихорецкий пр-т, д. 4, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 194064

2 ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» Минздрава России, ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197341

3 НТУ «Сириус», Олимпийский пр-т, д. 1, Сочи, Российская Федерация, 354340

Для переписки: Екатерина Викторовна Байдюк, канд. биол. наук, Тихорецкий пр-т, д. 4, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 194064; e-mail: katya_bay@mail.ru; Екатерина Васильевна Белоцерковская, канд. биол. наук, Тихорецкий пр-т, д. 4, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 194064; e-mail: belotserkovskaya.ev@gmail.com

Для цитирования: Байдюк Е.В., Белоцерковская Е.В., Гиршова Л.Л. и др. Создание ксенографтных моделей от больных острыми миелоидными лейкозами с использованием иммунодефицитных мышей линии NSG-SGM3. Клиническая онкогематология. 2021;14(4):414–25.

DOI: 10.21320/2500-2139-2021-14-4-414-425

РЕФЕРАТ

Актуальность. До настоящего времени показатели выживаемости пациентов с острыми миелоидными лейкозами (ОМЛ) остаются неудовлетворительными. Для успешного лечения ОМЛ необходимо создание персонализированных моделей этого заболевания. Наиболее перспективным направлением в данной области является разработка ксенографтных моделей от больных ОМЛ с использованием наиболее современной линии иммунодефицитных «гуманизированных» мышей NSG-SGM3.

Цель. Создание ксенографтных моделей от больных ОМЛ с использованием иммунодефицитных мышей линии NSG-SGM3.

Материалы и методы. Для создания PDX-моделей использовались образцы аспирата костного мозга 4 пациентов с впервые диагностированным ОМЛ, проходивших лечение в ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» МЗ РФ. Опухолевые клетки от пациентов трансплантировали мышам линии NSG-SGM3. Для проведения контрольного эксперимента мышам NSG-SGM3 вводили клетки линий ОМЛ: OCI-АМL2 и HL60. Эффективность приживления образцов опухоли оценивалась на основе физического состояния животных и лабораторных исследований (формула крови, мазок крови, ПЦР, проточная цитофлюориметрия).

Результаты. Приживление введенных опухолевых клеток от 4 пациентов с ОМЛ достигнуто у половины (2 из 4) мышей. У 2 мышей с успешной трансплантацией имел место лейкоцитоз. Бластные клетки обнаруживались в периферической крови на 30-й день после трансплантации. У мышей с инъецированными клеточными линиями ОМЛ OCI-АМL2 и HL60 наблюдалось более агрессивное течение заболевания. Среди протестированных подходов для оценки приживления опухоли у мышей-реципиентов метод ПЦР отличался наибольшей чувствительностью.

Заключение. Использование иммунодефицитных «гуманизированных» мышей линии NSG-SGM3 позволяет успешно получать ксенографтные модели от пациентов с ОМЛ.

Ключевые слова: ксенографтная модель, иммунодефицитные «гуманизированные» мыши, ОМЛ, мыши линии NSG-SGM3.

Получено: 27 апреля 2021 г.

Принято в печать: 1 августа 2021 г.

Читать статью в PDF

Статистика Plumx русский

ЛИТЕРАТУРА

  1. Saultz JN, Garzon R. Acute Myeloid Leukemia: A Concise Review. J Clin Med. 2016;5(3):33. doi: 10.3390/jcm5030033.
  2. Burnett A, Wetzler M, Lowenberg B. Therapeutic advances in acute myeloid leukemia. J Clin Oncol. 2011;29(5):487–94. doi: 10.1200/jco.2010.30.1820.
  3. Patel SA, Gerber JM. A User’s Guide to Novel Therapies for Acute Myeloid Leukemia. Clin Lymphoma Myel Leuk. 2020;20(5):277–88. doi: 10.1016/j.clml.2020.01.011.
  4. Levine RL. Molecular pathogenesis of AML: translating insights to the clinic. Best Pract Res Clin Haematol. 2013;26(3):245–8. doi: 10.1016/j.beha.2013.10.003.
  5. Mitra A, Mishra L, Li S. Technologies for deriving primary tumor cells for use in personalized cancer therapy. Trends Biotechnol. 2013;31(6):347–54. doi: 10.1016/j.tibtech.2013.03.006.
  6. Bruserud О, Gjertsen BT, Foss B, et al. New strategies in the treatment of acute myelogenous leukemia (AML): In vitro culture of AML cells—The present use in experimental studies and the possible importance for future therapeutic approaches. Stem Cells. 2001;19(1):1–11. doi: 10.1634/stemcells.19-1-1.
  7. Ryningen A, Stapnes C, Bruserud О. Clonogenic acute myelogenous leukemia cells are heterogeneous with regard to regulation of differentiation and effect of epigenetic pharmacological targeting. Leuk Res. 2007;31(9):1303–13. doi: 10.1016/j.leukres.2007.01.019.
  8. Непомнящих Т.С., Гаврилова Е.В., Максютов Р.А. Некоторые аспекты использования алло- и ксенографтных моделей при разработке противораковых вакцин и онколитических вирусов. Медицинская иммунология. 2019;21(2):221–30. doi: 10.15789/1563-0625-2019-2-221-230.
    [Nepomnyashchikh TS, Gavrilova EV, Maksyutov RA. Selected aspects of allo- and xenograft model applications for developing novel anti-cancer vaccines and oncolytic viruses. Medical Immunology (Russia). 2019;21(2):221–30. doi: 10.15789/1563-0625-2019-2-221-230. (In Russ)]
  9. Shan WL, Ma XL. How to establish acute myeloid leukemia xenograft models using immunodeficient mice. Asian Pacif J Cancer Prev. 2013;14(12):7057–63. doi: 10.7314/apjcp.2013.14.12.7057.
  10. Mambet C, Chivu-Economescu M, Matei L, et al. Murine models based on acute myeloid leukemia-initiating stem cells xenografting. World J Stem Cells. 2018;10(6):57–65. doi: 10.4252/wjsc.v10.i6.57.
  11. Wunderlich M, Mizukawa B, Chou FS, et al. AML cells are differentially sensitive to chemotherapy treatment in a human xenograft model. Blood. 2013;121(12):e90–e97. doi: 10.1182/blood-2012-10-464677.
  12. Saland E, Boutzen H, Castellano R, et al. A robust and rapid xenograft model to assess efficacy of chemotherapeutic agents for human acute myeloid leukemia. Blood Cancer J. 2015;5(3):e297. doi: 10.1038/bcj.2015.19.
  13. Her Z, Yong KSM, Paramasivam K, et al. An improved pre-clinical patient-derived liquid xenograft mouse model for acute myeloid leukemia. J Hematol Oncol. 2017;10(1):162. doi: 10.1186/s13045-017-0532-x.
  14. Johanna I, Straetemans T, Heijhuurs S, et al. Evaluating in vivo efficacy – toxicity profile of TEG001 in humanized mice xenografts against primary human AML disease and healthy hematopoietic cells. J Immunother Cancer. 2019;7(1):69. doi: 10.1186/s40425-019-0558-4.
  15. Ruzicka M, Koenig LM, Formisano S, et al. RIG-I-based immunotherapy enhances survival in preclinical AML models and sensitizes AML cells to checkpoint blockade. Leukemia. 2020;34(4):1017–26. doi: 10.1038/s41375-019-0639-x.
  16. Wunderlich M, Chou F-S, Link KA, et al. AML xenograft efficiency is significantly improved in NOD/SCID-IL2RG mice constitutively expressing human SCF, GM-CSF and IL-3. Leukemia. 2010;24(10):1785–8. doi: 10.1038/leu.2010.158.
  17. Shultz LD, Brehm MA, Garcia-Martinez JV, Greiner DL. Humanized mice for immune system investigation: progress, promise and challenges. Nat Rev Immunol. 2012;12(11):786–98. doi: 10.1038/nri3311.
  18. Theocharides AP, Rongvaux A, Fritsch K, et al. Humanized hemato-lymphoid system mice. Haematologica. 2016;101(1):5–19. doi: 10.3324/haematol.2014.115212.
  19. Nara N, Miyamoto T. Direct and serial transplantation of human acute myeloid leukaemia into nude mice. Br J Cancer. 1982;45(5):778–82. doi: 10.1038/bjc.1982.120.
  20. Okada S, Vaeteewoottacharn K, Kariya R. Application of Highly Immunocompromised Mice for the Establishment of Patient-Derived Xenograft (PDX) Models. Cells. 2019;8(8):889. doi: 10.3390/cells8080889.
  21. Sanchez PV, Perry RL, Sarry JE, et al. A robust xenotransplantation model for acute myeloid leukemia. Leukemia. 2009;23(11):2109–17. doi: 10.1038/leu.2009.143.
  22. Krevvata M, Shan X, Zhou C, et al. Cytokines increase engraftment of human acute myeloid leukemia cells in immunocompromised mice but not engraftment of human myelodysplastic syndrome cells. 2018;103(6):959–71. doi: 10.3324/haematol.2017.183202.
  23. Billerbeck E, Barry WT, Mu K, et al. Development of human CD4+FoxP3+ regulatory T cells in human stem cell factor-, granulocyte-macrophage colony-stimulating factor-, and interleukin-3-expressing NOD-SCID IL2Rγ(null) humanized mice. Blood. 2011;117(11):3076–86. doi: 10.1182/blood-2010-08-301507.
  24. Dohner H, Estey E, Grimwade D, et al. Diagnosis and management of AML in adults: 2017 ELN recommendations from an international expert panel. 2017;129(4):424–47. doi: 10.1182/blood-2016-08-733196.
  25. Osman J, Murad AM, Chin SF, et al. Highly Sensitive and Reliable Human Sex Determination Using Multiplex PCR. Asia Pacif J Mol Med. 2014;4:1–4.
  26. Shultz LD, Ishikawa F, Greiner DL. Humanized mice in translational biomedical research. Nat Rev Immunol. 2007;7(2):118–30. doi: 10.1038/nri2017.
  27. Voin V, Khalid S, Shrager S, et al. Neuroleukemiosis: Two Case Reports. Cureus. 2017;9(7):e1529. doi: 10.7759/cureus.1529.
  28. Almosailleakh M, Schwaller J. Murine Models of Acute Myeloid Leukaemia. Int J Mol Sci. 2019;20(2):453. doi: 10.3390/ijms20020453.
  29. Agliano A, Martin-Padura I, Mancuso P, et al. Human acute leukemia cells injected in NOD/LtSz-scid/IL-2Rgamma null mice generate a faster and more efficient disease compared to other NOD/scid-related strains. Int J Cancer. 2008;123(9):2222–7. doi: 10.1002/ijc.23772.
  30. Terpstra W, Prins A, Visser T, et al. Conditions for engraftment of human acute myeloid leukemia (AML) in SCID mice. 1995;9(9):1573–7.
  31. Lumkul R, Gorin N, Malehorn M, et al. Human AML cells in NOD/SCID mice: engraftment potential and gene expression. 2002;16(9):1818–26. doi: 10.1038/sj.leu.2402632.
  32. Martin-Padura I, Agliano A, Marighetti P, et al. Sex-related efficiency in NSG mouse engraftment. Blood. 2010;116(14):2616–7. doi: 10.1182/blood-2010-07-295584.
  33. Woiterski J, Ebinger M, Witte KE, et al. Engraftment of low numbers of pediatric acute lymphoid and myeloid leukemias into NOD/SCID/IL2Rcγnull mice reflects individual leukemogenecity and highly correlates with clinical outcome. Int J Cancer. 2013;133(7):1547–56. doi: 10.1002/ijc.28170.
  34. Ailles LE, Gerhard B, Kawagoe H, Hogge DE. Growth characteristics of acute myelogenous leukemia progenitors that initiate malignant hematopoiesis in nonobese diabetic/severe combined immunodeficient mice. Blood. 1999;94(5):1761–72. doi: 10.1182/blood.V94.5.1761.
  35. Pearce DJ, Taussig D, Zibara K, et al. AML engraftment in the NOD/SCID assay reflects the outcome of AML: implications for our understanding of the heterogeneity of AML. 2006;107(3):1166–73. doi: 10.1182/blood-2005-06-2325.
  36. Monaco G, Konopleva M, Munsell M, et al. Engraftment of acute myeloid leukemia in NOD/SCID mice is independent of CXCR4 and predicts poor patient survival. Stem Cells. 2004;22(2):188–201. doi: 10.1634/stemcells.22-2-188.
  37. Rombouts WJ, Martens AC, Ploemacher RE. Identification of variables determining the engraftment potential of human acute myeloid leukemia in the immunodeficient NOD/SCID human chimera model. Leukemia. 2000;14(5):889–97. doi: 10.1038/sj.leu.2401777.
  38. Culen M, Kosarova Z, Jeziskova I, et al. The influence of mutational status and biological characteristics of acute myeloid leukemia on xenotransplantation outcomes in NOD SCID gamma mice. J Cancer Res Clin Oncol. 2018;144(7):1239–51. doi: 10.1007/s00432-018-2652-2.

По следам одной публикации в номере (письмо в редакцию)

ОРГАНИЗАЦИЯ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Глубокоуважаемый редактор!

В настоящем выпуске журнала «Клиническая онкогематология. Фундаментальные исследования и клиническая практика» помещена статья Е.В. Байдюк и соавт. «Создание ксенографтных моделей от больных острыми миелоидными лейкозами с использованием иммунодефицитных мышей линии NSG-SGM3» (с. 414–25). Авторы изучили возможность моделирования лейкоза человека в экспериментах по введению опухолевых клеток иммунодефицитным мышам. Считаю, что важность и своевременность исследования обусловливают необходимость обсуждения проблемы.

Не вызывает сомнений необходимость создания моделей опухолей человека in vivo. Эти модели наряду с бесклеточными системами и сериями культивируемых линий клеток — незаменимые объекты современных доклинических протоколов [1]. Адекватность и надежность таких моделей требуют критической оценки, однако невозможно переоценить важность клинико-лабораторной (гематологической) картины заболевания.

Наиболее существенный результат авторов статьи — установление возможности получения ксенотрансплантатов клеток острого миелоидного лейкоза (ОМЛ) у мышей. Показано долговременное (до 30 дней) выживание опухолевых клеток в кровотоке животных после однократной внутривенной инъекции пула фракционированных клеток, полученных от пациентов с ОМЛ. Авторы демонстрируют эффективность мониторинга лабораторных показателей у мышей-опухоленосителей; имеется возможность молекулярного исследования бластных клеток. Эффективность ксенотрансплантации показана на ограниченном клинико-экспериментальном материале, однако важность установления такой возможности заслуживает высокой оценки.

Современные подходы к моделированию опухолей системы крови включают химический канцерогенез, а также трансплантацию (гетеро- и ортотопическую) сингенных опухолевых клеток. Оба подхода позволяют получать важные результаты, однако наблюдение за лейкозными клетками человека, выживающими и пролиферирующими в кровотоке мыши, — существенный аспект. Именно с помощью таких моделей можно исследовать клетки конкретного пациента в соответствующем (с известной условностью) тканевом окружении.

Особенно перспективны ксенотрансплантаты для создания и испытания лекарственных средств: появляется возможность воздействовать на опухолевые клетки в приближенной к клинике ситуации. В последние годы эти модели позволили разработать новые лекарственные «кандидаты», вызывающие гибель лейкозных клеток с конкретными генетическими маркерами [1, 2]. Для таких исследований необходимо относительно длительное присутствие бластных клеток в организме. Важно, чтобы опухоль не вызвала гибель животного, поэтому требуется подбор дозировок и путей введения, комбинации препаратов и время для реализации терапевтического эффекта. Результаты Е.В. Байдюк и соавт. позволяют надеяться, что полученная модель адекватна этим требованиям.

Моделирование опухолевого процесса in vivo — трудоемкий и дорогостоящий процесс. Исследователь имеет дело со сложной биологической системой, поведение которой на существующем уровне знаний трудно предсказать. Авторы статьи справедливо отмечают недостаточность отдельных клинико-морфологических параметров лейкозных клеток для прогнозирования эффективности трансплантации. Эмпирический фактор и удача — спутники онколога-экспериментатора. Тем важнее организация проведенного исследования, приоритетного для отечественной науки и здравоохранения, и полученные авторами результаты.

Читать статью в PDF

ЛИТЕРАТУРА

  1. Uckelmann HJ, Kim SM, Wong EM, et al. Therapeutic targeting of preleukemia cells in a mouse modelof NPM1 mutant acute myeloid leukemia. Science. 2020;367(6477):586–90. doi: 10.1126/science.aax5863.
  2. Krivtsov AV, Evans K, Gadrey JY, et al. A Menin-MLL inhibitor induces specific chromatin changes and eradicates disease in modelsof MLL-rearranged leukemia. Cancer Cell. 2019;36(6):660–673.e11. doi: 10.1016/j.ccell.2019.11.001.

А.А. Штиль,

д-р мед. наук, заведующий лабораторией механизмов гибели опухолевых клеток ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России

Эффективная трансдукция Т-лимфоцитов лентивирусными частицами в онкоиммунологических исследованиях

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ,

Е.К. Зайкова1,2, К.A. Левчук1, Д.Ю. Поздняков1, А.А. Дакс2, А.Ю. Зарицкий1, А.В. Петухов1,2,3

1 ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» Минздрава России, ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197341

2 Институт цитологии РАН, Тихорецкий пр-т, д. 4, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 194064

3 Научно-технологический университет «Сириус», Олимпийский пр-т, д. 1, Сочи, Российская Федерация, 354340

Для переписки: Екатерина Константиновна Зайкова, ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197341; e-mail: Catherine3452@yandex.ru

Для цитирования: Зайкова Е.К., Левчук К.A., Поздняков Д.Ю. и др. Эффективная трансдукция Т-лимфоцитов лентивирусными частицами в онкоиммунологических исследованиях. Клиническая онкогематология. 2020;13(3):295–306.

DOI: 10.21320/2500-2139-2020-13-3-295-306

РЕФЕРАТ

Цель. Сравнить разные методы концентрации лентивирусных частиц для выбора оптимального способа, обеспечивающего высокий уровень трансдукции для получения CAR T-клеток в лабораторных условиях.

Материалы и методы. Концентрирование лентивирусного супернатанта проводилось 4 способами: ультрафильтрацией, ультрацентрифугированием, осаждением водорастворимым неионным полимером полиэтиленгликолем (ПЭГ) и ионообменной хроматографией. Функциональный вирусный титр определяли как по экспрессии репортерного белка mCherry в трансдуцированной линии HeLa, так и экспресс-тестами, основанными на иммунохроматографическом анализе (ИХА). Физический титр определяли методом ELISA. Эффективность трансдукции Т-лимфоцитов здорового донора оценивали методом проточной цитометрии по интенсивности сигнала репортерного белка FusionRed. Функциональную активность полученных CAR T-клеток анти-CD19 оценивали с помощью микроскопии после совместного культивирования с клеточной линией CD19-HeLa+, а также последующего проведения теста на цитокины.

Результаты. Очистка и концентрирование лентивируса ультрафильтрацией позволили получить наивысшее число трансдуцированных клеток — 84,7 %. Методы ультрацентрифугирования, применения ПЭГ и ионообменной хроматографии продемонстрировали 56,08, 74,22 и 21,05 % трансдукции Т-клеток соответственно. Использование экспресс-тестов ИХА показало хорошую сопоставимость (r = 0,91) с данными, полученными титрованием на клеточной линии. Эффективность трансдукции Т-клеток в среднем составляла 59,55 ± 2,94 %, а максимальное значение достигало 76,26 %.

Заключение. В работе проведена оптимизация продукции CAR T-клеток на этапе получения лентивирусных векторов и их очистки. Метод ультрафильтрации был выбран как наиболее оптимальный способ концентрирования лентивирусного супернатанта, позволяющий осуществлять эффективную трансдукцию Т-лимфоцитов и генерировать функционально активную популяцию CAR T-клеток.

Ключевые слова: CAR T-лимфоциты, CD19, рекомбинантный лентивирус, концентрирование лентивирусного препарата.

Получено: 29 апреля 2020 г.

Принято в печать: 25 июня 2020 г.

Читать статью в PDF

ЛИТЕРАТУРА

  1. Blaese R, Culver K, Miller A, et al. T Lymphocyte-Directed Gene Therapy for ADA-SCID: Initial Trial Results After 4 Years. Science. 1995;270(5235):475–80. doi: 10.1126/science.270.5235.475.

  2. Kochenderfer J, Feldman S, Zhao Y, et al. Construction and Preclinical Evaluation of an Anti-CD19 Chimeric Antigen Receptor. J Immunother. 2009;32(7):689–702. doi: 10.1097/cji.0b013e3181ac6138.

  3. Brentjens R, Latouche J, Santos E, et al. Eradication of systemic B-cell tumors by genetically targeted human T lymphocytes co-stimulated by CD80 and interleukin-15. Nat Med. 2003;9(3):279–86. doi: 10.1038/nm827.

  4. Pule M, Savoldo B, Myers G, et al. Virus-specific T cells engineered to coexpress tumor-specific receptors: persistence and antitumor activity in individuals with neuroblastoma. Nat Med. 2008;14(11):1264–70. doi: 10.1038/nm.1882.

  5. Kochenderfer J, Dudley M, Feldman S, et al. B-cell depletion and remissions of malignancy along with cytokine-associated toxicity in a clinical trial of anti-CD19 chimeric-antigen-receptor–transduced T cells. Blood. 2012;119(12):2709–20. doi: 10.1182/blood-2011-10-384388.

  6. Brentjens R, Davila M, Riviere I, et al. CD19-Targeted T Cells Rapidly Induce Molecular Remissions in Adults with Chemotherapy-Refractory Acute Lymphoblastic Leukemia. Sci Transl Med. 2013;5(177):177ra38. doi: 10.1126/scitranslmed.3005930.

  7. Lewinski M, Bushman F. Retroviral DNA Integration—Mechanism and Consequences. Adv Genet. 2005;55:147–81. doi: 10.1016/s0065-2660(05)55005-3.

  8. Kochenderfer J, Dudley M, Carpenter R, et al. Donor-derived CD19-targeted T cells cause regression of malignancy persisting after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation. Blood. 2013;122(25):4129–39. doi: 10.1182/blood-2013-08-519413.

  9. Cruz C, Micklethwaite K, Savoldo B, et al. Infusion of donor-derived CD19-redirected virus-specific T cells for B-cell malignancies relapsed after allogeneic stem cell transplant: a phase 1 study. Blood. 2013;122(17):2965–73. doi: 10.1182/blood-2013-06-506741.

  10. Grupp S, Kalos M, Barrett D, et al. Chimeric Antigen Receptor–Modified T Cells for Acute Lymphoid Leukemia. N Engl J Med. 2013;368(16):1509–18. doi: 10.1056/nejmoa1215134.

  11. Kalos M, Levine B, Porter D, et al. T Cells with Chimeric Antigen Receptors Have Potent Antitumor Effects and Can Establish Memory in Patients with Advanced Leukemia. Sci Transl Med. 2011;3(95):95ra73. doi: 10.1126/scitranslmed.3002842.

  12. Qin D, Huang Y, Li D, et al. Paralleled comparison of vectors for the generation of CAR-T cells. Anticancer Drugs. 2016;27(8):711–22. doi: 10.1097/cad.0000000000000387.

  13. Gogol-Doring A, Ammar I, Gupta S, et al. Genome-wide Profiling Reveals Remarkable Parallels Between Insertion Site Selection Properties of the MLV Retrovirus and the piggyBac Transposon in Primary Human CD4+ T Cells. Mol Ther. 2016;24(3):592–606. doi: 10.1038/mt.2016.11.

  14. Izsvak Z, Hackett P, Cooper L, Ivics Z. Translating Sleeping Beauty transposition into cellular therapies: Victories and challenges. BioEssays. 2011;33(6):478–9. doi: 10.1002/bies.201190025.

  15. Manuri P, Wilson M, Maiti S, et al. piggyBac Transposon/Transposase System to Generate CD19-Specific T Cells for the Treatment of B-Lineage Malignancies. Hum Gene Ther. 2010;21(4):427–37. doi: 10.1089/hum.2009.114.

  16. Nakazawa Y, Huye L, Salsman V, et al. PiggyBac-mediated Cancer Immunotherapy Using EBV-specific Cytotoxic T-cells Expressing HER2-specific Chimeric Antigen Receptor. Mol Ther. 2011;19(12):2133–43. doi: 10.1038/mt.2011.131.

  17. Barrett D, Zhao Y, Liu X, et al. Treatment of Advanced Leukemia in Mice with mRNA Engineered T Cells. Hum Gene Ther. 2011;22(12):1575–86. doi: 10.1089/hum.2011.070.

  18. Dai X, Park J, Du Y, et al. One-step generation of modular CAR-T cells with AAV–Cpf1. Nat Meth. 2019;16(3):247–54. doi: 10.1038/s41592-019-0329-7.

  19. Mann R, Mulligan R, Baltimore D. Construction of a retrovirus packaging mutant and its use to produce helper-free defective retrovirus. Cell. 1983;33(1):153–9. doi: 10.1016/0092-8674(83)90344-6.

  20. Le Doux J, Davis H, Morgan J, Yarmush M. Kinetics of retrovirus production and decay. Biotechnol Bioeng. 1999;63(6):654–62. doi: 10.1002/(sici)1097-0290(19990620)63:6<654::aid-bit3>3.0.co;2-1.

  21. Andreadis S, Brott D, Fuller A, Palsson B. Moloney murine leukemia virus-derived retroviral vectors decay intracellularly with a half-life in the range of 5.5 to 7.5 hours. J Virol. 1997;71(10):7541–8. doi: 10.1128/jvi.71.10.7541-7548.1997.

  22. Naldini L, Blomer U, Gallay P, et al. In Vivo Gene Delivery and Stable Transduction of Nondividing Cells by a Lentiviral Vector. Science. 1996;272(5259):263–7. doi: 10.1126/science.272.5259.263.

  23. Sakuma T, Barry M, Ikeda Y. Lentiviral vectors: basic to translational. Biochem J. 2012;443(3):603–18. doi: 10.1042/bj20120146.

  24. Dull T, Zufferey R, Kelly M, et al. A Third-Generation Lentivirus Vector with a Conditional Packaging System. J Virol. 1998;72(11):8463–71. doi: 10.1128/jvi.72.11.8463-8471.1998.

  25. Vannucci L, Lai M, Chiuppesi F, et al. Viral vectors: a look back and ahead on gene transfer technology. New Microbiol. 2013;36(1):1–22.

  26. Modlich U, Navarro S, Zychlinski D, et al. Insertional Transformation of Hematopoietic Cells by Self-inactivating Lentiviral and Gammaretroviral Vectors. Mol Ther. 2009;17(11):1919–28. doi: 10.1038/mt.2009.179.

  27. Sastry L, Xu Y, Duffy L, et al. Product-Enhanced Reverse Transcriptase Assay for Replication-Competent Retrovirus and Lentivirus Detection. Hum Gene Ther. 2005;16(10):1227–36. doi: 10.1089/hum.2005.16.1227.

  28. Cornetta K, Yao J, Jasti A, et al. Replication-competent Lentivirus Analysis of Clinical Grade Vector Products. Mol Ther. 2011;19(3):557–66. doi: 10.1038/mt.2010.278.

  29. Sena-Esteves M, Gao G. Titration of Lentivirus Vectors. Cold Spring Harb Protoc. 2018;2018(4):pdb.prot095695. doi: 10.1101/pdb.prot095695.

  30. Kutner R, Zhang X, Reiser J. Production, concentration and titration of pseudotyped HIV-1-based lentiviral vectors. Nat Protoc. 2009;4(4):495–505. doi: 10.1038/nprot.2009.22.

  31. Merten O, Hebben M, Bovolenta C. Production of lentiviral vectors. Mol Ther Meth Clin Devel. 2016;3:16017. doi: 10.1038/mtm.2016.17.

  32. Sena-Esteves M, Tebbets J, Steffens S, et al. Optimized large-scale production of high titer lentivirus vector pseudotypes. J Virol Meth. 2004;122(2):131–9. doi: 10.1016/j.jviromet.2004.08.017.

  33. Boudeffa D, Fenard D, Mormin M, et al. Development of Innovative Scalable Protocols for the Purification of Lentiviral Vectors Pseudotyped With GaLV-TR or Mutated Measles Virus Glycoproteins. Mol Ther. 2015;23:S214–S215. doi: 10.1016/s1525-0016(16)34143-0.

  34. Baekelandt V, Eggermont K, Michiels M, et al. Optimized lentiviral vector production and purification procedure prevents immune response after transduction of mouse brain. Gene Ther. 2003;10(23):1933–40. doi: 10.1038/sj.gt.3302094.

  35. Sanber K, Knight S, Stephen S, et al. Construction of stable packaging cell lines for clinical lentiviral vector production. Sci Rep. 2015;5(1):9021. doi: 10.1038/srep09021.

  36. Зайцев Д.В., Зайкова Е.К., Головкин А.С. и др. Гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор и технология CAR-T при солидных опухолях в эксперименте. Клиническая онкогематология. 2020;13(2):115–22. doi: 10.21320/2500-2139-2020-13-2-115-122.[Zaytsev DV, Zaikova EK, Golovkin AS, et al. Granulocyte-Macrophage Colony-Stimulating Factor and CAR-T Technology for Solid Tumors in Experiment. Clinical oncohematology. 2020;13(2):115–22. doi: 10.21320/2500-2139-2020-13-2-115-122. (In Russ)]

  37. Петухов, А.В., Маркова, В.А., Моторин, Д.В. и др. Получение CAR T-лимфоцитов, специфичных к CD19, и оценка их функциональной активности in vitro. Клиническая онкогематология. 2018;11(1):1–9. doi: 10.21320/2500-2139-2018-11-1-1-9.[Petukhov AV, Markova VA, Motorin DV, et al. Manufacturing of CD19 Specific CAR T-Cells and Evaluation of their Functional Activity in Vitro. Clinical oncohematology. 2018;11(1):1–9. doi: 10.21320/2500-2139-2018-11-1-1-9. (In Russ)]

Альдегиддегидрогеназа как маркер ранних мезенхимных клеток-предшественниц в культуре стромы костного мозга доноров

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ , ,

К.А. Ветошкин, Н.В. Исаева, М.А. Бутолина, Н.В. Минаева, Н.А. Зорина, М.Н. Хоробрых, Ю.С. Змеева

ФГБУН «Кировский НИИ гематологии и переливания крови ФМБА», ул. Красноармейская, д. 72, Киров, Российская Федерация, 610027

Для переписки: Константин Александрович Ветошкин, канд. мед. наук, Красноармейская ул., д. 72, Киров, Российская Федерация, 610027; тел.: +7(905)870-06-92; e-mail: kostyavetoshkin@yandex.ru

Для цитирования: Ветошкин К.А., Исаева Н.В., Бутолина М.А. и др. Альдегиддегидрогеназа как маркер ранних мезенхимных клеток-предшественниц в культуре стромы костного мозга доноров. Клиническая онкогематология. 2020;13(2):123–8.

DOI: 10.21320/2500-2139-2020-13-2-123-128

РЕФЕРАТ

Цель. Анализ скорости роста культур мезенхимных стромальных клеток (МСК) в зависимости от количества альдегиддегидрогеназа-положительных (ALDH+) клеток.

Материалы и методы. Исследованы культуры мезенхимных клеток костного мозга 10 доноров (5 мужчин и 5 женщин) с медианой возраста 34,5 года (диапазон 14–38 лет). Ядросодержащие клетки из миеловзвеси выделяли путем центрифугирования на градиенте плотности. МСК культивировали по общепринятому протоколу с использованием богатой тромбоцитами донорской плазмы. Идентификацию клеток стромы и подсчет количества клеток ALDH+ осуществляли методом лазерной проточной цитометрии согласно критериям Международного общества клеточной терапии.

Результаты. Скорость роста культур МСК и количество клеток ALDH+ максимальные при первичном посеве и пассаже № 1 и статистически значимо снижаются к пассажу № 3. Обнаружена зависимость скорости роста культур МСК от количества клеток ALDH+. С увеличением возраста донора снижается скорость роста культуры МСК и содержание клеток ALDH+ в строме костного мозга.

Заключение. Полученные данные свидетельствуют о взаимосвязи между скоростью роста культуры МСК костного мозга, возрастом донора и количеством клеток ALDH+. Установлено, что клетки, экспрессирующие ALDH, обеспечивают самоподдержание популяции МСК. Исходя из полученных результатов, мы предполагаем, что изученный маркер ALDH может служить объективным критерием принадлежности мезенхимных клеточных элементов к категории ранних клеток-предшественниц.

Ключевые слова: культура клеток, мезенхимные клетки, альдегиддегидрогеназа, скорость роста культуры.

Получено: 28 ноября 2019 г.

Принято в печать: 1 марта 2020 г.

Читать статью в PDF

ЛИТЕРАТУРА

  1. Осипова Е.Ю., Никитина В.А., Астрелина Т.А. и др. Динамика скорости роста, иммунофенотипа и генетическая стабильность мезенхимальных стволовых клеток костного мозга человека на ранних и поздних пассажах при культивировании ex vivo. Онкогематология. 2009;4(1):44–50.

    [Osipova EYu, Nikitina VA, Astrelina TA, et al. Human bone marrow mesenchymal stem cell growth rate dynamics, immunophenotype and genetic stability on early and late passages at ex vivo culturing. 2009;4(1):44–50. (In Russ)]

  2. Пулин А.А., Сабурина И.Н., Репин В.С. Поверхностные маркеры, характеризующие мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки (ММСК) костного мозга человека. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2008;3(3):25–30. [Pulin AA, Saburina IN, Repin VS. Surface markers of human bone marrow multipotent mesenchymal stromal cells (MMSC). Kletochnaya transplantologiya i tkanevaya inzheneriya. 2008;3(3):25–30. (In Russ)]

  3. Harichandan A, Sivasubramaniyan K, Buhring H-J. Prospective isolation and characterization of human bone marrow-derived MSCs. Advances in biochemical engineering and biotechnology. 2013;129:1–17. doi: 10.1007/10_2012_147.

  4. Бигильдеев А.Е. Устройство и регуляция отдела стволовых мезенхимных клеток: Дис. … д-ра биол. наук. М., 2017.

    [Bigildeev AE. Ustroistvo i regulyatsiya otdela stvolovykh mezenkhimnykh kletok. (Structure and regulation of mesenchymal stem cells.) [dissertation] Moscow; 2017. (In Russ)]

  5. Шипунова И.Н. Иерархическая структура стромального микроокружения кроветворной ткани в норме и при заболеваниях системы крови: Автореф. дис. … д-ра биол. наук. М., 2018.

    [Shipunova IN. Ierarkhicheskaya struktura stromalnogo mikrookruzheniya krovetvornoi tkani v norme i pri zabolevaniyakh sistemy krovi. (Hierarchical structure of stromal microenvironment of hematopoietic tissue in norm and disorder of blood system.) [dissertation] Moscow; 2018. (In Russ)]

  6. Gordon MY, Goldman JM, Gordon-Smith EC. 4-hydroperoxycyclophosphamide inhibits proliferation by human granulocyte-macrophage colony-forming cells (GM-CFC) but spares more primitive progenitor cells. Leuk Res. 1985;9(8):1017–21. doi: 10.1016/0145-2126(85)90072-4.

  7. Sahovic EA, Colvin M, Hilton J, Ogawa M. Role of aldehyde dehydrogenase in survival of progenitors for murine blast cell colonies after treatment with 4-hydroperoxycyclophosphamide in vitro. Cancer Res. 1988;48(5):1223–6.

  8. Moreb JS, Turner C, Sreerama L, et al. Interleukin-1 and tumor necrosis factor alpha induce class 1 aldehyde dehydrogenase mRNA and protein in bone marrow cells. Leuk Lymphoma. 1995;20(1–2):77–84. doi: 10.3109/10428199509054756.

  9. Gentry T, Foster S, Winstead L, et al. Simultaneous isolation of human BM hematopoietic, endothelial and mesenchymal progenitor cells by flow sorting based on aldehyde dehydrogenase activity: implications for cell therapy. Cytotherapy. 2007;9(3):259–74. doi: 10.1080/14653240701218516.

  10. Storms RW, Trujillo AP, Springer JB, et al. Isolation of primitive human hematopoietic progenitors on the basis of aldehyde dehydrogenase activity. Proc Nat Acad Sci USA. 1999;96(16):9118–23. doi: 10.1073/pnas.96.16.9118.

  11. Fallon P, Gentry T, Balber AE, et al. Mobilized peripheral blood SSCloALDHbrcells have the phenotipic and functional properties of primitive haemotopoietic cells and their number correlates with engraftment following autologous transplantation. Br J Haematol. 2003;122(1):99–108. doi: 10.1046/j.1365-2141.2003.04357.x.

  12. Hess DA, Meyerrose TE, Wirthlin L, et al. Functional characterization of highly purified human hematopoietic repopulating cells isolated according to aldehyde dehydrogenase activity. Blood. 2004;104(6):1648–55. doi: 10.1182/blood-2004-02-0448.

  13. Najar M, Crompot E, van Grunsven LA, et al. Aldehyde dehydrogenase activity in adipose tissue: isolation and gene expression profile of distinct sub-population of mesenchymal stromal cells. Stem Cell Rev Rep. 2018;14(4):599–611. doi: 10.1007/s12015-017-9777-6.

  14. Najar M, Crompot E, van Grunsven LA, et al. Aldehyde dehydrogenase activity of Wharton jelly mesenchymal stromal cells: isolation and characterization. Cytotechnology. 2019;71(1):427–41. doi: 10.1007/s10616-018-0283-8.

  15. Najar M, Crompot E, van Grunsven LA, et al. Foreskin-derived mesenchymal stromal cells with aldehyde dehydrogenase activity: isolation and gene profiling. BMC Cell Biol. 2018;19(1):4. doi: 10.1186/s12860-018-0157-0.

  16. Lange C, Cakiroglu F, Spiess A, et al. Accelerated and Safe Expansion of Human Mesenchymal Stromal Cells in Animal Serum-Free Medium for Transplantation and Regenerative Medicine. J Cell Physiol. 2007;213(1):18–26. doi: 10.1002/jcp.21081.

  17. Astori G, Amati E, Bambi F, et al. Platelet lysate as a substitute for animal serum for ex-vivo expansion of mesenchymal stem/stromal cells: present and future. Stem Cell Res Ther. 2016;7(1):93. doi: 10.1186/s13287-016-0352-x.

  18. Sorokina T, Shipounova I, Bigildeev A, et al. Alterations of the bone marrow stromal microenvironment in adult patients with leukemia before and after the treatment. 2016;128(22):2668. doi: 10.1182/blood.v128.22.2668.2668.

  19. Шипунова И.Н., Петинати Н.А., Сац Н.В. и др. Стромальные клетки-предшественники при остром лимфобластном лейкозе. Гематология и трансфузиология. 2014;59(S1):31.

    [Shipunova IN, Petinati NA, Sats NV, et al. Stromal progenitor cells in acute lymphoblastic leukemia. Gematologiya i transfuziologiya. 2014;59(S1):31. (In Russ)]

  20. Супотницкий М.В., Елапов А.А., Меркулов В.А. и др. Основные технологические процессы, используемые при производстве биомедицинских клеточных продуктов. Биопрепараты. 2015;2:36–45.

    [Supotnitskii MV, Elapov AA, Merkulov VA, et al. Common technological processes used in manufacture of biomedical cell culture products. Biopreparaty. 2015;2:36–45. (In Russ)]

  21. Reya T, Mottison SJ, Clarke MF, Weissman IL. Stem cells, cancer and cancer stem cells. Nature. 2001;414(6859):105–11. doi: 10.1038/35102167.

  22. Hess DA, Wirthlin L, Craft TP, et al. Selection based on CD133 and high aldehyde dehydrogenase activity isolates long-term reconstituting human hematopoietic stem cells. Blood. 2006;107(5):2162–9. doi: 10.1182/blood-2005-06-2284.

  23. Corti S, Locatelli F, Papadimitriou D, et al. Identification of a primitive brain-derived neural stem cell population based on aldehyde dehydrogenase activity. Stem Cells. 2006;24(4):975–85. doi: 10.1634/stemcells.2005-0217.

  24. Sladek NE. Human aldehyde dehydrogenases: potential pathological, pharmacological, and toxicological impact. J Biochem Mol Toxicol. 2003;17(1):7–23. doi: 10.1002/jbt.10057.

  25. Chute JP, Muramoto GG, Whitesides J, et al. Inhibition of aldehyde dehydrogenase and retinoid signaling induces the expansion of human hematopoietic stem cells. Proc Nat Acad Sci USA. 2006;103(31):11707–12. doi: 10.1073/pnas.0603806103.

  26. Muramoto GG, Russell JL, Safi R, et al. Inhibition of aldehyde dehydrogenase expands hematopoietic stem cells with radioprotective capacity. Stem Cells. 2010;28(3):523–34. doi: 10.1002/stem.299.

  27. Sladek Aldehyde dehydrogenase-mediated cellular relative insensitivity to the oxazaphosphorines. Curr Pharm Des. 1999;5(8):607–25.

  28. Caplan The mesengenic process. Clin Plast Surg. 1994;21(3):429–35.

  29. Gnecchi M, Melo LG. Bone marrow-derived mesenchymal stem cells: isolation, expansion, characterization, viral transduction, and production of conditioned medium. Meth Mol Biol. 2009;482:281–94. doi: 10.1007/978-1-59745-060-7_18.

  30. Wexler SA, Donaldson C, Denning-Kendall P, et al. Adult bone marrow is a rich source of human mesenchymal ‘stem’ cells but umbilical cord and mobilized adult blood are not. Br J Haematol. 2003;121(2):368–74. doi: 10.1046/j.1365-2141.2003.04284.x.

Гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор и технология CAR-T при солидных опухолях в эксперименте

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ , ,

Д.В. Зайцев1, Е.К. Зайкова1,2, А.С. Головкин1, Э.Р. Булатов3, А.Х. Валиуллина3, Р.М. Миргаязова3, А.А. Дакс2, А.Ю. Зарицкий1, А.В. Петухов1,2

1 ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» Минздрава России, ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197341

2 ФГБУН «Институт цитологии РАН», Тихорецкий пр-т, д. 4, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 194064

3 ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет», ул. Кремлевская, д. 18, Казань, Российская Федерация, 420008

Для переписки: Даниил Владиславович Зайцев, ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197341; тел.: +7(981)727-16-74; e-mail: zaicev_daniil@mail.ru

Для цитирования: Зайцев Д.В., Зайкова Е.К., Головкин А.С. и др. Гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор и технология CAR-T при солидных опухолях в эксперименте. Клиническая онкогематология. 2020;13(2):115–22.

DOI: 10.21320/2500-2139-2020-13-2-115-122

РЕФЕРАТ

Актуальность. Цитокины являются важными факторами, способствующими повышению эффективности CAR T-клеточной терапии. Кроме того, это ключевые элементы патогенеза синдрома высвобождения цитокинов и нейротоксичности при использовании технологии CAR-T. Однако в настоящее время эффекты цитокинов в контексте CAR T-терапии изучены недостаточно.

Цель. Проведение количественной оценки секреции цитокинов методом мультиплексного анализа при совместной инкубации CAR T-лимфоцитов анти-CD19 с эпителиальными клетками линий HeLa и A431, экспрессирующими на своей поверхности CD19.

Материалы и методы. Т-лимфоциты подвергнуты трансдукции лентивирусным вектором, содержащим ген анти-СD19-CAR. Экспрессия CAR проверена по репортеру GFP методом проточной цитометрии. С целью подтвердить специфическую активацию CAR T-клеток в ответ на опухолевый антиген проведен иммуноферментный анализ на определение уровня интерлейкина-2, интерферона-γ и фактора некроза опухолей-α. Цитотоксическая активность полученных CAR T-лимфоцитов изучалась при их прямом совместном культивировании с клетками-мишенями. Сравнение уровня цитокинов, выделенных до и после инкубации мишеней с CAR T-клетками, выполнено методом мультиплексного анализа.

Результаты. Отмечено повышение уровня провоспалительных цитокинов (интерлейкина-6, интерлейкина-1β, интерферона-γ) (p < 0,01). Разница в уровне противовоспалительных цитокинов (интерлейкина-4, интерлейкина-10) оказалась незначительной, а в эксперименте на клеточной линии HeLa — статистически незначимой (p > 0,05). Выявлено многократное увеличение концентрации гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора (ГМ-КСФ) после инкубации с CAR T-лимфоцитами (p < 0,01).

Заключение. Выявлено многократное повышение уровня ГМ-КСФ, являющегося одним из ключевых звеньев патогенеза синдрома высвобождения цитокинов и CAR T-ассоциированной нейротоксичности. Данные, полученные в дальнейших исследованиях ГМ-КСФ при использовании технологии CAR-T, могут привести к повышению эффективности CAR T-терапии при значимом снижении ее токсичности.

Ключевые слова: CAR T-клетки, ГМ-КСФ, цитокины, иммунотерапия.

Получено: 10 января 2020 г.

Принято в печать: 28 марта 2020 г.

Читать статью в PDF

ЛИТЕРАТУРА

  1. Stenken JA, Poschenrieder AJ. Bioanalytical Chemistry of Cytokines – a review. Analyt Chim Acta. 2015;853:95–115. doi: 10.1016/j.aca.2014.10.009.
  2. Zhang JM, An J. Cytokines, Inflammation and Pain. Int Anesthesiol Clin. 2007;45(2):27–37. doi: 10.1097/AIA.0b013e318034194e.
  3. Xu XJ, Song DG, Poussin M, et al. Multiparameter comparative analysis reveals differential impacts of various cytokines on CART cell phenotype and function ex vivo and in vivo. Oncotarget. 2016;7(50):82354–68. doi: 10.18632/oncotarget.10510.
  4. DeRenzo C, Gottschalk S. Genetic Modification Strategies to Enhance CAR T Cell Persistence for Patients With Solid Tumors. Front Immunol. 2019;10:218. doi: 10.3389/fimmu.2019.00218.
  5. Shimabukuro-Vornhagen A, Godel P, Subklewe M, et al. Cytokine release syndrome. J Immunother Cancer. 2018;6(1):56. doi: 10.1186/s40425-018-0343-9.
  6. Schmidts A, Maus MV. Making CAR T Cells a Solid Option for Solid Tumors. Front Immunol. 2018;9:2593. doi: 10.3389/fimmu.2018.02593.
  7. Martinez M, Moon EK. CAR T Cells for Solid Tumors: New Strategies for Finding, Infiltrating, and Surviving in the Tumor Microenvironment. Front Immunol. 2019;10:128. doi: 10.3389/fimmu.2019.00128.
  8. Chinnasamy D, Yu Z, Kerkar SP, et al. Local delivery of interleukin-12 using T cells targeting VEGF receptor-2 eradicates multiple vascularized tumors in mice. Clin Cancer Res. 2012;18(6):1672–83. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-11-3050.
  9. Kochenderfer JN, Feldman SA, Zhao Y, et al. Construction and Preclinical Evaluation of an Anti-CD19 Chimeric Antigen Receptor. J Immunother. 2009;32(7):689–702. doi: 10.1097/cji.0b013e3181ac6138.
  10. Masters JR. HeLa cells 50 years on: the good, the bad and the ugly. Nat Rev Cancer. 2002;2(4):315–9. doi: 10.1038/nrc775.
  11. Bortolomai I, Canevari S, Facetti I, et al. Tumor initiating cells: Development and critical characterization of a model derived from the A431 carcinoma cell line forming spheres in suspension. Cell Cycle. 2010;9(6):1194–206. doi: 10.4161/cc.9.6.11108.
  12. Sanjana NE, Shalem O, Zhang F. Improved vectors and genome-wide libraries for CRISPR screening. Nat Meth. 2014;11(8):783–4. doi: 10.1038/nmeth.3047.
  13. Milone M, Fish J, Carpenito C, et al. Chimeric Receptors Containing CD137 Signal Transduction Domains Mediate Enhanced Survival of T Cells and Increased Antileukemic Efficacy In Vivo. Mol Ther. 2009;17(8):1453–64. doi: 10.1038/mt.2009.83.
  14. Петухов А.В., Маркова В.А., Моторин Д.В. и др. Получение CAR T-лимфоцитов, специфичных к CD19, и оценка их функциональной активности in vitro. Клиническая онкогематология. 2018;11(1):1–9. doi: 10.21320/2500-2139-2018-11-1-1-9.
    [Petukhov AV, Markova VA, Motorin DV, et al. Manufacturing of CD19 Specific CAR T-Cells and Evaluation of their Functional Activity in Vitro. Clinical oncohematology. 2018;11(1):1–9. doi: 10.21320/2500-2139-2018-11-1-1-9. (In Russ)]
  15. Yanez L, Sanchez-Escamilla M, Perales MA. CAR T Cell Toxicity: Current Management and Future Directions. HemaSphere. 2019;3(2):e186. doi: 10.1097/HS9.0000000000000186.
  16. Barrett DM, Teachey DT, Grupp SA. Toxicity management for patients receiving novel T-cell engaging therapies. Curr Opin Pediatr. 2014;26(1):43–9. doi: 10.1097/MOP.0000000000000043.
  17. Giavridis T, van der Stegen SJC, Eyquem J, et al. CAR T cell-induced cytokine release syndrome is mediated by macrophages and abated by IL-1 blockade. Nat Med. 2018;24(6):731–8. doi: 10.1038/s41591-018-0041-7.
  18. Jones G, Ding C. Tocilizumab: A review of its safety and efficacy in rheumatoid arthritis. Clin Med Ins Arthrit Musculoskel Dis. 2010;3:81–9. doi: 10.4137/cmamd.s4864.
  19. Davila ML, Riviere I, Wang X, et al. Efficacy and toxicity management of 19-28z CAR T cell therapy in B cell acute lymphoblastic leukemia. Mol Ther. 2014;22:s295–s296. doi: 10.1016/s1525-0016(16)35779-3.
  20. Hunter BD, Jacobson CA. CAR T-cell associated neurotoxicity: Mechanisms, clinicopathologic correlates, and future directions. J Nat Cancer Inst. 2019;111(7):646–54. doi: 10.1093/jnci/djz017.
  21. Sachdeva M, Duchateau P, Depil S, et al. Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor inactivation in CAR T-cells prevents monocyte-dependent release of key cytokine release syndrome mediators. J Biol Chem. 2019;294(14):5430–7. doi: 10.1074/jbc.AC119.007558.
  22. Sterner RM, Sakemura R, Cox M, et al. GM-CSF inhibition reduces cytokine release syndrome and neuroinflammation but enhances CAR-T cell function in xenografts. Blood. 2019;133(7):697–709. doi: 10.1182/blood-2018-10-881722.
  23. Becher B, Tugues S, Greter M. GM-CSF: From Growth Factor to Central Mediator of Tissue Inflammation. Immunity. 2016;45(5):963–73. doi: 10.1016/j.immuni.2016.10.026.
  24. Wright HL, Bucknall RC, Moots RJ, et al. Analysis of SF and plasma cytokines provides insights into the mechanisms of inflammatory arthritis and may predict response to therapy. Rheumatology. 2012;51(3):451–9. doi: 10.1093/rheumatology/ker338.
  25. Donatien P, Anand U, Yiangou Y, et al. Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor receptor expression in clinical pain disorder tissues and role in neuronal sensitization. Pain Rep. 2018;3(5):e676. doi: 10.1097/PR9.0000000000000676.
  26. Xhangolli I, Dura B, Lee G, et al. Single-cell Analysis of CAR-T Cell Activation Reveals A Mixed TH1/TH2 Response Independent of Differentiation. Genom Proteom Bioinform. 2019;17(2):129–39. doi: 10.1016/j.gpb.2019.03.002.

  27. Singh N, Hofmann TJ, Gershenson Z, et al. Monocyte lineage–derived IL-6 does not affect chimeric antigen receptor T-cell function.

    Cytotherapy. 2017;19(7):867–80. doi: 10.1016/j.jcyt.2017.04.001.

Гемоксигеназа-1/ферритин в защите лейкозных клеток от окислительного стресса, индуцированного каталитической системой «терафтал + аскорбиновая кислота»

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ , , , , ,

Т.А. Сидорова, О.О. Рябая, А.А. Прокофьева, Д.А. Хоченков

ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России, Каширское ш., д. 24, Москва, Российская Федерация, 115478

Для переписки: Татьяна Александровна Сидорова, канд. мед. наук, Каширское ш., д. 24, Москва, Российская Федерация, 115478; e-mail: tatsid@yahoo.com

Для цитирования: Сидорова Т.А., Рябая О.О., Прокофьева А.А., Хоченков Д.А. Гемоксигеназа-1/ферритин в защите лейкозных клеток от окислительного стресса, индуцированного каталитической системой «терафтал + аскорбиновая кислота». Клиническая онкогематология. 2019;12(4):416–27.

DOI: 10.21320/2500-2139-2019-12-4-416-427

РЕФЕРАТ

Обоснование. Известно, что механизм цитотоксического действия противоопухолевого средства — каталитической системы «терафтал + аскорбиновая кислота» (ТФ+АК) — связан с образованием в клетке активных форм кислорода (ROS) и индукцией в ней окислительного стресса. Система «гемоксигеназа-1/ферритин» (HО-1/Ft) защищает клетки от окислительного стресса.

Цель. Исследовать значение системы HО-1/Ft в защите лейкозных клеток от токсического воздействия противоопухолевого средства ТФ+АК.

Материалы и методы. В работе использовались лейкозные клетки человека линий K562 и U937. Базальную и препарат-индуцированную экспрессию HО-1/Ft на уровне мРНК и белка изучали методами ОТ-ПЦР в реальном времени и вестерн-блоттинга, концентрацию ROS в клетках — методом проточной цитометрии, цитотоксичность препаратов — методом МТТ.

Результаты. По нашим данным, в миеломонобластах линии U937 присутствует конститутивно-активная НО-1, а в эритробластах линии K562 экспрессия этого белка заблокирована на уровне мРНК. Гемин, агонист НО-1, индуцирует в клетках U937 коэкспрессию HО-1 и Ft на уровне мРНК и белка. Активация системы HО-1/Ft гемином в клетках U937 не влияет на чувствительность их к ТФ+АК и увеличивает чувствительность, например, к цитарабину в 2 раза. Установлено, что система ТФ+АК вызывает up-регуляцию генов HО-1/Ft, экспрессия которых увеличивается в 4 и 1,5 раза соответственно по сравнению с базальным уровнем. Предынкубация миеломонобластов U937 с хелатором железа дефероксамином приводит к увеличению их устойчивости к ТФ+АК в 2 раза. В то же время в присутствии железосодержащего аналога ТФ цитотоксичность этой системы увеличивается в 2 раза.

Заключение. В лейкозных клетках линии U937 с конститутивно-активной системой НО-1/Ft гем-зависимый путь ее активации не играет существенной роли в защите клеток от токсичности ТФ+АК. Система ТФ+АК является индуктором экспрессии генов HО-1 и Ft в миеломонобластах линии U937. В механизм цитотоксического действия ТФ+АК вовлекается внутриклеточный пул «лабильного» негемового железа, и от его содержания зависит чувствительность лейкозных клеток к препарату.

Ключевые слова: гемоксигеназа-1, ферритин, натриевая соль 4,5-октакарбоксифталоцианина кобальта, 4,5-октакарбоксифталоцианин железа, линии лейкозных клеток человека.

Получено: 1 апреля 2019 г.

Принято в печать: 3 сентября 2019 г.

Читать статью в PDF

ЛИТЕРАТУРА

  1. Yoshida T, Kikuchi G. Sequence of the reaction of heme catabolism catalyzed by the microsomal heme oxygenase system. FEBS Lett. 1974;48(2):256–61. doi: 10.1016/0014-5793(74)80481-3.

  2. Tenhunen R, Marver HS, Schmid R. The enzymatic conversion of heme to bilirubin by microsomal heme oxygenase. Proc Natl Acad Sci USA. 1968;61(2):748–55.

  3. Ryter SW, Otterbein LE, Morse D, Choi AM. Heme oxygenase/carbon monoxide signaling pathways: regulation and functional significance. In: Vallyathan V, Shi X, Castranova V, eds. Oxygen/Nitrogen Radicals: Cell Injury and Disease. Springer; 2002. pp. 249–63. doi: 10.1007/978-1-4615-1087-1_29.

  4. Frei B, Stocker R, Ames BN. Antioxidant defenses and lipid peroxidation in human blood plasma. Proc Natl Acad Sci USA. 1988;85(24):9748–52. doi: 10.1073/pnas.85.24.9748.

  5. Droge W. Free radicals in the physiological control of cell function. Physiol Rev. 2002;82(1):47–95. doi: 10.1152/physrev.00018.2001.

  6. Gozzelino R, Arosio P. Iron Homeostasis in Health and Disease. Int J Mol Sci. 2016;17(1):E130. doi: 10.3390/ijms17010130.

  7. Cheng HT, Yen CJ, Chang CC, et al. Ferritin heavy chain mediates the protective effect of heme oxygenase-1 against oxidative stress. Biochim Biophys Acta. 2015;1850(12):2506–17. doi: 10.1016/j.bbagen.2015.09.018.

  8. Balla G, Jacob HS, Balla J, et al. Ferritin: a cytoprotective antioxidant strategem of endothelium. J Biol Chem. 1992;267(25):18148–53.

  9. Lin Q, Weis S, Yang G, et al Heme oxygenase-1 protein localizes to the nucleus and activates transcription factors important in oxidative stress. J Biol Chem. 2007;282(28):20621–3.3 doi: 10.1074/jbc.m607954200.

  10. Biswas C, Shah N, Muthu M, et al. Nuclear heme oxygenase-1 (HO-1) modulates subcellular distribution and activation of Nrf2, impacting metabolic and anti-oxidant defenses. J Biol Chem. 2014;289(39):26882–94. doi: 10.1074/jbc.M114.567685.

  11. Vanella L, Barbagallo I, Tibullo D, et al. The non-canonical functions of the heme oxygenases. Oncotarget. 2016;7(42):69075–86. doi: 10.18632/oncotarget.11923.

  12. Bian C, Zhong M, Nisar MF, et al. A novel heme oxygenase-1 splice variant, 14kDa HO-1, promotes cell proliferation and increases relative telomere length. Biochem Biophys Res Commun. 2018;500(2):429–34. doi: 10.1016/j.bbrc.2018.04.096.

  13. Abraham NG, Kappas A. Heme oxygenase and the cardiovascular-renal system. Free Radic Biol Med. 2005;39(1):1–25. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2005.03.010.

  14. Mayerhofer M, Florian S, Krauth MT. Identification of heme oxygenase-1 as a novel BCR/ABL-dependent survival factor in chronic myeloid leukemia. Cancer Res. 2004;64(9):3148–54. doi: 10.1158/0008-5472.can-03-1200.

  15. Schaefer B, Behrends S. Translocation of heme oxygenase-1 contributes to imatinib resistance in chronic myelogenous leukemia. Oncotarget. 2017;8(40):67406–21. doi: 10.18632/oncotarget.18684.

  16. Li Volti G, Tibullo D, Vanella L, et al. The Heme Oxygenase System in Hematological Malignancies. Antioxid Redox Signal. 2017;27(6):363–77. doi: 10.1089/ars.2016.6735.

  17. Zhe N, Wang J, Chen S, et al. Heme oxygenase-1 plays a crucial role in chemoresistance in acute myeloid leukemia. Hematology. 2015;20(7):384–91. doi: 10.1179/1607845414Y.0000000212.

  18. Herrmann H, Kneidinger M, Cerny-Reiterer S, et al. The Hsp32 inhibitors SMA-ZnPP and PEG-ZnPP exert major growth-inhibitory effects on D34+/CD38+ and CD34+/CD38- AML progenitor cells. Curr Cancer Drug Targets. 2012;12(1):51–63. doi: 10.2174/156800912798888992.

  19. Wu W, Ma D, Wang P, et al. Potential crosstalk of the interleukin-6-heme oxygenase-1-dependent mechanism involved in resistance to lenalidomide in multiple myeloma cells. FEBS J. 2016;283(5):834–49. doi: 10.1111/febs.13633.

  20. Raju VS, Maines MD. Coordinated expression and mechanism of induction of HSP32 (heme oxygenase-1) mRNA by hyperthermia in rat organs. Biochim Biophys Acta. 1994;1217(3):273–80. doi: 10.1016/0167-4781(94)90286-0.

  21. Vile GF, Tyrrell RM. Oxidative stress resulting from ultraviolet A irradiation of human skin fibroblasts leads to a heme oxygenase-dependent increase in ferritin. J Biol Chem. 1993;268(20):14678–81.

  22. McDonald JT, Kim K, Norris AJ, et al. Ionizing radiation activates the Nrf2 antioxidant response. Cancer Res. 2010;70(21):8886–95. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-10-0171.

  23. Lin F, Girotti AW. Hyperresistance of leukemia cells to photodynamic inactivation after long-term exposure to hemin. Cancer Res. 1996;56(20):4636–43.

  24. Mitani K, Fujita H, Fukuda Y, et al. The role of inorganic metals and metalloporphyrins in the induction of haem oxygenase and heat-shock protein 70 in human hepatoma cells. Biochem J. 1993;290(Pt 3):819–25. doi: 10.1042/bj2900819.

  25. Ogborne RM, Rushworth SA, Charalambos CA, et al. Haem oxygenase-1: a target for dietary antioxidants. Biochem Soc Trans. 2004;32(Pt 6):1003–5. doi: 10.1042/bst0321003.

  26. Grosser N, Hemmerle A, Berndt G, et al. The antioxidant defense protein heme oxygenase 1 is a novel target for statins in endothelial cells. Free Radic Biol Med. 2004;37(12):2064–71. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2004.09.009.

  27. Cui ZG, Ogawa R, Tsuneyama K, et al. Insight into the molecular mechanism of heme oxygenase-1 induction by docosahexaenoic acid in U937 cells. Chem Biol Interact. 2015;238:180–8. doi: 10.1016/j.cbi.2015.07.005.

  28. Choi BM, Kim YM, Jeong YR, et al. Induction of heme oxygenase-1 is involved in anti-proliferative effects of paclitaxel on rat vascular smooth muscle cells. Biochem Biophys Res Commun. 2004;321(1):132–7. doi: 10.1016/j.bbrc.2004.06.120.

  29. Visner GA, Lu F, Zhou H, et al Rapamycin induces heme oxygenase-1 in human pulmonary vascular cells: implications in the antiproliferative response to rapamycin. Circulation. 2003;107(6):911–6. doi: 10.1161/01.cir.0000048191.75585.60.

  30. Rushworth SA, MacEwan DJ. HO-1 underlies resistance of AML cells to TNF-induced apoptosis. Blood. 2008;111(7):3793–801. doi: 10.1182/blood-2007-07-104042.

  31. Shan Y, Pepe J, Lu TH, et al. Induction of the heme oxygenase-1 gene by metalloporphyrins. Arch Biochem Biophys. 2000;380(2):219–27.

  32. Yang G, Nguyen X, Ou J, et al. Unique effects of zinc protoporphyrin on HO-1 induction and apoptosis. Blood. 2001;97(5):1306–13. doi: 10.1182/blood.v97.5.1306.

  33. Hou W, Shan Y, Zheng J, et al. Zinc mesoporphyrin induces rapid and marked degradation of the transcription factor Bach1 and up-regulates HO-1. Biochim Biophys Acta. 2008;1779(3):195–203. doi: 10.1016/j.bbagrm.2008.01.006.

  34. Davudian S, Mansoori B, Shajari N, et al. BACH1, the master regulator gene: A novel candidate target for cancer therapy. Gene. 2016;588(1):30–7. doi: 10.1016/j.gene.2016.04.040.

  35. Zhang X, Guo J, Wei X, et al. Bach1: Function, Regulation, and Involvement in Disease. Oxid Med Cell Longev. 2018;2018:1–8. doi: 10.1155/2018/1347969.

  36. Sun J, Hoshino H, Takaku K, et al. Hemoprotein Bach1 regulates enhancer availability of heme oxygenase-1 gene. EMBO J. 2002;21(19):5216–24. doi: 10.1093/emboj/cdf516.

  37. Ogawa K, Sun J, Taketani S, et al. Heme mediates derepression of Maf recognition element through direct binding to transcription repressor Bach1. EMBO J. 2001;20(11):2835–43. doi: 10.1093/emboj/20.11.2835.

  38. Suzuki H, Tashiro S, Hira S, et al. Heme regulates gene expression by triggering Crm1-dependent nuclear export of Bach1. EMBO J. 2004;23(13):2544–53. doi: 10.1038/sj.emboj.7600248.

  39. Shan Y, Lambrecht RW, Donohue SE, Bonkovsky HL. Role of Bach1 and Nrf2 in up-regulation of the heme oxygenase-1 gene by cobalt protoporphyrin. FASEB J. 2006;20(14):2651–3. doi: 10.1096/fj.06-6346fje.

  40. Suzuki H, Tashiro S, Sun J, et al. Cadmium induces nuclear export of Bach1, a transcriptional repressor of heme oxygenase-1 gene. J Biol Chem. 2003;278(49):49246–53. doi: 10.1074/jbc.m306764200.

  41. Heck D, Vetrano A, Mariano T, et al. UVB light stimulates production of reactive oxygen species. J Biol Chem. 2003;278(25):22432–6. doi: 10.1074/jbc.c300048200.

  42. Grasso S, Scifo C, Cardile V, et al. Adaptive responses to the stress induced by hyperthermia or hydrogen peroxide in human fibroblasts. Exp Biol Med (Maywood). 2003;228(5):491–8. doi: 10.1177/15353702-0322805-12.

  43. Ji K, Fang L, Zhao H, et al. Ginger Oleoresin Alleviated γ-Ray Irradiation-Induced Reactive Oxygen Species via the Nrf2 Protective Response in Human Mesenchymal Stem Cells. Oxid Med Cell Longev. 2017;2017:1–12. doi: 10.1155/2017/1480294.

  44. Chow JM, Shen SC, Huan SK, et al. Quercetin, but not rutin and quercitrin, prevention of H2O2-induced apoptosis via anti-oxidant activity and heme oxygenase 1 gene expression in macrophages. Biochem Pharmacol. 2005;69(12):1839–51. doi: 10.1016/j.bcp.2005.03.017.

  45. Cao H, Wang Y, Wang Q, et al. Taxol prevents myocardial ischemia-reperfusion injury by inducing JNK-mediated HO-1 expression. Pharm Biol. 2016;54(3):555–60. doi: 10.3109/13880209.2015.1060507.

  46. Loboda A, Damulewicz M, Pyza E, et al. Role of Nrf2/HO-1 system in development, oxidative stress response and diseases: an evolutionarily conserved mechanism. Cell Mol Life Sci. 2016;73(17):3221–47. doi: 10.1007/s00018-016-2223-0.

  47. Kensler TW, Wakabayashi N, Biswal S. Cell survival responses to environmental stresses via the Keap1-Nrf2-ARE pathway. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2007;47:89–116. doi: 10.1146/annurev.pharmtox.46.120604.141046.

  48. Itoh K, Chiba T, Takahashi S, et al. An Nrf2/small Maf heterodimer mediates the induction of phase II detoxifying enzyme genes through antioxidant response elements. Biochem Biophys Res Commun. 1997;236(2):313–22. doi: 10.1006/bbrc.1997.6943.

  49. Reichard JF, Motz GT, Puga A. Heme oxygenase-1 induction by NRF2 requires inactivation of the transcriptional repressor BACH1. Nucl Acids Res. 2007;35(21):7074–86. doi: 10.1093/nar/gkm638.

  50. Sun J, Brand M, Zenke Y, et al. Heme regulates the dynamic exchange of Bach1 and NF-E2-related factors in the Maf transcription factor network. Proc Natl Acad Sci USA. 2004;101(6):1461–6. doi: 10.1073/pnas.0308083100.

  51. Eisenstein RS, Garcia-Mayol D, Pettingell W, Munro HN. Regulation of ferritin and heme oxygenase synthesis in rat fibroblasts by different forms of iron. Proc Natl Acad Sci USA. 1991;88(3):688–92. doi: 10.1073/pnas.88.3.688.

  52. Lin JJ, Daniels-McQueen S, Gaffield L, et al. Specificity of the induction of ferritin synthesis by hemin. Biochim Biophys Acta. 1990;1050(1–3):146–50. doi: 10.1016/0167-4781(90)90156-v.

  53. Sheftel AD, Kim SF, Ponka P. Non-heme induction of heme oxygenase-1 does not alter cellular iron metabolism. J Biol Chem. 2007;282(14):10480–6. doi: 10.1074/jbc.m700240200.

  54. Torti FM, Torti SV. Regulation of ferritin genes and protein. Blood. 2002;99(10):3505–16. doi: 10.1182/blood.v99.10.3505.

  55. Tsuji Y, Ayaki H, Whitman SP, et al. Coordinate transcriptional and translational regulation of ferritin in response to oxidative stress. Mol Cell Biol. 2000;20(16):5818–27. doi: 10.1128/mcb.20.16.5818-5827.2000.

  56. Pietsch EC, Chan JY, Torti FM, Torti SV. Nrf2 mediates the induction of ferritin H in response to xenobiotics and cancer chemopreventive dithiolethiones. J Biol Chem. 2003;278(4):2361–9. doi: 10.1074/jbc.m210664200.

  57. Munro HN. Iron regulation of ferritin gene expression. J Cell Biochem. 1990;44(2):107–15. doi: 10.1002/jcb.240440205.

  58. Kato J, Kobune M, Ohkubo S, et al. Iron/IRP-1-dependent regulation of mRNA expression for transferrin receptor, DMT1 and ferritin during human erythroid differentiation. Exp Hematol. 2007;35(6):879–87. doi: 10.1016/j.exphem.2007.03.005.

  59. Cermak J, Balla J, Jacob HS, et al. Tumor cell heme uptake induces ferritin synthesis resulting in altered oxidant sensitivity: possible role in chemotherapy efficacy. Cancer Res. 1993;53(21):5308–13.

  60. Regan RF, Kumar N, Gao F, Guo Y. Ferritin induction protects cortical astrocytes from heme-mediated oxidative injury. Neuroscience. 2002;113(4):985–94. doi: 10.1016/s0306-4522(02)00243-9.

  61. Lanceta L, Mattingly JM, Li C, Eaton JW. How Heme Oxygenase-1 Prevents Heme-Induced Cell Death. PLoS One. 2015;10(8):e0134144. doi: 10.1371/journal.pone.0134144.

  62. Lin F, Girotti AW. Hemin-enhanced resistance of human leukemia cells to oxidative killing: antisense determination of ferritin involvement. Arch Biochem Biophys. 1998;352(1):51–8. doi: 10.1006/abbi.1998.0588.

  63. Gozzelino R, Soares MP. Coupling heme and iron metabolism via ferritin H chain. Antioxid Redox Signal. 2014;20(11):1754–69. doi: 10.1089/ars.2013.5666.

  64. Петрова Е.Г., Борисенкова С.А., Калия О.Л. Окисление аскорбиновой кислоты в присутствии фталоцианиновых комплексов металлов и химические аспекты каталитической терапии рака: научное издание. Сообщение 2. Катализ октакарбоксифталоцианином кобальта. Продукты реакции. Известия РАН. Серия химическая. 2004;10:2224–7.

    [Petrova EG, Borisenkova SA, Kaliya OL. Oxidation of ascorbic acid in the presence of phthalocyanine metal complexes and chemical aspects of catalytic therapy of cancer. 2. Catalysis by cobalt octacarboxyphthalocyanine. Reaction products. Izvestiya RAN. Seriya khimicheskaya. 2004;10:2224–7. (In Russ)]

  65. Сидорова Т.А., Вагида М.С., Калия О.Л., Герасимова Г.К. Роль каталазы в защите опухолевых клеток от окислительного стресса, индуцированного бинарной каталитической системой «терафтал + аскорбиновая кислота». Клиническая онкогематология. 2014;7(3):282–9.

    [Sidorova ТА, Vagida MS, Kaliya OL, Gerasimova GK. Role of Catalase in Protection of Cancer Cells from Oxidative Stress Induced by Binary Catalytic System “Teraphtal + Ascorbic Acid”. Klinicheskaya onkogematologiya. 2014;7(3):282–9. (In Russ)]

  66. Bradford M.M. A rapid and sensitive for the quentitation of microgram quantitites of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analyt Biochem. 1976;72:248–54.

  67. Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature. 1970;227(5259):680–5.

  68. Alves LR, Costa ES, Sorgine MH, et al Heme-oxygenases during erythropoiesis in K562 and human bone marrow cells. PLoS One. 2011;6(7):e21358. doi: 10.1371/journal.pone.0021358.

  69. Ding Y, Zhang YZ, Furuyama K, et al. Down-regulation of heme oxygenase-2 is associated with the increased expression of heme oxygenase-1 in human cell lines. FEBS J. 2006;273(23):5333–46.

  70. Miyazaki T, Kirino Y, Takeno M, et al. Expression of heme oxygenase-1 in human leukemic cells and its regulation by transcriptional repressor Bach1. Cancer Sci. 2010;101(6):1409–16. doi: 10.1111/j.1349-7006.2010.01550.x.

  71. Kweon MH, Adhami VM, Lee JS, Mukhtar H. Constitutive overexpression of Nrf2-dependent heme oxygenase-1 in A549 cells contributes to resistance to apoptosis induced by epigallocatechin 3-gallate. J Biol Chem. 2006;281(44):33761–72. doi: 10.1074/jbc.m604748200.

  72. Ma J, Yu KN, Cheng C et al. Targeting Nrf2-mediated heme oxygenase-1 enhances non-thermal plasma-induced cell death in non-small-cell lung cancer A549 cells. Arch Biochem Biophys. 2018;658:54–65. doi: 10.1016/j.abb.2018.09.015.

  73. Okabe-Kado J, Hayashi M, Honma Y, Hozumi M. Enhancement by hemin of the sensitivity of K562 human leukemic cells to 1-beta-D-arabinofuranosylcytosine. Cancer Res. 1986;46(3):1239–43.

  74. Honma Y, Onozuka Y, Okabe-Kado J, et al. Hemin enhances the sensitivity of erythroleukemia cells to 1-beta-D-arabinofuranosylcytosine by both activation of deoxycytidine kinase and reduction of cytidine deaminase activity. Cancer Res. 1991;51(17):4535–8.

  75. Cheong JW, Kim Y, Eom JI, et al. Enhanced autophagy in cytarabine arabinoside-resistant U937 leukemia cells and its potential as a target for overcoming resistance. Mol Med Rep. 2016;13(4):3433–40. doi: 10.3892/mmr.2016.4949.

  76. Mucha O, Podkalicka P, Czarnek M, et al. Pharmacological versus genetic inhibition of heme oxygenase-1 – the comparison of metalloporphyrins, shRNA and CRISPR/Cas9 system. Acta Biochim Pol. 2018;65(2):277–86. doi: 10.18388/abp.2017_2542.

  77. De Domenico I, Ward DM, Kaplan J. Specific iron chelators determine the route of ferritin degradation. Blood. 2009;114(20):4546–51. doi: 10.1182/blood-2009-05-224188.

Терафтал (натриевая соль 4,5-октакарбоксифталоцианина кобальта) снижает чувствительность опухолевых клеток к антрациклиновым антибиотикам и митоксантрону in vitro

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ , , , , , ,

Т.А. Сидорова1, О.О. Рябая1, В.В. Татарский1, Д.А. Хоченков1, Е.С. Иванова1, О.Л. Калия2

1 ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России, Каширское ш., д. 24, Москва, Российская Федерация, 115478

2 ФГУП ГНЦ «НИОПИК», ул. Б. Садовая, д. 1, корп. 4, Москва, Российская Федерация, 123995

Для переписки: Татьяна Александровна Сидорова, канд. мед. наук, Каширское ш., д. 24, Москва, Российская Федерация, 115478; e-mail: tatsid@yahoo.com

Для цитирования: Сидорова Т.А., Рябая О.О., Татарский В.В. и др. Терафтал (натриевая соль 4,5-октакарбоксифталоцианина кобальта) снижает чувствительность опухолевых клеток к антрациклиновым антибиотикам и митоксантрону in vitro. Клиническая онкогематология. 2018;11(1):10–25.

DOI: 10.21320/2500-2139-2018-11-1-10-25

РЕФЕРАТ

Обоснование. Антрациклиновые антибиотики (АА) широко используются в клинической онкогематологии. Известно, что цитотоксичность АА снижается в присутствии гемина (FePPIX), эндогенного металлопорфирина.

Цель. Выяснить влияние терафтала (ТФ) и его структурного аналога FePPIX на степень цитотоксичности препаратов «антрахинонового» ряда — АА и митоксантрона (MiTOX) — in vitro.

Материалы и методы. В работе были использовались лейкозные клетки человека линии K562 и клетки аденокарциномы линии НСТ 116. Способность ТФ защищать опухолевые клетки от гибели, индуцированной АА, оценивали с помощью МТТ-метода, проточной цитометрии, световой микроскопии, цитохимического метода определения экспрессии b-галактозидазы с использованием в качестве субстрата X-Gal, ДНК-электрофореза, выхода ЛДГ, ОТ-ПЦР в реальном времени, радиометрического метода.

Результаты. По нашим данным, в присутствии ТФ (10 мкмоль/л) цитотоксичность АА и MiTOX снижается в среднем в 4 и 20 раз соответственно. Защитные свойства ТФ зависят от химической структуры АА. В присутствии ТФ токсичность акларубицина не меняется. В основе защиты ТФ/FePPIX от цитотоксичности АА может участвовать один и тот же механизм, который связан со снижением способности клеток, в т. ч. опухолевых при лейкозе, «накапливать» АА в присутствии модуляторов. ТФ/FePPIX «защищают» опухолевые клетки человека от гибели, индуцированной АА: апоптоза, некроза и преждевременного старения (АS). АS-сценарий, индуцированный в лейкозных клетках линии K562 комбинацией AA + ТФ/FePPIX, завершается появлением колоний суспензионных «маленьких» клеток. Вeclin-лизосомальный путь аутофагии не участвует в механизме снижения токсичности АА для клеток линии K562 в присутствии ТФ.

Заключение. Снижение цитотоксичности АА и возобновление роста популяции опухолевых клеток в присутствии ТФ и FePPIX следует учитывать при использовании гематопорфиринов и фталоцианинов, близких по структуре к ТФ, в качестве сенсибилизаторов в клинических протоколах.

Ключевые слова: антрациклиновые антибиотики, митоксантрон, терафтал, гемин, опухолевые клетки человека, препарат-индуцированное старение, аутофагия.

Получено: 2 июля 2017 г.

Принято в печать: 13 ноября 2017 г.

Читать статью в PDF 

ЛИТЕРАТУРА

  1. Arcamone FM. Fifty years of chemical research at Farmitalia. Chemistry. 2009;15(32):7774–91. doi: 10.1002/chem.200900292.
  2. Gewirtz DA. A critical evaluation of the mechanisms of action proposed for the antitumor effects of the anthracycline antibiotics adriamycin and daunorubicin. Biochem Pharmacol. 1999;57(7):727–41. doi: 10.1016/s0006-2952(98)00307-4.
  3. Doroshow JH. Anthracycline antibiotic-stimulated superoxide, hydrogen peroxide, and hydroxyl radical production by NADH dehydrogenase. Cancer Res. 1983;43(10):4543–51.
  4. Doroshow JH, Davies KJ. Redox cycling of anthracyclines by cardiac mitochondria. II. Formation of superoxide anion, hydrogen peroxide, and hydroxyl radical. J Biol Chem. 1986;261(7):3068–74.
  5. Demant EJ. Inactivation of cytochrome c oxidase activity in mitochondrial membranes during redox cycling of doxorubicin. Biochem Pharmacol. 1991;41(4):543–52. doi: 10.1016/0006-2952(91)90626-g.
  6. Sinha BK, Mason RP. Is Metabolic Activation of Topoisomerase II Poisons Important In The Mechanism Of Cytotoxicity? J Drug Metab Toxicol. 2015;6(3):186. doi: 10.4172/2157-7609.1000186.
  7. Robinson NC. Functional binding of cardiolipin to cytochrome c oxidase. J Bioenerg Biomembr. 1993;25(2):153–63. doi: 10.1007/bf00762857.
  8. Nicolay K, de Kruijff B. Effects of adriamycin on respiratory chain activities in mitochondria from rat liver, rat heart and bovine heart. Evidence for a preferential inhibition of complex III and IV. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Bioenergetics. 1987;892(3):320–30. doi: 10.1016/0005-2728(87)90236-2.
  9. Claypool SM, Koehler CM. The complexity of cardiolipin in health and disease. Trends Biochem Sci. 2012;37(1):32–41. doi: 10.1016/j.tibs.2011.09.003.
  10. Paradies G, Paradies V, De Benedictis V, et al. Functional role of cardiolipin in mitochondrial bioenergetics. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Bioenergetics. 2014;1837(4):408–17. doi: 10.1016/j.bbabio.2013.10.006.
  11. Kagan VE, Bayir HA, Belikova NA, et al. Cytochrome c/cardiolipin relations in mitochondria: a kiss of death. Free Radic Biol Med. 2009;46(11):1439–53. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2009.03.004.
  12. Petrosillo G, Casanova G, Matera M, et al. Interaction of peroxidized cardiolipin with rat-heart mitochondrial membranes: induction of permeability transition and cytochrome c release. FEBS Lett. 2006;580(27):6311–6. doi: 10.1016/j.febslet.2006.10.036.
  13. Frost B-M, Eksborg S, Bjork O, et al. Pharmacokinetics of doxorubicin in children with acute lymphoblastic leukemia: multi-institutional collaborative study. Med Pediatr Oncol. 2002;38(5):329–37. doi: 10.1002/mpo.10052.
  14. Toldo S, Goehe RW, Lotrionte M, et al. Comparative cardiac toxicity of anthracyclines in vitro and in vivo in the mouse. PLoS One. 2013;8(3):e58421. doi: 10.1371/journal.pone.0058421.
  15. Wang Z, Wang J, Xie R, et al. Mitochondria-derived reactive oxygen species play an important role in doxorubicin-induced platelet apoptosis. Int J Mol Sci. 2015;6(5):11087–100. doi: 10.3390/ijms160511087.
  16. Heart EA, Karandrea S, Liang X, et al. Mechanisms of Doxorubicin Toxicity in Pancreatic β-Cells. Toxicol Sci. 2016;152(2):395–405. doi: 10.1093/toxsci/kfw096.
  17. Wu X, Hasinoff BB. The antitumor anthracyclines doxorubicin and daunorubicin do not inhibit cell growth through the formation of iron-mediated reactive oxygen species. Anticancer Drugs. 2005;16(1):93–9. doi: 10.1097/00001813-200501000-00014.
  18. Tarasiuk J, Frezard F, Garnier-Suillerot A, Gattegno L. Anthracycline incorporation in human lymphocytes. Kinetics of uptake and nuclear concentration. Biochim Biophys Acta. 1989;1013(2):109–17. doi: 10.1016/0167-4889(89)90038-4.
  19. Swift LP, Rephaeli A, Nudelman A, et al. Doxorubicin-DNA adducts induce a non-topoisomerase II-mediated form of cell death. Cancer Res. 2006;66(9):4863–71. doi: 10.1158/0008-5472.can-05-3410.
  20. Skladanowski A, Konopa J. Interstrand DNA crosslinking induced by anthracyclines in tumour cells. Biochem Pharmacol. 1994;47(12):2269–78. doi: 10.1016/0006-2952(94)90265-8.
  21. Tewey KM, Rowe TC, Yang L, et al. Adriamycin-induced DNA damage mediated by mammalian DNA topoisomerase II. Science. 1984;226(4673):466–8. doi: 10.1126/science.6093249.
  22. Mordente A, Meucci E, Martorana GE, et al. Topoisomerases and Anthracyclines: Recent Advances and Perspectives in Anticancer Therapy and Prevention of Cardiotoxicity. Curr Med Chem. 2017;24(15):1607–26. doi: 10.2174/0929867323666161214120355.
  23. Hajji N, Mateos S, Pastor N, et al. Induction of genotoxic and cytotoxic damage by aclarubicin, a dual topoisomerase inhibitor. Mutat Res. 2005;583(1):26–35. doi: 10.1016/j.mrgentox.2005.01.012.
  24. Nitiss JL, Pourquier P, Pommier Y. Aclacinomycin A stabilizes topoisomerase I covalent complexes. Cancer Res. 1997;57(20):4564–9.
  25. Bridewell DJ, Finlay GJ, Baguley BC. Differential actions of aclarubicin and doxorubicin: the role of topoisomerase I. Oncol Res. 1997;9(10):535–42.
  26. Bogason A, Bhuiyan H, Masquelier M, et al. Uptake of anthracyclines in vitro and in vivo in acute myeloid leukemia cells in relation to apoptosis and clinical response. Eur J Clin Pharmacol. 2009;65(12):1179–86. doi: 10.1007/s00228-009-0734-4.
  27. Dartsch DC, Schaefer A, Boldt S, et al. Comparison of anthracycline-induced death of human leukemia cells: programmed cell death versus necrosis. Apoptosis. 2002;7(6):537–48. doi: 10.1023/a:1020647211557.
  28. Koceva-Chyla A, Jedrzejczak M, Skierski J, et al. Mechanisms of induction of apoptosis by anthraquinone anticancer drugs aclarubicin and mitoxantrone in comparison with doxorubicin: relation to drug cytotoxicity and caspase-3 activation. Apoptosis. 2005;10(6):1497–514. doi: 10.1007/s10495-005-1540-9.
  29. Chang BD, Broude EV, Dokmanovic M, et al. A senescence-like phenotype distinguishes tumor cells that undergo terminal proliferation arrest after exposure to anticancer agents. Cancer Res. 1999;59(15):3761–7.
  30. te Poele RH, Okorokov AL, Jardine L, et al. DNA damage is able to induce senescence in tumor cells in vitro and in vivo. Cancer Res. 2002;62(6):1876–83.
  31. Czyz M, Jakubowska J, Sztiller-Sikorska M. STI571/doxorubicin concentration-dependent switch for diverse caspase actions in CML cell line K562. Biochem Pharmacol. 2008;75(9):1761–73. doi: 10.1016/j.bcp.2008.02.004.
  32. Yang MY, Lin PM, Liu YC, et al. Induction of cellular senescence by doxorubicin is associated with upregulated miR-375 and induction of autophagy in K562 cells. PLoS One. 2012;7(5):e37205. doi: 10.1371/journal.pone.0037205.
  33. Mayer P, Gorisse MC, Carpentier Y, Desoize B. Effects of aclarubicin on growth, differentiation and apoptosis of tumor cells in vitro. Bull Cancer. 1994;81(8):670–6.
  34. Rogalska A, Koceva-Chyla A, Jozwiak Z. Aclarubicin-induced ROS generation and collapse of mitochondrial membrane potential in human cancer cell lines. Chem Biol Interact. 2008;176(1):58–70. doi: 10.1016/j.cbi.2008.07.002.
  35. Maejima Y, Adachi S, Ito H, et al. Induction of premature senescence in cardiomyocytes by doxorubicin as a novel mechanism of myocardial damage. Aging Cell. 2008;7(2):125–36. doi: 10.1111/j.1474-9726.2007.00358.x.
  36. Sultana R, Di Domenico F, Tseng M, et al. Doxorubicin-induced thymus senescence. J Proteome Res. 2010;9(12):6232–41. doi: 10.1021/pr100465m.
  37. Litwiniec A, Grzanka A, Helmin-Basa A, et al. Features of senescence and cell death induced by doxorubicin in A549 cells: organization and level of selected cytoskeletal proteins. J Cancer Res Clin Oncol. 2010;136(5):717–36. doi: 10.1007/s00432-009-0711-4.
  38. Eom YW, Kim MA, Park SS, et al. Two distinct modes of cell death induced by doxorubicin: apoptosis and cell death through mitotic catastrophe accompanied by senescence-like phenotype. Oncogene. 2005;24(30):4765–77. doi: 10.1038/sj.onc.1208627.
  39. Joyner DE, Bastar JD, Randall RL. Doxorubicin induces cell senescence preferentially over apoptosis in the FU-SY-1 synovial sarcoma cell line. J Orthop Res. 2006;24(6):1163–9. doi: 10.1002/jor.20169.
  40. Zingoni A, Cecere F, Vulpis E, et al. Genotoxic Stress Induces Senescence-Associated ADAM10-Dependent Release of NKG2D MIC Ligands in Multiple Myeloma Cells. J Immunol. 2015;195(2):736–48. doi: 10.4049/jimmunol.1402643.
  41. Dabritz JH, Yu Y, Milanovic M, et al. CD20-Targeting Immunotherapy Promotes Cellular Senescence in B-Cell Lymphoma. Mol Cancer Ther. 2016;15(5):1074–81. doi: 10.1158/1535-7163.MCT-15-0627.
  42. Gewirtz DA, Alotaibi M, Yakovlev VA, Povirk LF. Tumor Cell Recovery from Senescence Induced by Radiation with PARP Inhibition. Radiat Res. 2016;186(4):327–32. doi: 10.1667/rr14437.1.
  43. Glick D, Barth S, Macleod KF. Autophagy: cellular and molecular mechanisms. J Pathol. 2010;221(1):3–12. doi: 10.1002/path.2697.
  44. Kang R, Zeh HJ, Lotze MT, Tang D. The Beclin 1 network regulates autophagy and apoptosis. Cell Death Differ. 2011;18(4):571–80. doi: 10.1038/cdd.2010.191.
  45. Gewirtz DA. Autophagy and senescence in cancer therapy. J Cell Physiol. 2014;229(1):6–9. doi: 10.1002/jcp.24420.
  46. Svensson SP, Lindgren S, Powell W, Green H. Melanin inhibits cytotoxic effects of doxorubicin and daunorubicin in MOLT 4 cells. Pigment Cell Res. 2003;16(4):351–4. doi: 10.1034/j.1600-0749.2003.00030.x.
  47. Heaney ML, Gardner JR, Karasavvas N, et al. Vitamin C antagonizes the cytotoxic effects of antineoplastic drugs. Cancer Res. 2008;68(19):8031–8. doi: 10.1158/0008-5472.can-08-1490.
  48. Tsiftsoglou AS, Wong W, Wheeler C, et al. Prevention of anthracycline-induced cytotoxicity in hemopoietic cells by hemin. Cancer Res. 1986;46(7):3436–40.
  49. Tsiftsoglou AS, Wong W, Robinson SH. Analysis of hemin-induced protection of human hemopoietic cells from the cytotoxic effects of anthracyclines. Cancer Res. 1988;48(13):3566–70.
  50. Papadopoulou LC, Tsiftsoglou AS. Mitochondrial cytochrome c oxidase as a target site for daunomycin in K-562 cells and heart tissue. Cancer Res. 1993;53(5):1072–8.
  51. Papadopoulou LC, Tsiftsoglou AS. Effects of hemin on apoptosis, suppression of cytochrome c oxidase gene expression, and bone-marrow toxicity induced by doxorubicin (adriamycin). Biochem Pharmacol. 1996;52(5):713–22. doi: 10.1016/0006-2952(96)00349-8.
  52. Nagai T, Kikuchi S, Ohmine K, et al. Hemin reduces cellular sensitivity to imatinib and anthracyclins via Nrf2. J Cell Biochem. 2008;104(2):680–91. doi: 10.1002/jcb.21659.
  53. Bohmer RM, Hoffmann K, Morstyn G. Hematoporphyrin derivative and anthracyclines mutually inhibit cellular uptake and toxicity. Cancer Chemother Pharmacol. 1987;20(1):16–20. doi: 10.1007/bf00252953.
  54. Сидорова Т.А., Какпакова Е.С., Власенкова Н.К. и др. Различная реакция на терафтал культивируемых in vitro клеток, экспрессирующих Р-гликопротеин, и клеток, не экспрессирующих этот белок. Цитология. 2001;43:889–90.
    [Sidorova TA, Kakpakova ES, Vlasenkova NK, et al. Differences in teraphtal response of in vitro cultured cells expressing P-glycoprotein and those without this expression. Tsitologiya. 2001;43:889–90. (In Russ)]
  55. Сидорова Т.А., Вагида М.С., Калия О.Л., Герасимова Г.К. Роль каталазы в защите опухолевых клеток от окислительного стресса, индуцированного бинарной каталитической системой «терафтал + аскорбиновая кислота». Клиническая онкогематология. 2014;7(3):282–9.
    [Sidorova TA, Vagida MS, Kaliya OL, Gerasimova GK. Role of catalase in protection of cancer cells from oxidative stress induced by binary catalytic system “teraphtal + ascorbic acid”. Klinicheskaya onkogematologiya. 2014;7(3):282–9. (In Russ)]
  56. Dimri GP, Lee X, Basile G, et al. A biomarker that identifies senescent human cells in culture and in aging skin in vivo. Proc Natl Acad Sci USA. 1995;92(20):9363–7. doi: 10.1073/pnas.92.20.9363.
  57. Ling YH, Priebe W, Perez-Soler R. Apoptosis induced by anthracycline antibiotics in P388 parent and multidrug-resistant cells. Cancer Res. 1993;53(8):1845–52.
  58. Cummings BS, Schnellmann RG. Measurement of cell death in mammalian cells. Curr Protoc Pharmacol. 2004;25(12.8):12.8.1–22. doi: 10.1002/0471141755.ph1208s25.
  59. Pommier Y, Leo E, Zhang H, Marchand C. DNA topoisomerases and their poisoning by anticancer and antibacterial drugs. Chem Biol. 2010;17(5):421–33. doi: 10.1016/j.chembiol.2010.04.012.
  60. Сидорова Т.А., Пятакова Н.В., Северина И.С. и др. Растворимая гуанилатциклаза (рГЦ) в реализации гипотензивного и антиагрегантного эффектов терафтала (ТФ, натриевая соль 4,5-октакарбоксифталоцианина кобальта). Клиническая онкогематология. 2016;9(2):138–47. doi: 10.21320/2500-2139-2016-9-2-138-147.
    [Sidorova TA, Pyatakova NV, Severina IS, et al. Soluble Guanylyl Cyclase (sGC) in Mechanisms of Hypotensive and Antiaggregatory Effects Induced by Teraphtal (TP, sodium salt 4,5-cardoxyphtalocyanin-cobalt). Clinical oncohematology. 2016;9(2):138–47. doi: 10.21320/2500-2139-2016-9-2-138-147. (In Russ)]
  61. Forrest RA, Swift LP, Rephaeli A, et al. Activation of DNA damage response pathways as a consequence of anthracycline-DNA adduct formation. Biochem Pharmacol. 2012;83(12):1602–12. doi: 10.1016/j.bcp.2012.02.026.
  62. Konopa J. G2 block induced by DNA crosslinking agents and its possible consequences. Biochem Pharmacol. 1988;37(12):2303–9. doi: 10.1016/0006-2952(88)90355-3.
  63. Barlogie B, Drewinko B, Johnston DA, Freireich EJ. The effect of adriamycin on the cell cycle traverse of a human lymphoid cell line. Cancer Res. 1976;36(6):1975–9.
  64. Mosieniak G, Sliwinska MA, Alster O, et al. Polyploidy Formation in Doxorubicin-Treated Cancer Cells Can Favor Escape from Senescence. Neoplasia. 2015;17(12):882–93. doi: 10.1016/j.neo.2015.11.008.
  65. Wu PC, Wang Q, Grobman L, et al. Accelerated cellular senescence in solid tumor therapy. Exp Oncol. 2012;34(3):298–305.
  66. Zucker RM, Adams DJ, Bair KW, Elstein KH. Polyploidy induction as a consequence of topoisomerase inhibition. A flow cytometric assessment. Biochem Pharmacol. 1991;42(11):2199–208. doi: 10.1016/0006-2952(91)90357-b.
  67. McGahon AJ, Brown DG, Martin SJ, et al. Downregulation of Bcr-Abl in K562 cells restores susceptibility to apoptosis: characterization of the apoptotic death. Cell Death Differ. 1997;4(2):95–104. doi: 10.1038/sj.cdd.4400213.
  68. Masquelier M, Zhou QF, Gruber A, Vitols S. Relationship between daunorubicin concentration and apoptosis induction in leukemic cells. Biochem Pharmacol. 2004;67(6):1047–56. doi: 10.1016/j.bcp.2003.10.025.
  69. Nagai K, Nagasawa K, Koma M, et al. Contribution of an unidentified sodium-dependent nucleoside transport system to the uptake and cytotoxicity of anthracycline in mouse M5076 ovarian sarcoma cells. Biochem Pharmacol. 2006;71(5):565–73. doi: 10.1016/j.bcp.2005.11.017.
  70. Aniogo EC, George BPA, Abrahamse H. Phthalocyanine induced phototherapy coupled with doxorubicin; a promising novel treatment for breast cancer. Expert Rev Anticancer Ther. 2017;17(8):693–702. doi: 10.1080/14737140.2017.1347505.