Новый фармакологический подход мультитаргетной терапии, направленный на одновременное подавление онко-ассоциированных метаболических и сигнальных процессов в нейробластомах с использованием современных генотоксических и природных препаратов

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 24-75-10103

НазваниеНовый фармакологический подход мультитаргетной терапии, направленный на одновременное подавление онко-ассоциированных метаболических и сигнальных процессов в нейробластомах с использованием современных генотоксических и природных препаратов

Руководитель Шувалов Олег Юрьевич, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии Российской академии наук , г Санкт-Петербург

Конкурс №98 - Конкурс 2024 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-501 - Фармацевтическая химия, фармакология (в том числе клиническая фармакология)

Ключевые слова нейробластома, метаболическое перепрограммирование, мультитаргетные препараты, природные вещества, MDM2, Set7/9, дифференцировка, генотоксические препараты, опухолевые стволовые клетки, множественная лекарственная устойчивость

Код ГРНТИ76.31.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Нейробластома — агрессивная гетерогенная солидная опухоль, возникающая из предшественников или незрелых клеток симпатической нервной системы во время эмбрионального развития или в раннем постнатальном периоде. Она является причиной 15% случаев смерти от онкологических заболеваний у детей. Как и в большинстве эмбриональных опухолей, нейробластомы приобретают свойства опухолевых стволовых клеток: мультипотентность, метастатический потенциал, химиорезистентность, что приводит к высокой клинической гетерогенности и снижает эффективность терапии. Одной из интенсивно исследуемых сегодня в мире комплексных мишеней химиотерапии является метаболическое перепрограммирование (МП), которое во многом отличает опухолевые клетки от нормальных. Данный феномен обеспечивает злокачественным клеткам адаптационную пластичность и тесно ассоциирован с активацией онкогенов и сигнальных путей. Например, такие характерные для нейробластом признаки как амлификация гена MYCN, а также мутации в генах ALK и SDHB/SDHD вызывают онко-ассоциированные метаболические изменения. Кроме того, активация сигнальных каскадов PI3K/AKT/mTOR и WNT/Ca2+, характерная для этих опухолей, также тесно ассоциирована с МП. На сегодняшний день хорошо известно, что высокоселективное ингибирование только одного из биохимических процессов в опухолевой клетке часто приводит к ограниченному ответу, а впоследствии и к возникновению резистентности. Поэтому для повышения общей эффективности терапии целесообразно использовать мультитаргетные препараты, способные одновременно подавлять несколько ключевых процессов. Так, в мире наблюдается тенденция по изучению ряда природных соединений со множественными противоопухолевыми свойствами, которые можно использовать в качестве адъювантов в химиотерапии. Проведенный нами глубокий литературный анализ позволил выделить группу из хорошо известных таких соединений, которые одновременно ингибируют важнейшие онко-ассоциированные сигнальные (PI3K/AKT, MAPK/ERK, STAT3, и др.) и метаболические (гликолиз, дыхание, метаболизм жирных кислот и глутамина, и т.д.) процессы, а также подавляют экспрессию маркеров опухолевых стволовых клеток и АВС-транспортеров, обеспечивающие множественную лекарственную устойчивость. Ряд этих соединений прошли различные фазы клинических испытаний, продемонстрировали безопасность. Кроме того, для них характерна плейотропность полезных фармакологических свойств, включая антиоксидантную, кардио-, нейро- и гепатопротекторную активности, что может быть полезно для пациентов на этапе химиотерапии. В рамках предлагаемого проекта запланирован поиск эффективных фармакологических стратегий для терапии нейробластом с использованием широко известных мультитаргетных природных соединений в качестве потенциальных адъювантов. Для этого будет проведен комплекс глубоких исследований по оценке влияния как отдельных соединений, так и их комбинаций с широко применяемыми генотоксическими химиопрепаратами на выживаемость и пролиферацию клеток нейробластомы, ключевые сигнальные пути, метаболические процессы, экспрессию ABC-переносчиков, опосредующих множественную лекарственную устойчивость, а также на экспрессию маркеров опухолевых стволовых клеток и способность клеток нейробластомы к дифференцировке. Важными аспектами также будут оценка селективности новых комбинаций препаратов по отношению к опухолевым клеткам, а так же верификация отобранных по результатам проекта терапевтических стратегий с использованием первичных клеточных линий нейробластом, полученных на основе послеоперационного материала от пациентов с опухолями с различным генетическим статусом. По совокупности полученных данных будут предложены к дальнейшему изучению новые потенциальные схемы лекарственного воздействия на нейробластомы, что является важным шагом в направлении персонализированной медицины в области терапии опухолей симпатической нервной системы.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В данном подотчетном периоде нами был проведен скрининг ряда широко известных природных соединений, отобранных нами на основе глубокого анализа литературных данных (куркумина, эпигаллокатехин-3-галлата, кверцетина, резвератрола, капмферола, шиконина, кукурбитацинов B и D, арктигенина, бетулиновой кислоты, гинсенозидов СКи Rh2), на эффективность и селективность в подавлении клеточных моделей нейробластомы человека. Определены диапазоны их эффективных концентраций и значения IC50. Селективность отобранных природных соединений, проявивших значительное подавляющее воздействие на клеточные модели нейробластомы, оценена с использованием двух нормальных (неопухолевых) клеточных моделей мезенхимальных стволовых клеток человека - DF2 (дермальные фибробласты) и FRSN (МСК из кожи крайней плоти ребенка). В результате данного скрининга для дальнейшего изучения нами были отобраны следующие природные соединения, проявившие эффективность и селективность: куркумин, кверцетин, резвератрол, шиконин и гинсенозид СК. Идентифицированы перспективные комбинации полифенолов - куркумина с кверцетином (CQ), и особенно куркумина с кверцетином и резвератролом (CQR), которые демонстрировали синергичный эффект в подавлении клеточных моделей нейробластомы и при этом оказались гораздо менее токсичными по отношению к мезенхимальным стволовым клеткам. Мы показали, что изучаемые комбинации полифенолов вызывают арест клеточного цикла в G2/M фазе и значительно повышают гибель клеточных моделей нейробластомы по сравнению с воздействием отдельных полифенолов. С использованием технологии энергетического профилирования SeaHorse было показано, что куркумин, кверцетин и резвератрол приводили к подавлению интенсивностей как гликолиза, так и дыхания в клеточных моделях нейробластомы. При этом ингибирующий эффект от комбинаций полифенолов (CQ и CQR), особенно CQR, оказался значительно более выраженным по сравнению с воздействием отдельных веществ. С использованием иммунноблотинга продемонстрировано, что отобранные комбинации полифенолов, особенно CQR, значительно подавляют практически все изученные ключевые ферменты важнейших онко-ассоциированных метаболических путей (гликолиза - HK2, PFKM, PKM2, LDHA; синтеза жирных кислот – FASN; глутаминолиза - GLS1; одноуглеродного метаболизма - PSAT1 и SHMT2), а также драйверные онкогены - c-Myc и N-Myc, которые являются ключевыми транскрипционными регуляторами изучаемых ферментов. Также мы показали, что шиконин и гинсенозид СК значительно ингибировали интенсивности процессов гликолиза и дыхания в клеточной линии нейробластомы SH-SY-5Y (технология SeaHorse). При изучении роли метилтрансферазы Set7/9 в клетках нейробластомы человека нами было продемонстрировано, что при дифференцировке уровень Set7/9 в клетках снижается, а подавление Set7/9 препятствует направленной дифференцировки. Мы также выявили, что клетки нейробластомы со сниженным уровнем Set7/9 более чувствительны к генотоксическим противоопухолевым препаратам, а применение ингибитора Set7/9 ципрогептадина в сочетании с генотоксической терапией значительно повышает ее эффективность в отношении клеток нейробластомы. В рамках дополнительной задачи по исследованию влияния n-Myc and c-Myc на экспрессию членов семейства р53 (р53, р63, р73) и восприимчивость к различным ингибиторам убиквитин-лигазы MDM2, мы проанализировали общедоступные данные РНК-секвенирования и показали, что, в отличие от TP53, уровни экспрессии генов TP63 и TP73 повышены в образцах нейробластомы с амплификацией MYCN и положительно коррелируют с экспрессией MYC. Кроме того, согласно нашим данным, повышенная экспрессия как TP63, так и TP73 является благоприятным прогностическим признаком общей выживаемости пациентов с нейробластомой. Также нами было исследовано цитотоксическое действие трёх ингибиторов MDM2 - Nutlin-3a, Mel23 и SP-141 с различным молекулярным механизмам воздействия как в условиях монотерапии, так и в комбинации с генотоксическим препаратом - доксорубицином. Среди исследованных соединений только Nutlin-3a проявил выраженное различие в эффективности подавления клеточных моделей IMR32 и SH-SY5Y, контрастных по уровню экспрессии MDM2 и статусу амплификации NMYC, причем как в условиях монообработки, так и в комбинации с доксорубицином. Несмотря на способность Mel23 стабилизировать белки p53, p63 и p73, чувствительность клеток к доксорубицину оставалась низкой, а синергетического эффекта между препаратами выявлено не было ни в одной из исследованных клеточных моделей. При этом комбинация SP-141 и доксорубицина продемонстрировала высокий уровень синергии в обеих линиях клеток, что указывает на возможное участие молекулярных механизмов, не связанных напрямую с MDM2, и требует дальнейших исследований. Важно отметить, что, согласно полученным данным, белки p63 и p73, по-видимому, не вносят значимого вклада в противоопухолевую активность протестированных ингибиторов MDM2 в клеточных моделях нейробластомы. В частности, стабилизация p63 в клетках SH-SY5Y наблюдалась при обработке всеми тремя ингибиторами, независимо от степени индуцированной цитотоксичности. Аналогично, наибольшее накопление p73 в клетках IMR-32 наблюдалось при воздействии Mel23 - соединения, проявившего наименьшую токсичность. Таким образом, можно заключить, что стабилизации p63 или p73 недостаточно для запуска эффективного цитотоксического ответа в моделях нейробластомы.

Публикации

1. Александр Назаров, Сергей Парфеньев, Олег Шувалов, Ксения Фролова, Елизавета Наминат, Иван Невзоров, Алексей Петухов, Наталья Карпова, Ольга Федорова, Николай Барлев, Александра Дакс Effects of n-Myc and c-Myc on the expression of p53 family members and their transcriptional targets in human neuroblastoma cells Biochemical and Biophysical Research Communications, т. 769, стр. 151944 - 151951 (год публикации - 2025)
doi.org/10.1016/j.bbrc.2025.151944