Комплексный анализ показывает, что FOXA1 и Ku70/Ku80 являются мишенями ИВЕ при раке простаты
Ивермектин является широко используемым противопаразитарным препаратом и демонстрирует многообещающую противораковую активность при различных типах рака. Хотя в опухолевых клетках были идентифицированы множественные сигнальные пути, модулируемые ивермектином, лишь немногие исследования были сосредоточены на точной мишени ивермектина. Здесь мы сообщаем о фармакологических эффектах и мишенях ивермектина при раке предстательной железы. Ивермектин вызывал остановку клеточного цикла G0/G1, индуцировал клеточный апоптоз и повреждение ДНК, а также снижал передачу сигналов рецептора андрогена (AR) в клетках рака предстательной железы. Дальнейший анализ in vivo показал, что ивермектин может подавлять прогрессирование ксенотрансплантата 22RV1. Используя интегрированное профилирование omics, включая профилирование RNA-seq и термическое протеомное профилирование, белок forkhead box A1 (FOXA1) и исполнитель восстановления негомологичного соединения концов (NHEJ) Ku70/Ku80 были настоятельно предложены в качестве прямых мишеней ивермектина при раке предстательной железы. Взаимодействие ивермектина и FOXA1 снижает доступность хроматина для передачи сигналов AR и регулятора клеточного цикла G0/G1 E2F1, что приводит к ингибированию клеточной пролиферации. Взаимодействие ивермектина и Ku70/Ku80 нарушало способность к восстановлению NHEJ. Содействуя подавлению способности репарации гомологичной рекомбинации после ингибирования передачи сигналов AR, ивермектин увеличивал внутриклеточные разрывы двухцепочечной ДНК и, наконец, вызывал гибель клеток. Наши результаты демонстрируют противоопухолевый эффект ивермектина при раке предстательной железы, указывая на то, что его использование может быть новым терапевтическим подходом к раку предстательной железы.
Репозиционирование лекарств — хорошо изученная альтернативная стратегия открытия и разработки противоопухолевых препаратов. Эта стратегия определяет новые показания для существующих фармакологических соединений. Ивермектин представляет собой макролидный противопаразитарный препарат с 16-членным кольцом, полученным из авермектина [ 7 ], который был одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) для лечения онхоцеркоза у людей в 1978 году [ 8 ]. На сегодняшний день ивермектин используется миллионами людей во всем мире и демонстрирует широкий диапазон клинической безопасности [ 9 ]. В последнее время в нескольких исследованиях изучался потенциал ивермектина в качестве нового средства для лечения рака [ 9 , 10 , 11 ].]. При раке молочной железы ивермектин снижает экспрессию p21-активируемой киназы 1 (PAK1), способствуя ее деградации и вызывая клеточную аутофагию [ 12 ]. При раке яичников ивермектин может блокировать клеточный цикл и индуцировать клеточный апоптоз посредством механизма, связанного с кариоферином-β1 (KPNB1) [ 13 ]. При лейкемии ивермектин преимущественно убивает лейкозные клетки в низких концентрациях за счет увеличения притока ионов хлорида в клетки, что вызывает гиперполяризацию плазматической мембраны и выработку активных форм кислорода (АФК) [ 14 ].]. Эти результаты не только подтверждают многообещающий эффект ивермектина, но также свидетельствуют о его безопасности в отношении подавления опухоли посредством анализа in vivo. Однако подробный механизм и мишень ивермектина, лежащие в основе опосредованного ивермектином подавления опухоли, еще предстоит выяснить.
Здесь мы показали, что ивермектин эффективно подавляет прогрессирование рака предстательной железы как in vitro, так и in vivo. Мы применили комплексное профилирование, в том числе РНК-секвенирование и термический протеом, которые обнаружили пионерский фактор Forkhead Box Protein A1 (FOXA1) и исполнитель восстановления негомологичного соединения концов (NHEJ) Ku70/Ku80, которые были настоятельно предложены в качестве непосредственной мишени ивермектина при раке простаты. . Ивермектин взаимодействует с этими двумя белками и блокирует их биологическую функцию, что приводит к блокаде сигнальной транскрипции AR, экспрессии E2F1 и дефициту системы репарации двухцепочечных разрывов ДНК (DSB), что приводит к остановке G0/G1 и запуску синтетической летальности. . Наши результаты всесторонне и систематически демонстрируют как эффект, так и цель ивермектина при раке предстательной железы.
Кроме того, мы протестировали комбинацию ивермектина и энзалутамида. Результаты показали, что IC50 ивермектина в группе комбинированного лечения была намного ниже, чем в группе с одним лекарственным средством ивермектина (фиг. 3H ). Таким образом, AR-зависимый и AR-независимый пути будут взаимодействовать друг с другом для подавления опухоли ивермектином. В совокупности наши данные показывают, что ивермектин представляет собой новый подход к подавлению передачи сигналов AR, который вызывает резистентность при КРРПЖ.
Недавние исследования пролили свет на потенциал ивермектина как антибактериального [ 40 , 41 ], противовирусного [ 42 , 43 ] и противоракового средства [ 9 , 11 ]. В частности, благодаря широкому диапазону клинической безопасности [ 44 ].], ивермектин является идеальным кандидатом для повторного использования лекарств и был включен в список перепрофилирования лекарств, созданный Институтом Броуда [ 45 ].]. Наши результаты показывают, что ивермектин резко ингибировал рак предстательной железы в клеточных линиях, представляющих стадию гормоночувствительной стадии (LNCaP), стадию резистентности к кастрации (C4-2) и стадию положительного варианта AR (22RV1). Кроме того, существуют разногласия относительно клеточных мишеней ивермектина, и было предложено несколько альтернативных механизмов действия. Чтобы решить эту проблему, мы провели комплексный анализ, включая RNA-seq и TPP-TR, для определения мишеней ивермектина при раке предстательной железы. Наши данные убедительно свидетельствуют о том, что ивермектин может связываться с FOXA1 и Ku70/Ku80 и ингибировать передачу сигналов AR, экспрессию E2F1 и активность восстановления повреждений ДНК, тем самым приводя к остановке клеточного цикла G0/G1, повреждению ДНК и запуску синтетической летальности (рис. 8 )
Наш анализ пришел к выводу, что ивермектин может способствовать гибели клеток рака предстательной железы, вызывая синтетическую летальность. TPP представляет собой высокопроизводительный метод доступа к связыванию лиганда в живых клетках, основанный на термостабильности белков [ 33 , 52 ]. В нашем анализе TPP-TR Ku70/Ku80 выделялись как дополнительная мишень ивермектина. Гетеродимер Ku70/Ku80 является ДНК-связывающим компонентом ДНК-зависимой протеинкиназы и образует кольцо, которое может специфически связываться с открытыми разорванными концами ДНК, что является ранним и предшествующим событием NHEJ [ 35 , 53 ].]. Наше исследование показало, что ивермектин ингибирует привлечение Ku70/Ku80 к месту повреждения ДНК, тем самым снижая способность репарации NHEJ. Кроме того, как мишени AR, гены репарации HR BRCA1 и Rad51 могут быть подавлены ингибиторами AR [ 36 , 37 ] и подавляются после лечения ивермектином. Поскольку оба важны для репарации DSB, одновременное ингибирование HR и NHEJ может привести к синтетической летальности [ 35 , 39 ].]. Эти результаты были дополнительно подтверждены анализом секвенирования РНК, поскольку сигнальный путь Р53 сильно активировался после лечения ивермектином. Ингибирование Ku70/Ku80 является важным компонентом канцерогенного ингибирования ивермектина при раке предстательной железы. Более того, с помощью ITDRF мы определили более низкую концентрацию ивермектина для кривой насыщения как на FOXA1, так и на Ku70/Ku80 в клетках LNCaP, чем в клетках 22RV1. Более высокая аффинность связывания с мишенью может объяснить более сильный эффект подавления ивермектина в клетках 22RV1 и поддержать потенциал ивермектина в лечении пациентов с РПЖ с помощью АРВ-препаратов.
Вывод
Таким образом, наши результаты показывают, что ивермектин подавлял сигнальные пути AR и E2F и способность восстанавливать повреждения ДНК, воздействуя на FOXA1 и Ku70/Ku80, чтобы ингибировать пролиферацию клеток и способствовать клеточному апоптозу при раке предстательной железы. Эти данные дают представление как о воздействии, так и о механизмах действия ивермектина как противоракового средства. Это дает возможность расширить клиническую оценку ивермектина для лечения рака предстательной железы.
Полностью статья здесь: https://www.nature.com/articles/s41419-022-05182-0