Сравнительный анализ активности лактаптина, полученного в про- и эукариотических системах экспрессии

Несмотря на множество цитостатических противораковых агентов, имеющихся в арсенале онкологов в настоящее время, все эти препараты обладают значительными побочными эффектами, что может ограничивать их использование для некоторых пациентов. В связи с этим создание новых противораковых препаратов на основе селективных индукторов апоптоза, способных подавлять рост опухоли без повреждения здоровых клеток организма, – актуальная задача молекулярной медицины. Ранее было показано, что белок лактаптин, фрагмент частичного протеолиза каппаказеина из молока человека, индуцирует гибель раковых клеток в культуре, а его генно-инженерный аналог (RL2), продуцируемый в клетках E. coli, вызывает торможение роста солидных опухолей. Так как лактаптин является фрагментом человеческого белка, он не иммуногенен и может применяться многократно без риска индукции специфического иммунного ответа, снижающего эффективность терапии. Мы обнаружили, что рекомбинантный аналог лактаптина в комбинации с циклофосфамидом оказывает аддитивный противоопухолевый эффект. Целью настоящей работы было создание рекомбинантного лактаптина с повышенной цитотоксической активностью за счет его продукции в эукариотических клетках. На основе лентивирусного вектора серии pCDH созданы конструкции pEL1 и pEL2, которые обеспечивают стабильную интеграцию кассет, кодирующих секретируемые формы лактаптина EL1 и EL2, отличающиеся лидерными последовательностями. Продукция целевых белков подтверждена методом Вестерн-блота; количество продуцируемого белка оценивали методом иммуноферментного анализа. Цитотоксическая активность кондиционированной среды от клеток HEK293T, трансфицированных препаратом плазмиды pEL1, проанализирована в отношении панели опухолевых клеток человека: аденокарциномы молочной железы MDA-MB-231, рака простаты PC3 и глиобластомы T98G. Обнаружено, что цитотоксическая активность рекомбинантного аналога лактаптина EL1 превышает цитотоксическую активность RL2 более чем в 100 раз. Таким образом, полученные данные позволяют переходить к использованию иммунных клеток в качестве доставщиков лактаптина к раковым клеткам для клеточной терапии онкологических заболеваний.

лактаптин, проапоптотические белки, противоопухолевая терапия, лентивирусные конструкции

1. Bondarenko D.A., Richter V.A., Kuligina E.V., Koval O.A., Fomin A.S., Skoblov Y.S., Dyachenko I.A., Kravchenko I.N., Sadovnikova E.A., Semushina S.G., Novikova N.I., Turobov V.I., Murashev A.N. Toxicity studies and pharmacokinetics of Lactaptin. Biofarmatsevticheskiy zhurnal = Journal of Biopharmaceuticals. 2015;7(2):40­47. (in Russian)

2. Kakarla S., Gottschalk S. CAR T cells for solid tumors: armed and ready to go? Cancer J. 2014; 20(2):151­155. https://doi.org/10.1097/PPO.0000000000000032.

3. Kaledin V.I., Nikolin V.P., Galyamova M.R., Vasil’eva E.D., Baymak T.Y., Popova N.A. High apoptosis­inducing and antitumor activities of the products of biological but not chemical cyclophosphamide activation. Doklady RAN = Proceedings of the Russian Academy of Sciences. 2002;386(5):705­708. (in Russian)

4. Kingston R.E., Chen C.A., Rose J.K. Calcium phosphate transfection. Curr. Protoc. Mol. Biol. 2003;9. https://doi.org/10.1002/0471142727.mb0901s63.

5. Knappskog S., Ravneberg H., Gjerdrum C., Trösse C., Stern B., Pryme I.F. The level of synthesis and secretion of Gaussia princeps luciferase in transfected CHO cells is heavily dependent on the choice of signal peptide. J. Biotechnol. 2007;128(4):705­715. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2006.11.026.

6. Koval O.A., Fomin A.S., Kaledin V.I., Semenov D.V., Potapenko M.O., Kuligina E.V., Nikolin V.P., Nikitenko E.V., Richter V.A. A novel proapoptotic effector lactaptin inhibits tumor growth in mice mo dels. Biochimie. 2012;94(12):2467­2474. https://doi.org/10.1016/j.biochi.2012.08.017.

7. Koval O., Sakaeva G., Fomin A., Nushtaeva A., Semenov D., Kuligina E., Gulyaeva L., Gerasimov A., Richter V. Sensitivity of endometrial cancer cells from primary human tumour samples to new potential anticancer peptide lactaptin. J. Cancer Res. Ther. 2015;11(2): 345­351. https://doi.org/10.4103/0973­1482.157301.

8. Koval O.A., Tkachenko A.V., Fomin A.S., Semenov D.V., Nushtaeva A.A., Kuligina E.V., Zavjalov E.L., Richter V.A. Lactaptin induces p53­independent cell death associated with features of apoptosis and autophagy and delays growth of breast cancer cells in mouse xenografts. PLoS ONE. 2014;9(4):e93921. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0093921.

9. Kulemzin S.V., Chikaev N.A., Volkova O.Y., Kuznetsova V.V., Taranin A.V., Gorchakov A.A. Modular lentiviral vector system for chimeric antigen receptor design optimization. Bioorganicheskaya khimiya = Journal of Bioorganic Chemistry. 2017b;43(2):124­132. https://doi.org/10.7868/S0132342317020117. (in Russian)

10. Kulemzin S.V., Kuznetsova V.V., Mamonkin M., Taranin A.V., Gorchakov A.A. CAR Т­cell therapy: Balance of efficacy and safety. Molekulyarnaya biologiya = Molecular Biology (Moscow). 2017a; 51(2):274­287. https://doi.org/10.7868/S0026898417020148. (in Russian)

11. Lo K.M., Sudo Y., Chen J., Li Y., Lan Y., Kong S.M., Chen L., An Q., Gillies S.D. High level expression and secretion of Fc­X fusion proteins in mammalian cells. Protein Eng. 1998;11(6):495­500. https://doi.org/10.1093/protein/11.6.495.

12. Merino D., Lalaoui N., Morizot A., Solary E., Micheau O. TRAIL in cancer therapy: present and future challenges. Expert Opin. Ther. Targets. 2007;11(10):1299­1314. https://doi.org/10.1517/14728222.11.10.1299.

13. Nagane M., Huang H.J., Cavenee W.K. The potential of TRAIL for cancer chemotherapy. Apoptosis. 2001;6(3):191­197. https://doi.org/10.1023/A:1011336726649.

14. Semenov D.V., Fomin A.S., Kuligina E.V., Koval O.A., Matveeva V.A., Babkina I.N., Tikunova N.V., Richter V.A. Recombinant analogs of a novel milk pro­apoptotic peptide, lactaptin, and their effect on cultured human cells. Protein J. 2010;29(3):174­180. https://doi.org/10.1007/s10930­010­9237­5.

15. Shagin D.A., Barsova E.V., Yanushevich Y.G., Fradkov A.F., Lukyanov K.A., Labas Y.A., Semenova T.N., Ugalde J.A., Meyers A., Nunez J.M., Widder E.A., Lukyanov S.A., Matz M.V. GFP­like proteins as ubiquitous metazoan superfamily: evolution of functional features and structural complexity. Mol. Biol. Evol. 2004;21(5):841850. https://doi.org/10.1093/molbev/msh079.

16. Song X., Hong S.H., Kwon W.T., Bailey L.M., Basse P., Bartlett D.L., Kwon Y.T., Lee Y.J. Secretory TRAIL­armed natural killer cellbased therapy: in vitro and in vivo colorectal peritoneal carcinomatosis xenograft. Mol. Cancer Ther. 2016;15(7):1591­1601. https://doi.org/10.1158/1535­7163.MCT­15­0937.