Терапевтические эффекты воздействия циклофосфана, препаратов двуцепочечной ДНК и их сочетания на раковые клетки асцита Кребс-2 и различные формы трансплантатов

В настоящее время считается доказанным существование в массе опухолевых клеток стволовых раковых клеток, обуславливающих прогрессию опухоли и ее устойчивость ко многим химиотерапевтическим цитостатикам. Предлагаемая работа является первой в цикле статей, характеризующих разработку стратегии противораковой терапии, основанной на элиминации стволовых раковых клеток. В исследовании охарактеризовано циторедуцирующее действие инъекций циклофосфана (ЦФ), двуцепочечной ДНК (дцДНК) и их сочетания на популяцию туморогенных клеток асцитной опухоли мыши Кребс-2 (СИРК). Оценен перевивочный потенциал раковых клеток Кребс-2, обрабатываемых in vivo в мышах-асцитоносах, с последующей перевивкой обработанных клеток в форме солидного графта реципиентным мышам той же линии. Данные по перевивке обработанного ЦФ и ДНК асцита Кребс-2 позволяют предположить, что СИРК можно полностью элиминировать из развитого асцита. Показано, что клетки, интернализующие дцДНК и одновременно позитивные по CD34, более чувствительны к синергичному воздействию ЦФ и препаратов дцДНК. Обработка асцита Кребс-2 ДНК человека в интервал времени 1-12 часов после инъекции ЦФ элиминирует клетки, захватывающие TAMRA- меченую ДНК (СИРК), или меняет их функциональное состояние, что сопровождается исчезновением поверхностного маркера CD34. Установлено, что 18 часов после введения ЦФ является переломной точкой репаративного процесса, разделяющей его на два временных отрезка: NER (nucleotide excision repair) + процессинг двуцепочечных концов и гомологическая рекомбинация (HR). Оба временных интервала могут быть эффективно использованы для разрушения туморогенного потенциала трансплантата. ЦФ в виде монопрепарата оказывает наиболее эффективное редуцирующее действие на развитие асцитного трансплантата в режиме нескольких инъекций. Для достижения максимальной эффективности время повторного введения цитостатика должно накладываться на время достижения раковыми клетками фазы G1-S, находящимися при первой инъекции ЦФ в фазе G2-M, и (или) на время активной фазы гомологической рекомбинации.

двуцепочечная ДНК, циклофосфан, асцит Кребс-2, стволовые инициирующие раковые клетки, NER, гомологичная рекомбинация, перевивочный потенциал

1. Алямкина Е.А., Лихачева А.С., Николин В.П., Попова Н.А., Долгова Е.В., Рогачев В.А., Себелева Т.Е., Стрункин Д.Н., Богачев С.С., Шурдов М.А. // Действие экзогенной ДНК, ассоциированной с протамином, на рост экспериментальных опухолей мыши // Вопросы онкологии. 2009. Т. 55. No. 6. C. 765-768. Alyamkina E.A., Likhacheva A.S., Nikolin V.P., Popova N.A., Dolgova E.V., Rogachev V.A., Sebeleva T.E., Strunkin D.N., Bogachev S.S., Shurdov M.A. Protamine association with exogenous DNA's versus its ability to inhibit ехреrimental tumors // Voprosy oncologii. 2009. V. 55. No. 6. P. 765-768. (In Russian).

2. Беспалов В.Г., Жабин А.А., Стуков А.Н., Беляева О.А., Муразов Я.Г., Семенов А.Л., Коньков С.А., Крылова И.М. Синергизм противоопухолевого действия диоксадэта и цисплатина на модели асцитной опухоли яичника // Сибирский онкологический журнал. 2013. No. 1. C. 42-46. Bespalov V.G., Zhabin A.A., Stukov A.N., Belyaeva O.A., Murazov Y.G., Semenov A.L., Konkov S.A., Krylova I.M. Synergistic antitumor effect of dioxodate and cisplatin on the model of ovarian ascites tumor // Sibirskii onkologicheskii zhurnal. 2013. No. 1. P. 42-46.

3. Блохин Н.Н., Переводчикова Н.И. Химиотерапия опухолевых заболеваний. М.: Медицина, 1984. 302 с. Blohin N.N., Perevodchikova N.I. Chemotherapy of neoplastic diseases. M.: Medicina. 302 p. (In Russian).

4. Долгова Е.В., Лихачева А.С., Орищенко К.Е., Алямкина Е.А., Богачев С.С., Шурдов М.А. // Репарация межцепочечных сшивок молекулы ДНК // Информационный вестник ВОГиС. 2010. Т. 14.No. 2. С. 332-356. Dolgova E.V., Likhacheva A.S., Orishchenko K.E., Alyamkina E.A., Bogachev S.S., Shurdov M.A. Repair of interstrand crosslinks in a DNA molecule // Informacionnii vestnik VOGiS. 2010. V. 14. No. 2. P. 332-356. (In Russian).

5. Лайт Р.У. Болезни плевры: пер. с англ. М.: Медицина, 1986. С. 106-119. Layt R.U. Pleural disease. M.: Medicina, 1986. P. 106-119. (In Russian).

6. Лихачева А.С., Рогачев В.А., Николин В.П., Попова Н.А., Шилов А.Г., Себелева Т.Е., Стрункин Д.Н., Черных Е.Р., Гельфгат Е.Л., Богачев С.С., Шурдов М.А. Участие экзогенной ДНК в молекулярных процессах, протекающих в соматической клетке // Информационный вестник ВОГиС. 2008. Т. 12. No. 3. C. 426-473. Likhacheva A.S., Rogachev V.A., Nikolin V.P., Popova N.A., Shilov A.G., Sebeleva T.E., Strunkin D.N., Chernykh E.R., Gelfgat E.L., Bogachev S.S., Shurdov M.A. Involvement of exogenous DNA in the molecular processes in somatic cell // Informacionnii vestnik VOGiS. 2008. V. 12. No. 3. P. 426-473. (In Russian).

7. Поттер Е.А., Долгова Е.В., Минкевич А.М., Николин В.П., Попова Н.А., Ефремов Я.Р., Байбородин С.И., Рогачев В.А., Проскурина А.С., Козел А.В., Таранов О.С., Омигов В.В., Верещагин Е.И., Петров Д.Б., Останин А.А., Черных Е.Р., Колчанов Н.А., Богачев С.С. Характеристика режимов терапевтического воздействия циклофосфана и препаратов двуцепочечной ДНК на опухоль Кребс-2, растущей в асцитной форме, приводящих к эрадикации первичного асцита // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2015б. В печати. Potter Е.А., Dolgova Е.V., Minkevich А.М., Nikolin V.P., Popova N.A., Efremov Y.R., Bayborodin S.I., Rogachev V.А., Proskurina А.S., Kozel А.V., Taranov О.S., Omigov V.V., Vereschagin Е.I., Petrov D.B., Ostanin А.А., Chernykh Е.R., Kolchanov N.А., Bogachev S.S. Analysis of different therapeutic schemes combining cyclophosphamide and double-stranded DNA preparation for eradication of Krebs-2 primary ascites in mice // Vavilovskii zhurnal genetiki i selekcii. 2015b. In press. (In Russian).

8. Стенина М.Б. Спорные вопросы в лечении рака яичников // Онкология: Трудный пациент. 2006. Т. 4. No. 11. С. 9-14. Stenina M.B. Controversial issues in the treatment of ovarian cancer // Oncologiya. 2006. V. 4. No. 11. P. 9-14.

9. Alyamkina E.A., Dolgova E.V., Likhacheva A.S., Rogachev V.A., Sebeleva T.E., Nikolin V.P., Popova N.A., Orishchenko K.E., Strunkin D.N., Chernykh E.R., Zagrebelniy S.N., Bogachev S.S., Shurdov M.A. Combined therapy with cyclophosphamide and DNA preparation inhibits the tumor growth in mice // Genet. Vaccines Ther. 2009. V. 7(1). No. 12. DOI: 10.1186/1479-0556-7-12.

10. Alyamkina E.A., Nikolin V.P., Popova N.A., Dolgova E.V., Proskurina A.S., Orishchenko K.E., Efremov Y.R., Chernykh E.R., Ostanin A.A., Sidorov S.V., Ponomarenko D.M., Zagrebelniy S.N., Bogachev S.S., Shurdov M.A. A strategy of tumor treatment in mice with doxorubicin-cyclophosphamide combination based on dendritic cell activation by human double-stranded DNA preparation // Genet. Vaccines Ther. 2010. V. 8(1). No. 7. DOI: 10.1186/1479-0556-8-7.

11. Alyamkina E.A., Nikolin V.P., Popova N.A., Minkevich A.M., Kozel A.V., Dolgova E.V., Efremov Y.R., Bayborodin S.I., Andrushkevich O.M., Taranov O.S., Omigov V.V., Rogachev V.A., Proskurina A.S., Vereschagin E.I., Kiseleva E.V., Zhukova M.V., Ostanin A.A., Chernykh E.R., Bogachev S.S., Shurdov M.A. Combination of cyclophosphamide and double-stranded DNA demonstrates synergistic toxicity against established xenografts // Cancer Cell Int. 2015. V. 15. No. 32. DOI: 10.1186/s12935-015-0180-6.

12. Brenner D.E. Intraperitoneal chemotherapy: a review // J. Clin. Oncol. 1986. V. 4. No. 7. P. 1135-1147.

13. Deans A.J., West S.C. DNA interstrand crosslink repair and cancer // Nat. Rev. Cancer. 2011. V. 11. No. 7. P. 467-480. DOI: 10.1038/nrc3088.

14. Dolgova E.V., Proskurina A.S., Nikolin V.P., Popova N.A., Alyamkina E.A., Orishchenko K.E., Rogachev V.A., Efremov Y.R., Dubatolova T.D., Prokopenko A.V., Chernykh E.R., Ostanin A.A., Taranov O.S., Omigov V.V., Zagrebelniy S.N., Bogachev S.S., Shurdov M.A. "Delayed death" phenomenon: A synergistic action of cyclophosphamide and exogenous DNA // Gene. 2012. V. 495. No. 2. P. 134-145. DOI: 10.1016/j.gene.2011.12.032.

15. Dolgova E.V., Efremov Y.R., Orishchenko K.E., Andrushkevich O.M., Alyamkina E.A., Proskurina A.S., Bayborodin S.I., Nikolin V.P., Popova N.A., Chernykh E.R., Ostanin A.A., Taranov O.S., Omigov V.V., Minkevich A.M., Rogachev V.A., Bogachev S.S., Shurdov M.A. Delivery and processing of exogenous double-stranded DNA in mouse CD34+ hematopoietic progenitor cells and their cell cycle changes upon combined treatment with cyclophosphamide and double-stranded DNA // Gene. 2013. V. 528. No. 2. P. 74-83. DOI: 10.1016/j.gene.2013.06.058.

16. Dolgova E.V., Alyamkina E.A., Efremov Y.R., Nikolin V.P., Popova N.A., Tyrinova T.V., Kozel A.V., Minkevich A.M., Andrushkevich O.M., Zavyalov E.L., Romaschenko A.V., Bayborodin S.I., Taranov O.S., Omigov V.V., Shevela E.Y., Stupak V.V., Mishinov S.V., Rogachev V.A., Proskurina A.S., Mayorov V.I., Shurdov M.A., Ostanin A.A., Chernykh E.R., Bogachev S.S. Identification of cancer stem cells and a strategy for their elimination // Cancer Biol. Ther. 2014. V. 15. No. 10. P. 1378-1394. DOI: 10.4161/cbt.29854.

17. Dolgova E.V., Potter E.A., Proskurina A.S., Minkevich A.M., Kozel A.V., Rogachev V.A., Efremov Y.R., Ostanin A.A., Chernykh E.R., Petrov D.B., Bogachev S.S. Properties of internalization factors contributing to the uptake of extracellular DNA into tumor-inducing stem cells of mouse Krebs-2 cell line. 2015, in prep. Likhacheva A.S., Nikolin V.P., Popova N.A., Rogachev V.A., Prokhorovich M.A., Sebeleva T.E., Bogachev S.S., Shurdov M.A. Exogenous DNA can be captured by stem cells and be involved in their rescue from death after lethal-dose γ-radiation // Gene Ther. Mol. Biol. 2007. V. 11. P. 305-314.

18. Muniandy P.A., Liu J., Majumdar A., Liu S.T., Seidman M.M. DNA interstrand crosslink repair in mammalian cells: step by step // Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. 2010. V. 45. No. 1. P. 23-49. DOI: 10.3109/10409230903501819.

19. Räschle M., Knipscheer P., Enoiu M., Angelov T., Sun J., Griffith J.D., Ellenberger T.E., Schärer O.D., Walter J.C. Mechanism of replication-coupled DNA interstrand crosslink repair // Cell. 2008. V. 134. No. 6. P. 969-980. DOI: 10.1016/j.cell.2008.08.030.