İlaç dirençli prostat kanser hücrelerinde endoplazmik retikulum stres aracılı ilaç duyarlılığının artırılması

Abstract

Kemoterapi direnci, erkeklerde prostat kanseri (PCa) tedavisinin başlıca problemidir. Kanser hücreleri, protein homeostazı bozan, açılmış protein tepkisi yoluyla endoplazmik retikulum (ER) stresi üreten çeşitli çevresel faktörlere maruz kalırlar. Bir ribonükleotid redüktaz inhibitörü olan triapin (3-aminopiridin-2-karboksaldehit tiyosemikarbazon, 3-AP), bir dizi kanserde güçlü anti-kanser aktivitesi sergilemektedir. Ancak, ilaca dirençli PCa hücrelerinin etkisi araştırılmamıştır. Bu çalışmanın amacı, dosetaksel dirençli PCa (DR-PC3) hücrelerinde 3-AP'nin etkisini araştırmaktır.Bu çalışmada insan kastrasyon dirençli PCa hücre hattı PC3 kullanıldı. İlaç direnci, dosetaksel ile hücrelerin tedavisi ile geliştirildi. Hücre canlılığı MTT testi ile belirlendi. Apoptoz ve hücre döngüsü ilerlemesi görüntü tabanlı sitometrelerle analiz edildi. mRNA ifade analizleri RT-qPCR ile yürütülmüştür. Üç boyutlu (3B) hücre kültürü, 3-AP tedavisinin tümör hacmi üzerindeki etkisini tahmin etmek için oluşturulmuştur.DR-PC3 hücreleri 72 saat süreyle farklı konsantrasyonlarda 3-AP ile tedavi edildi. 3-AP tedavisi 7.5 uM'lik bir IC50 ile 72 saat boyunca hücre sağkalımını önemli ölçüde düşürdü ve ER-strese neden oldu. 3-AP'nin, hücre döngüsü durması ve / veya indüklenmiş apoptotik hücre ölümüyle hücre sayısını azaltıp azaltmadığını ortaya çıkarmak için, DR-PC3 hücreleri 72 saat boyunca 7.5 uM 3-AP ile muamele edildi. Sonuçlar, 3-AP'nin apoptoza yol açtığını ve hücrelerin G1 fazı durdurmasına neden olduğunu gösterdi. Hücrelerin 10 gün boyunca 3-AP ile muamele edilmesi sferoid çapını % 16 düşürdü.Önceki çalışmalar, 3-AP'nin çeşitli hematolojik kanserlerin sistemik tedavisi için umut verici bir ilaç adayı olduğunu göstermiştir. Ayrıca, ileri evre katı tümör taşıyan hastalarda 3-AP güvenle sisplatin ile kombinasyon tedavisinde kullanılabilir. Öte yandan, gemsitabin ile 3-AP kombinasyonu, ileri küçük hücreli olmayan akciğer kanserinde etkilidir.ER stresi kanser tedavisinde potansiyel bir hedef olduğundan, 3-AP'nin ER stresi tepkisini indükleme ve DR-PC3 hücrelerinde apoptozu aktive etme kabiliyeti bu molekülü PCa tedavisi için umut verici bir anti kanser ajanı haline getirmektedir. Bununla birlikte, in vivo etkinliklerini değerlendirmek için ileri araştırmalara gerek vardır.

Chemotherapy resistance is the major problem for prostate cancer (PCa) therapy in men. Cancer cells are exposed to various environmental factors that disrupt protein homeostasis, producing endoplasmic reticulum (ER) stress via unfolded protein response. Triapine (3-aminopyridine-2-carboxaldehyde thiosemicarbazone, 3-AP), a ribonucleotide reductase inhibitor, demonstrates potent anti-cancer activity in a range of cancers. However, it is effect in drug-resistant PCa cells has never been investigated. The aim of this study was to investigate the effect of 3-AP in Docetaxel-resistant PCa (DR-PC3) cells.Human castration-resistant PCa cell line PC3 was used in this study. Drug resistance was developed by treatment of the cells with docetaxel. The cell viability was determined by MTT test. Apoptosis and cell cycle progress were analyzed by image-based cytometer. The mRNA expression analyzes were conducted by RT-qPCR. Three-dimensional (3D) cell culture was established to estimate the effect of 3-AP treatment on tumor volume.DR-PC3 cells were treated with different concentrations of 3-AP for 72 h. 3-AP treatment significantly reduced cell survival at 72 h with an IC50 of 7.5 µM, and induced ER-stress. In order to reveal whether 3-AP decreased cell number through cell cycle arrest and/or induced apoptotic cell death, DR-PC3 cells were treated with 7.5 μM of 3-AP for 72 h. The results indicated that 3-AP induced apoptosis pathway, and caused to G1 phase arrest of the cells. Treatment of the cells with 3-AP for 10 days reduced the volume of spheroid diameter by 16 %.Previous studies have shown that 3-AP is a promising drug candidate for the systemic treatment of several hematological malignancies. Furthermore, 3-AP may safely be used in combination treatment with cisplatin in patients with advanced-stage solid tumor malignancies. On the other hand, 3-AP combination with gemcitabine is effectiveness in advanced non-small-cell lung cancer. ER stress is a potential target in cancer treatment, so the ability of 3-AP to induce ER stress response and to activate apoptosis in DR-PC3 cells make this molecule become a promising anticancer agent for PCa treatment. However, further investigations are required to evaluate its in vivo efficacies.