При химиотерапии некоторые раковые клетки накапливают «рецепторы смерти», но не погибают

Цитотоксическая химиотерапия, как правило, приводит к уничтожению части раковой опухоли, тогда как выжившие клетки переходят в покоящееся состояние и впоследствии могут стать причиной рецидива. Один из возможных путей — это индуцированное химиотерапией преждевременное репликативное старение. При накоплении определенного порога повреждений клетки (как злокачественные, так и нормальные) могут выходить из клеточного цикла, увеличиваться в размерах и приобретать секреторный фенотип, ассоциированный с сенесценцией (SASP). Недавно было показано, что ключевую роль в приобретении и поддержании такого состояния играет псевдокаспаза cFLIP_L, а теперь авторы статьи в Science Advances показали, что в сенесцентных раковых клетках возрастает экспрессия «рецепторов смерти» Fas и DR5 — и что это можно использовать для уничтожения таких клеток.

Псевдокаспаза cFLIPL подавляет апоптоз, препятствуя активации каспазы-8 после взаимодействия «рецепторов смерти» (TNFR, Fas или TRAIL) с соответствующими лигандами. Ученые проанализировали роль самих «рецепторов смерти» и их мишени каспазы-8 в регуляции перехода клеток в сенесцентное состояние, вызванное химиотерапией. Обработка линий HeLa, HCT116 или A549 цисплатином или этопозидом в дозах, вызывавших гибель около 40% клеток, приводила к остановке пролиферации. Оставшиеся клетки оставались жизнеспособными более недели; при этом они приобретали морфологические признаки сенесценции: уплощались, значительно увеличивались в размерах и формировали дендритные отростки.

Когда экспрессию cFLIP_L, cFLIP_s или обеих изоформ подавили с помощью малой интерферирующей РНК (siRNA), частота перехода клеток к сенесценции под действием этопозида или цисплатина заметно снизилась, и они стали погибать чаще. Нокдаун каспазы-8, напротив, обеспечивал защиту клеток от гибели и способствовал их переходу в сенесцентное состояние.

Затем ученые проверили роль каспазы-8 в элиминации сенесцентных клеток in vivo. Они оценили содержание сенесцентных клеток в тонкой кишке мышей с нокаутом этого фермента или с его каталитически неактивной формой. (Делеция или отсутствие активности каспазы-8 приводит к летальному исходу из-за некроптоза, поэтому животным также нокаутировали ген Ripk3). Количество сенесцентных клеток в отсутствие каспазы-8 возросло практически вдвое.

Поскольку каспаза-8 активируется путем взаимодействия с рецепторами Fas, TRAIL или TNFR, авторы предположили, что вызванное химиотерапией повреждение ДНК активирует один или несколько из этих «рецепторов смерти». Они измерили уровни мРНК TNFR, FasR, TRAIL-R1/DR4 и TRAIL-R2/DR5 в культуре HeLa после обработки цисплатином или этопозидом и обнаружили, что уровни Fas и TRAIL-R2/DR5 существенно возрастали в выживших сенесцентных клетках.

С помощью вестерн-блоттинга и конфокальной микроскопии исследователи подтвердили, что при сенесценции, индуцированной терапией, уровни Fas и DR5/TRAIL-R2 значительно повышаются — как в трансформированных, так и в нетрансформированных клетках. Опыты на мышиной ксенографтной модели показали, что экспрессия Fas и DR5 возрастает в ответ на генотоксическую химиотерапию in vivo — мышам подсаживали опухоли немелкоклеточного рака легкого (NCI-H446) и лечили их цисплатином. Помимо Fas и DR5, в опухоли возрастала экспрессия cIAP-2, известного ингибитора апоптоза.

С помощью CRISPR-Cas9 ученые нокаутировали в клетках HeLa гены TNFR, Fas, DR4/TRAIL-R1 или DR5/TRAIL-R2, а также cIAP-2 и родственного ему cIAP-1. Делеция рецепторов смерти способствовала переходу клеток к сенесценции в ответ на химиотерапию, а нокаут cIAP1/2 этому препятствовал.

Наконец, авторы показали, что белки-ингибиторы апоптоза IAP представляют собой привлекательную мишень для уничтожения сенесцентных раковых клеток. Их антагонисты BV6 и биринапант приводили к полной деградации cIAP-1 и cIAP-2, что стимулировало в клетках апоптоз. Избирательное уничтожение сенесцентных клеток антагонистами IAP подтвердили также на мышах с неоваскуляризацией и дегенерацией сетчатки — известно, что она сопровождается накоплением сенесцентных клеток.

Таким образом, сенесценция раковых клеток, вызванная химиотерапией, сопровождается активацией рецепторов смерти TRAIL-R2/DR5 и Fas. Однако апоптоз в этих клетках подавляется cFLIP_L и cIAP-1/2. Из-за этого сенесцентные раковые клетки можно избирательно уничтожить, нацеливаясь на эти ингибиторы апоптоза, и ученые уже подтвердили перспективность антагонистов IAP для этой задачи.

Сенолитики, запускающие ферроптоз, повышают эффективность терапии рака