Ингибирование лизилоксидазы делает клетки трижды негативного РМЖ уязвимыми к ферроптозу

Трижды негативный рак молочной железы (ТНРМЖ) — агрессивная опухоль, которая отличается высокой метаболической пластичностью и зачастую быстро приобретает резистентность к терапии. Авторы статьи в Cell Reports Medicine обнаружили один из способов преодолеть лекарственную устойчивость ТНРМЖ. Они показали, что лизилоксидаза (LOX), фермент ремоделирования внеклеточного матрикса, обладает также неканоническими функциями, а именно регулирует метаболизм глюкозы и митохондриальный гомеостаз. Ингибирование LOX создает уязвимость к ферроптозу, и это можно использовать для терапии. 

Чтобы выявить клинически значимые сигнальные пути, регулируемые LOX, ученые оценили, как меняется транскриптом клеток ТНРМЖ линии MDA-MB-231 (в ней высоко экспрессируется этот фермент) после обработки ингибитором LOX, и сопоставили эти данные с уровнями экспрессии генов у пациентов с ТНРМЖ. Анализ объединенного набора данных выявил три основных группы процессов: ответ на гипоксию, миграция клеток и метаболизм углеводов, в том числе глюкозы. 
Затем исследователи проверили, регулирует ли LOX утилизацию глюкозы клетками, с помощью метаболомного анализа. При ингибировании этого фермента снижались уровни соединений, связанных с метаболизмом пирувата, метаболизмом глутатиона, гликолизом и циклом трикарбоновых кислот. Также при этом снижались поглощение глюкозы и секреция лактата. 

Дальнейший анализ клеточных взаимодействий показал, что LOX окисляет киназу PINK1 и тем самым ингибирует ее активность, а также нарушает взаимодействие PINK1 с Е3-убиквитинлигазой PARKIN. Это препятствует ее активации и предотвращает убиквитинирование HIF-1α, фактора, участвующего в адаптации клетки к гипоксии. Иными словами, LOX стабилизирует этот фактор. 

В норме LOX — секретируемый фермент, который подвергается расщеплению при созревании. Ученые проверили, какая именно форма участвует в неканонических взаимодействиях этого белка, на клеточной модели. Они показали, что с внутриклеточными мишенями взаимодействует полноразмерная (еще не расщепленная) форма LOX, но не зрелый и готовый к секреции вариант. 

Поскольку LOX влияет также на метаболизм глутатиона, этот фермент может быть связан и с антиоксидантными защитными механизмами. Авторы выяснили, что ингибирование LOX снижало экспрессию KEAP1, FSP1 и GPX4 на уровне белков, но не транскриптов, и нарушало окислительно-восстановительный гомеостаз, который восстанавливался при оверэкспрессии LOX. 

Хотя ингибирование LOX снижало метаболизм глюкозы, оно активировало пентозофосфатный путь и синтез пиримидинов — вероятно, для компенсации метаболических изменений. Исследователи нацелились на общий между этими процессами фермент — дигидрооротатдегидрогеназу (DHODH). Это единственный фермент митозондрий, который связывает синтез пиримидинов de novo и митохондриальное дыхание, поэтому он весьма чувствителен к митохондриальному стрессу и гипоксии. Выяснилось, что ингибирование LOX активирует этот фермент и тем самым ослабляет защиту клеток от ферроптоза, который можно вызвать ингибированием DHODH. Подтвердив это на клетках ТНРМЖ в культуре, ученые перешли к опытам in vivo. 

Чтобы проверить, повышает ли ингибирование LOX чувствительность опухоли к ферроптозу, авторы подсадили иммунодефицитным мышам два химиорезистентных ксенографта ТНРМЖ. Животные получали ингибитор LOX и клинически одобренный ингибитор DHODH лефлуномид. Эта комбинация подавляла рост опухоли у мышей без применения химиотерапевтических агентов. При этом ученые не зарегистрировали выраженного снижения массы тела или признаков токсического воздействия на печень и почки. 

Таким образом, ингибирование лизилоксидазы в клетках ТНРМЖ повышает уязвимость к ферроптозу, индуцируемому ингибированием другого фермента — DHODH. Комбинация этих воздействий оказалась эффективна в мышиной модели химиорезистентного ТНРМЖ, и авторы считают ее привлекательной стратегией для того, чтобы подавить рост опухоли без химиотерапии. 

Блокировка SFRP2 усиливает иммунный ответ при трижды негативном РМЖ