2-Deoxyglucose pretreatment sensitizes colon cancer cells to cisplatin and killer trail induced apoptosis by Mcl-1 downregulation

Abstract

Değişen kanser metabolizması kanser tedavisinde yenilikçi bir terapötik tedavi stratejisi vaad etmektedir. Kanser hücreleri metabolik gereksinimlerini yeterli oksijen altında bile özellikle glikoliz ve laktik asit fermantasyonu yoluyla yaparlar. Kanser metabolizmasını hedeflemek kanser tedavilerinde terapötik bir seçicilik sunarak kanser hücrelerini daha fazla öldürürken normal hücreleri az oranda etkileme fırsatı sunmaktadır. Bu sebeple glikoliz inhibitörlerinin kemoterapi ile birlikte tedavi amaçlı sunulması kansere karşı yeni tedavi stretejilerindendir.Bu tez çalı?masında kolon karsinoma hücre hatları HCT 116 WT, p53-/- ve Bax-/- kullanılmı?tır. Glikolizin önlenmesi için glikoz benzeri bir molekül olan 2-Deoxyglucose kullanılırken, antikanser ajanları olarak sisplatin ve TNF-bağlantılı apoptozu indükleyen TRAIL molekülü seçilmiştir. Hücrelerin sisplatin ve TRAIL ile olan muamelesinden önce bir ön muamele olarak sunulan 2-Deoxyglucose hücreleri bu antikanser ajanlarının sebep olduğu apoptoza karşı hassaslaştırmış ve ölüm oranlarının artmasına sebep olmuştur. Bu duyarlı hale getirme durumu ile ilgili bir takım mekanizmalar belirlenmiştir. Buna göre, 2-Deoxyglucose hücreleri belirlenen antikanser ajanlarının sebep olduğu apoptoza karşı hassaslaştırırmayı Bcl-2 protein ailesinin apoptoz karşıtı önemli bir üyesi olan Mcl-1'in protein düzeyinde düşüşe sebep olarak başarmaktadır. ATP üretiminde meydana gelen azalma ve hücre döngüsü içinde oluşan G1 fazındaki durma hassaslaştırma etkisine katkıda bulunan diğer mekanizmalardır. Ayrıca, 2-Deoxyglucose biyosensör AMPK'nin aktivasyonuna ve hücre büyümesi ve protein sentezi regülatörü mTOR'un inhibisyonuna sebep olmuştur. Daha detaylı bir bakış için, genlerin ekspresyonlarındaki değişimleri incelemek adına RNA mikroarray çalışması düzenlenmiş ve sonuçlarının deney verileri ile örtüştükleri görülmüştür.

Altered metabolism of cancer cells provides new therapeutic strategies for anticancer treatment. Cancer cells preferentially select glycolysis and lactic acid fermentation for their metabolic requirements, even in the presence of sufficient oxygen. Targeting cancer cell metabolism gave promising results as the treatments are offering therapeutic selectivity in the name of killing cancer cells more effectively while sparing normal cells. Coupling glycolysis inhibition with chemotherapy is one of the new strategies against cancer.In this thesis, we have studied with colon cancer cell lines HCT 116 WT, p53-/- and Bax-/-. Glycolysis inhibition was achieved with a glucose analog, 2-Deoxyglucose (2-DG) which is at the stage of clinical trials. Cisplatin and TNF-related apoptosis-inducing ligand (Killer TRAIL) were selected as anticancer agents. Pretreatment of 2-DG prior to cisplatin and Killer TRAIL treatment sensitized the cells to apoptotic cell death induced by these anticancer agents and increased cell death numbers. We observed several mechanisms to this sensitization effect. 2-DG sensitizes the cells to cisplatin and Killer TRAIL-induced apoptosis via downregulation of a crucial antiapoptotic protein Mcl-1, belonging to the Bcl-2 protein family. ATP depletion due to inhibition of glycolysis and cell cycle arrest are other contributing mechanisms. 2-DG also caused activation of energy biosensor AMPK and inhibition of cell growth and protein synthesis regulator mTOR. For a detailed analysis of 2-DG?s effects on the gene level, RNA microarray study was conducted. The results of this study harmonized with the data indicated.