Ориентация на посттрансляционные модификации для улучшения комбинаторной терапии рака молочной железы: роль фукозилирования, часть 1

Абстрактный:

Различные опухоли зависят от посттрансляционных модификаций (PTM) для повышения инвазивности и ангиогенеза, а также для перепрограммирования клеточной энергетики для ослабления противоракового иммунитета. Среди PTM фукозилирование представляет собой особый тип гликозилирования, который был связан с различными аспектами иммунных и гормональных физиологических функций, а также захвачен многими типами опухолей. Множественные опухоли, включая рак молочной железы, были связаны с неблагоприятным прогнозом и повышенным метастатическим потенциалом из-за фукозилирования ядра гликана, а именно фукозилирования ядра.

Агрессивность относится к способности организма насильственно вмешиваться в свое окружение. Кровеносные сосуды и иммунитет являются важными составляющими здоровья человека. Итак, какая связь между агрессивностью сосудов и иммунитетом?

Как мы все знаем, кровеносные сосуды являются проводниками, по которым течет кровь в организме человека. Иммунитет относится к способности организма противостоять вторжению внешних микробов и вирусов. Эти два аспекта очень важны в организме человека. Функция кровеносных сосудов заключается в транспортировке крови к различным органам тела, снабжении их питательными веществами и кислородом, а также в помощи организму в выведении отходов и токсинов. Иммунитет является первой линией защиты организма от внешних патогенов и противостоит возникновению болезней.

Исследования показали сильную связь между агрессивностью и кровеносными сосудами и иммунитетом. Агрессивные люди часто испытывают острые реакции на стресс, которые могут привести к напряжению сосудов и повышению артериального давления, тем самым увеличивая риск сердечно-сосудистых заболеваний. В то же время агрессивные люди склонны к психическим перенапряжениям, что отрицательно скажется на иммунной системе организма и снизит сопротивляемость организма.

Поэтому мы должны усилить совершенствование своих способностей, повысить свой иммунитет, уменьшить негативное влияние агрессивности на организм. В частности, вы можете выполнять аэробные упражнения, корректировать диету и развивать хорошие жизненные привычки для достижения здоровья.

В общем, нам необходимо полностью понимать взаимосвязь между инвазивностью, сосудами и иммунитетом, разумно контролировать воздействие инвазивности на организм и активно поддерживать хорошее физическое и психическое здоровье. С этой точки зрения нам необходимо повышать свой иммунитет. Цистанхе может значительно улучшить иммунитет, потому что полисахариды в мясе могут регулировать иммунный ответ иммунной системы человека, улучшать стрессоустойчивость иммунных клеток и повышать иммунитет иммунных клеток. Бактерицидный эффект.

Нажмите Цистанхе пустынная добавка

В доклинических исследованиях были изучены молекулярные механизмы, регулирующие кор-фукозилирование в моделях рака молочной железы, его отрицательное прогностическое значение на нескольких стадиях заболевания и активность фармакологического ингибирования in vivo, инструктаж по комбинированной терапии и внедрение в клиническую практику. В этом обзоре мы описываем роль фукозилирования в солидных опухолях, уделяя особое внимание раку молочной железы, а также физиологическим состояниям иммунной системы и гормонов, обеспечивая представление о его потенциале в качестве биомаркера для прогнозирования или прогнозирования исходов рака. а также потенциальное клиническое действие в качестве биомаркера.

Ключевые слова:

фукозилирование; гликозилирование; рак молочной железы; метастазирование; биомаркеры.

1. Введение

Рак молочной железы является наиболее распространенной злокачественной опухолью во всем мире, на которую приходится 31% случаев рака у женщин [1]. В то время как ранняя стадия рака молочной железы характеризуется 5-летней выживаемостью в Европе в 96 процентов, метастатическое заболевание по-прежнему неизлечимо, а 5-летняя выживаемость составляет 38 процентов . Новые варианты лечения в настоящее время бросают вызов этой парадигме при метастатическом раке молочной железы, в основном путем воздействия на конкретные молекулярные изменения или метаболические уязвимости [2,3].

Более того, рак молочной железы представляет собой гетерогенное заболевание, которое можно разделить на три широкие группы: опухоли, положительные по гормональному рецептору (HR), в зависимости от статуса рецептора эстрогена и/или прогестерона (ER, PgR); опухоли, положительные по рецептору 2 эпидермального фактора роста человека (HER2); или тройной негативный рак молочной железы (TNBC). Кроме того, гетерогенность опухоли также возникает из-за множественных взаимодействий между опухолевыми клетками и факторами, связанными с хозяином, такими как иммунная система или гормональная ось. В целом, эти факторы в настоящее время используются для повышения специфичности диагностики, прогноза и терапии рака молочной железы [4].

В этом сценарии гликозилирование рака было признано ключевым игроком, связанным с метаболизмом опухоли, агрессивным клиническим поведением, а также резистентностью к терапии, с предполагаемой ролью прогностического и прогностического биомаркера [5]. Фукозилирование представляет собой специфический тип гликозилирования, характеризующийся переносом остатка фукозы с гуанозиндифосфата (ГДФ)-фукозы на олигосахаридные цепи [6]. Фукозилирование рака, в частности, внутри гликанового ядра, связано с клеточной агрессивностью, пролиферацией и метастатическим посевом при различных патологиях, и было показано, что его доклиническое ингибирование задерживает рост опухоли, а также синергизирует с различными противораковыми терапевтическими средствами. 7].

В настоящей работе мы обсуждаем роль фукозилирования при раке, уделяя особое внимание раку молочной железы и его взаимодействию с иммунной и гормональной системами, давая представление о его применении в качестве биомаркера, а также новой терапевтической уязвимости.

2. Фукозилирование: общие принципы и регулирование

2.1. Пути синтеза фукозы

Фукоза (6-дезокси-L-галактоза) является единственным левовращающим сахаром, синтезируемым и утилизируемым млекопитающими, и играет фундаментальную роль в процессе посттрансляционной модификации олигосахаридов. Он может быть интегрирован в концевые части N-, O- или липид-связанных олигосахаридных цепей посредством терминального фукозилирования, он может перестраивать сердцевину сложных N-гликанов посредством кор-фукозилирования или может быть непосредственно присоединен к треонину или серину. остатки в некоторых гликопротеинах [8]. Все эти процессы управляются синтезом фукозы, транспортом фукозы из цитоплазмы в аппарат Гольджи и, оказавшись там, переносом остатков фукозы по гликановым цепям (рис. 1).

Первый происходит путем de novo для 90 процентов биосинтеза GDP-фукозы, когда D-манноза модифицируется тремя ферментами: GDP-маннозофосфорилазой A (GMPPA), GDP-маннозой 4, 6-дегидратазой (GMDS) и тканеспецифический трансплантационный антиген p35B (TSTA3). Оставшиеся 10 процентов синтеза GDP-фукозы зависят от пути утилизации, в котором фукозокиназа (FUK) и фукозо{12}}фосфатгуанилилтрансфераза (FPGT) используют свободную фукозу, полученную из пищи [9]. Единственным транспортером GDP-фукозы, идентифицированным до сих пор, является SLC35C1, который, как было обнаружено, активируется при гепатоцеллюлярной и колоректальной карциноме [5]. Присоединение GDP-фукозы к гликопептидам опосредуется тринадцатью ферментами фукозилтрансферазами (FUT), которые подразделяются на пять групп в зависимости от типа связи, из которых только FUT8 (1-6 фукозилтрансфераза) катализирует ядро-фукозилирование самого внутреннего N- Остаток ацетилглюкозамина (GlcNAc) N-гликанов в положении С6 (рис. 1) [7–9].

2.2. Фукозилирование при различных видах рака

Кор-фукозилирование является наиболее распространенной формой фукозилирования и связано с воспалением и агрессивностью рака [9]. В частности, кор-фукозилирование было связано с худшим прогнозом, а также с повышенной пролиферацией, метастатическим потенциалом и резистентностью к терапии при меланоме [10], гепатоцеллюлярной карциноме [11], раке легкого [12–14], раке предстательной железы [15]. ,16], аденокарцинома протоков поджелудочной железы [17], глиобластома [18] и рак молочной железы [19,20]

Связь между аберрантным кор-фукозилированием и диссеминацией меланомы была доказана как in vitro, так и in vivo, сначала связывая сверхэкспрессию FUT8 с метастатическими опухолями с помощью гликомики, а затем «влажно», подтверждая его роль в регуляции клеточной инвазии и миграции. L1CAM был идентифицирован как один из основных белков, который после кор-фукозилирования опосредует проинвазивный фенотип меланомы [10].

Другим важным процессом, связанным с активацией FUT8, является эпителиально-мезенхимальный переход (EMT), изученный в контексте немелкоклеточного рака легкого (NSCLC). Помимо значительной корреляции с рецидивами опухоли и метастазами, увеличение FUT8, по-видимому, было вызвано передачей сигналов -катенина/лимфоидного энхансера-связывающего фактора-1 (LEF-1) [14]. Соответствующий ЕМТ процесс при глиобластоме называется пронейрально-мезенхимальным переходом (ПМТ), что означает, что раковые клетки в состоянии, подобном нейронам/олигодендроцитам-предшественникам, имеют тенденцию адаптироваться к гипоксической среде и становятся химио-радиорезистентными, сдвигаясь в сторону более злокачественное мезенхимоподобное состояние.

Согласно результатам ЕМТ при НМРЛ, также РМТ при глиобластоме недавно была связана с увеличением экспрессии FUT8 и кор-фукозилирования параллельно со значительно более быстрым ростом опухоли и инвазией матрикса. При тестировании на тканях, полученных от пациентов, белок FUT8 и кор-фукозилирование в основном приводили к повышенной регуляции в ограниченном подмножестве мезенхимально-подобных ГБМ, и это было связано с неблагоприятным прогнозом [18].

Рисунок 1. Пути биосинтеза фукозы в клетке. На репрезентативном рисунке показаны пути биосинтеза фукозы, а именно путь утилизации (вверху) и путь de novo (внизу). С одной стороны, 90 процентов биосинтеза GDP-L-фукозы происходит по пути de novo: D-манноза обрабатывается GDPmannose-фосфорилазой A (GMPPA), GDP-маннозой 4,6-дегидратазой (GMDS) и тканеспецифический трансплантационный антиген p35B (TSTA3). С другой стороны, 10 процентов биосинтеза GDP-L-фукозы происходит по пути утилизации, при котором свободная фукоза, полученная из пищи, перерабатывается фукозокиназой (FUK) и фукозо{15}}фосфатгуанилилтрансферазой (FPGT).

Затем вновь синтезированная GDP-L-фукоза переносится из цитоплазмы в аппарат Гольджи с помощью специфического транспортера SLC35C1. Наконец, именно в Гольджи GDP-L-фукоза конъюгируется с гликопептидами с помощью узкоспециализированных ферментов, называемых FUT. Сокращения: PMM2: фосфоманномутаза 2; GMPPA: GDP-маннозофосфорилаза А; GMDS: GDP-манноза 4, 6-дегидратаза; TSTA3: тканеспецифический трансплантационный антиген p35B; FUK: фукозокиназа; FPGT: фукозо-1-фосфатгуанилилтрансфераза; SLC35C1: член семейства 35 носителей растворенного вещества C1; FUT: ферменты фукозилтрансферазы.

Надежная прогностическая ценность специфических кор-фукозилированных антигенов, используемых в качестве новых биомаркеров рака, уже была продемонстрирована в недавних работах. Действительно, увеличение кор-фукозилированного альфа-фетопротеина (АФП) в сыворотке пациентов с ГЦК может указывать на прогрессирование рака более конкретно, чем увеличение общего АФП [21]; кроме того, описана роль кор-фукозилированного гаптоглобина в диагностике рака поджелудочной железы [22].

Хотя за последние несколько лет несколько работ продемонстрировали, что кор-фукозилирование модулирует многочисленные онкологические события, важно подчеркнуть, что также аберрантные O- и N-связанные гликановые структуры, экспрессируемые трансформированными клетками, могут влиять на прогрессирование различных видов рака и были исследованы. указаны как потенциальные терапевтические мишени [23–27].

2.3. Сосредоточьтесь на фукозилировании при раке молочной железы

В нескольких исследованиях изучалась роль терминального и основного фукозилирования в клинических образцах, полученных от пациентов с раком молочной железы, с использованием различных методологий.

Сначала жидкостная хроматография и масс-спектрометрия (ЖХ-МС) были методами выбора для изучения закономерностей гликозилирования. Однако эти методы не способны сохранить гистологию ткани [28]. Основываясь на этом, была введена матричная лазерная десорбционная ионизация MS (MALDI-MSI), позволяющая напрямую обнаруживать локальные N-гликаны с поверхности ткани при сохранении гистопатологической архитектуры [29].

Первое применение MALDI-MSI в клинических образцах рака молочной железы включало анализ первичных опухолей. Действительно, области рака молочной железы характеризовались серией фукозилированных разветвленных гликанов с высоким содержанием маннозы с разнообразным специфическим распределением N-гликанов между образцами HER2 plus и TNBC [30]. Кроме того, изменения в паттернах гликозилирования также были обнаружены в некротических тканях, в которых отсутствуют модификации фукозы и которые демонстрируют ограниченное разветвление, а также модификации сиаловой кислоты [31]. Объединив MALDI-MSI со сверхвысокоэффективной жидкостной хроматографией гидрофильного взаимодействия, Herrera et al. также выявили отрицательное прогностическое значение специфического основного фукозилированного тетраантеннарного Nгликана (F(6)A4G4Lac1), также связанного с метастазированием в лимфатические узлы и рецидивом заболевания у пациентов с раком молочной железы [32]. Основываясь на этих работах, Šcupáková et al. использовали MALDI-MSI для изучения изменений гликозилирования между первичными и метастатическими поражениями у 17 пациентов с распространенным раком молочной железы из программы быстрой аутопсии.

Следует отметить, что авторы обнаружили прогрессивное увеличение N-гликанов от нормальных тканей молочной железы к первичным опухолям и вплоть до метастатических поражений, что свидетельствует о потенциальном будущем нереализованном диагностическом и терапевтическом потенциале N-гликанов с высоким содержанием маннозы, фукозилированных и комплексных N-гликанов на поздних клинических стадиях. параметр. В частности, костные метастазы демонстрировали наиболее выраженное увеличение кор-фукозилирования, отражаемое снижением гликанов с высоким содержанием маннозы [33].

Другая признанная роль фукозилирования при раке молочной железы была показана в ангиогенезе и васкуляризации опухоли. В этом отношении терминальное фукозилирование гликопротеина кластерина представляет собой канцер-специфическую посттрансляционную модификацию, обнаруживаемую в основном при раке молочной железы человека. Это изменение позволяет взаимодействовать между фукозилированным кластером и лектином С-типа (DC-SIGN), обнаруживаемым на макрофагах/миелоидных клетках, способствуя выработке проангиогенных цитокинов (т. е. фактора роста эндотелия сосудов, VEGF; IL{{ 6}}), препятствуя экспрессии HLA-DR [34].

Что касается роли кор-фукозилирования как биомаркера при раке молочной железы, иммуногистохимический анализ и анализ тканевых микрочипов FUT8 продемонстрировали связь между высокими уровнями FUT8, метастазами в лимфатические узлы и стадией заболевания, а также сохраняют отрицательную прогностическую ценность за счет связи со снижением заболеваемости. свободная и общая выживаемость [35]. Однако на сегодняшний день ни один кор-фукозилированный биомаркер не был подтвержден для молочной железы ни в прогностических, ни в прогностических целях [36]. Гликопротеомные анализы опухолевой ткани, а также плазмы больных раком молочной железы могут дать информацию о новых биомаркерах и предоставить отличительные терапевтические уязвимости.

2.4. Регуляция FUT8 и кор-фукозилирования

Поскольку FUT8 необходим для регуляции кор-фукозилирования, точная оценка его регуляции на клеточном уровне имеет первостепенное значение. Эпигенетический анализ выявил низкие уровни метилирования FUT8 при раке, таком как гепатоцеллюлярная карцинома, предполагая, что наиболее важная часть регуляции FUT8 может находиться на транскрипционном и посттранскрипционном уровнях [37], в значительной степени неизученной области исследований.

2.4.1. Транскрипционная регуляция

Ключевые игроки транскрипции FUT8 еще полностью не выяснены. Геномный анализ гена FUT8, кодируемого на хромосоме 14q23.3, выявил наличие не менее девяти экзонов, из которых восемь экзонов охватывают кодирующую последовательность, а также присутствие не менее трех различных промоторов [38]. Более подробно, экзон 1 кодирует только 50 последовательностей нетранслируемых областей (UTR), содержащих потенциальные сайты связывания факторов транскрипции (т.е. TATA-box, cMyb, GATA-1, bHLH) [39].

Следует отметить, что положительная транскрипционная ось была обнаружена при меланоме с трансформирующим фактором роста (TGF-)-индуцированным фактором гомеобокса 2 (TGIF2) [10], тогда как отрицательная была показана с транскрипционным фактором ASCL1 при мелкоклеточном раке легкого. 40] и глиобластому [18]. Информация о значимости TGIF2 и ASCL1 в регуляции FUT8 при раке молочной железы все еще отсутствует [10,40].

Один предполагаемый механизм индукции FUT8 при раке молочной железы был обнаружен при EMT, индуцированном TGF (рис. 2). В то время как сверхэкспрессия FUT8 действует как стимул для TGF-индуцированной EMT, нокдаун FUT8 подавляет клеточную инвазивность и метастатический потенциал. Однако точные молекулярные игроки, управляющие этой осью, еще не идентифицированы, при этом фактор связывания -катенина/лимфоидного энхансера-1 или транскрипционные факторы, связывающие Е-бокс (например, SNAIL или TWIST), являются первыми кандидатами из-за последовательности структурных промоторов и данные, полученные в других опухолевых условиях [14,20].

Рисунок 2. Фукозилирование при раке молочной железы (BC): биомаркер и терапевтическая уязвимость. Роль фукозилирования в БК. Вверху: транскрипционная и посттранскрипционная регуляция экспрессии FUT8 в BC (красный цвет: стимулирование транскрипции FUT8; зеленый цвет: ингибирование транскрипции/трансляции FUT8). В центре: фукозилирование как биомаркер на разных стадиях заболевания, отсутствие экспрессии в здоровых молочных железах, промежуточная экспрессия при местно-распространенном заболевании (связанном с метастазами в лимфатические узлы) и наивысшая экспрессия при метастатическом заболевании. Внизу: фармакологическое ингибирование в доклинических моделях опухолей с помощью 2FF индуцирует CTL-/NK-опосредованное уничтожение опухоли и синергетическую активность с ингибиторами иммунных контрольных точек (например, mAb против PDL1), что в конечном итоге снижает кинетику роста опухоли.

Сокращения: ЛУ: лимфатический узел; TGF: бета-трансформирующий фактор роста; миР: микроРНК; circERBB2: кольцевая РНК ERBB2; ЕМТ: эпителиально-мезенхимальный переход; AP-2 : белок-активатор 2; STAT3: преобразователь сигнала и активатор транскрипции 3; FUT8: фукозилтрансфераза 8; PDL1, лиганд запрограммированной смерти 1; mAb, моноклональное антитело; Mφ: макрофаг; VEGF: фактор роста эндотелия сосудов; ЦТЛ: цитотоксические Т-лимфоциты; ICB: блокада иммунных контрольных точек; HLA-DR: антиген-DR, ассоциированный с лейкоцитами человека; ИЛ: интерлейкин; ИФН: гамма-интерферон; 2FF: 2-фторфукоза; G-CSF: гранулоцитарный колониестимулирующий фактор; DC-SIGN: молекула межклеточной адгезии, специфичная для дендритных клеток, -3-захватывающая неинтегрин. Создано с BioRender.com.

В другой работе была раскрыта регуляторная ось FUT8 при раке молочной железы, основанная на связывании белка-активатора фактора транскрипции 2 (AP-2) с преобразователем сигнала и активатором транскрипции 3 (STAT3) [41]. Этот комплекс предотвращает фосфорилирование STAT3 и STAT3-опосредованную транскрипцию FUT8. Анализы ко-иммунопреципитации показали сильные взаимодействия между AP-2 и STAT3 (но не фосфо-STAT3), а анализ иммунопреципитации хроматина выявил связывание фосфо-STAT3 с промотором FUT8 (рис. 2) [41]. Следует отметить, что помимо стимулирования иммуносупрессивного микроокружения опухоли, передача сигналов STAT3 в клетках рака молочной железы не только способствует пролиферации и метастатическому поведению, но также опосредует уклонение от иммунитета и устойчивость к ингибиторам циклинзависимой киназы (CDKi) [42,43]. По вышеупомянутым причинам STAT3 считается терапевтической мишенью при раке молочной железы, хотя прямое нацеливание показало серьезные препятствия в фармакокинетических профилях, а непрямое или комбинаторное нацеливание в настоящее время проходит клинические испытания [44–46].

2.4.2. Посттранскрипционная регуляция: микроРНК

Исследования in vitro с использованием клеточных линий гепатоцеллюлярной карциномы продемонстрировали с помощью репортерной технологии люциферазы, что две микроРНК, miR-34a и miR-122, играют отрицательную роль в посттранскрипционной регуляции FUT8, взаимодействуя с FUT{{ 4}}UTR, и в конечном итоге они могут модулировать паттерны гликозилирования [47]. Интересно, что в когорте из 25 пациентов с раком молочной железы как miR-34a, так и miR-122 были обнаружены как циркулирующие микроРНК при неоадъювантной химиотерапии. Их уровни были значительно повышены у больных раком молочной железы с достижением полного патологического ответа (pCR) после неоадъювантной химиотерапии [48]. Конкретные клеточные участники экспрессии miR-34a и miR-122 должны быть полностью выяснены и нацелены (рис. 2).

Другая микроРНК, охарактеризованная как возможный регулятор FUT8, — это miR-10b с предполагаемым положительным влиянием на фукозилирование кора, клеточную подвижность и пролиферацию [19]. Было показано, что механически miR-10b подавляет транскрипционный фактор AP-2, который, в свою очередь, связывается со STAT3, предотвращая его фосфорилирование и, следовательно, транскрипцию FUT8 [41]. Предполагается, что роль miR-10 b у пациентов с метастатическим раком молочной железы имеет решающее значение при распространенном заболевании на основании активации фактора транскрипции Twist [49]. Однако при оценке прогностической роли miR-10b у пациентов с раком молочной железы были собраны противоречивые данные [50,51]. В целом, данные о гликозилировании и протеомный анализ, отражающие влияние miR-10b на FUT8 и паттерны клеточного фукозилирования, все еще отсутствуют и нуждаются в тщательной оценке.

miR-198 также действует как прямой негативный регулятор экспрессии FUT8 как в модели колоректального, так и немелкоклеточного рака легкого, при этом ингибирование miR-198 приводит к агрессивному фенотипу и снижению выживаемости [52, 53]. Хотя механистическая связь между miR198 и FUT8 еще не исследована, было показано, что кольцевая РНК ERBB2 (circ-ERBB2) способствует метастатическому процессу рака молочной железы, клеточной инвазии и пролиферации, конкурируя с miR-198 и miR{ {12}}p в виде эндогенной РНК-губки (рис. 2) [54,55].

For more information:1950477648nn@gmail.com