Plumbagin Induces Cell Cycle Arrest and Apoptosis in A431 Cisplatin-Resistant Cancer Cells

The onset of drug resistance represents the leading cause of chemotherapy failure in clinics. In the last decades, natural compounds have emerged as possible anticancer strategies used either alone or in combination with chemotherapeutic drugs, in order to overcome drug resistance. In fact, plant-derived therapies present biological activity and minimal side effects showing promising roles in the resensitization of resistant cancer cells. This work was aimed at investigating the anticancer potential of the natural naphthoquinone plumbagin in a cisplatin-resistant cancer cell line. The results indicated cytotoxic and pro-oxidant activity of plumbagin in both sensitive (A431wt) and cisplatin-resistant (A431/Pt) human cervix squamous carcinoma cell lines. Moreover, plumbagin treatment induced cell cycle arrest and apoptosis in A431/Pt cells and the inhibition of retinoblastoma complex, suggesting a stronger activity on the cisplatin-resistant cell line. Taken together, the data indicate appreciable in vitro anticancer activity of plumbagin, suggesting that this natural compound could become a tool to overcome cisplatin resistance. Although further studies are necessary, this work underlines a promising role of plumbagin in the resensitization of cisplatin-resistant cancer cells

High expression of HLA-E in colorectal carcinoma is associated with a favorable prognosis

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Human Leukocyte Antigen (HLA)-E is a non-classical class I HLA molecule that can be stabilized by ligands donated by other classical (HLA-A, -B, -C) and non-classical (HLA-G) family members. HLA-E engages a variety of immune receptors expressed by cytotoxic T lymphocytes (CTLs), Natural killer (NK) cells and NK-CTLs. In view of the opposing outcomes (activation or inhibition) of the different HLA-E receptors, the preferred role (if any) of HLA-E expressed <it>in vivo </it>on tumor cells remains to be established.</p> <p>Methods</p> <p>Taking advantage of MEM-E/02, a recently characterized antibody to denatured HLA-E molecules, HLA-E expression was assessed by immunohistochemistry on an archival collection (formalin-fixed paraffin-embedded) of 149 colorectal primary carcinoma lesions paired with their morphologically normal mucosae. Lymphoid infiltrates were assessed for the expression of the HLA-E-specific, inhibitory, non-rearranging receptor NKG2A.</p> <p>Results</p> <p>High HLA-E expression did not significantly correlate with the expression of classical HLA-B and HLA-C molecules, but it did correlate with high expression of its preferential ligand donor HLA-A. In addition, it correlated with lymphoid cell infiltrates expressing the inhibitory NKG2A receptor, and was an independent predictor of good prognosis, particularly in a subset of patients whose tumors express HLA-A levels resembling those of their paired normal counterparts (HLA-A). Thus, combination phenotypes (HLA-E^lo-int/HLA-AE and HLA-E^hi/HLA-AE) of classical and non-classical class I HLA molecules mark two graded levels of good prognosis.</p> <p>Conclusions</p> <p>These results suggest that HLA-E favors activating immune responses to colorectal carcinoma. They also provide evidence in humans that tumor cells entertain extensive negotiation with the immune system until a compromise between recognition and escape is reached. It is implied that this process occurs stepwise, as predicted by the widely accepted 'immunoediting' model.</p

Can Integrated Care Help in Meeting the Challenges Posed on Our Health Care Systems by COVID-19? Some Preliminary Lessons Learned from the European VIGOUR Project

The COVID-19 pandemic puts health and care systems under pressure globally. This current paper highlights challenges arising in the care for older and vulnerable populations in this context and reflects upon possible perspectives for different systems making use of nested integrated care approaches adapted during the work of the EU-funded project VIGOU

IDENTIFICAZIONE DI NUOVI BERSAGLI FARMACOLOGICI NELLA RESISTENZA AI CHEMIOTERAPICI: FOCUS NELLA RIPROGRAMMAZIONE METABOLICA

La chemioterapia è uno degli standard di cura per diversi tipi di tumori solidi. Sebbene i benefici dell’impiego clinico dei chemioterapici siano stati ampiamente riconosciuti, la loro efficacia terapeutica è limitata dall'insorgenza della resistenza farmacologica, che causa la recidiva del tumore, il fallimento dei trattamenti successivi e l'eventuale morte dei pazienti. La farmacoresistenza è un fenomeno multifattoriale, i cui meccanismi molecolari non sono stati ancora completamente compresi. Negli ultimi decenni, l’alterazione del metabolismo energetico cellulare è stata introdotta come segno distintivo della chemio-resistenza in aggiunta ai meccanismi più comunemente descritti, come ad esempio l'aumento dell'ingresso o la diminuzione dell’efflusso del farmaco, il potenziamento dei sistemi di riparazione del DNA e l'aumento dei sistemi antiossidanti. Numerosi studi hanno dimostrato una correlazione tra le alterazioni del metabolismo mitocondriale e il cancro, e successivamente anche con la resistenza ai farmaci, evidenziando così il ruolo fondamentale dei mitocondri nella progressione e nell'aggressività tumorale. Nonostante le ricerche recenti, il ruolo dei mitocondri nell'insorgenza della resistenza al cisplatino e alla doxorubicina non è ancora del tutto chiaro. Lo scopo di questo progetto è stato quello di caratterizzare il profilo mitocondriale di cellule tumorali sensibili e resistenti sia al cisplatino che alla doxorubicina. Inizialmente, abbiamo valutato alcuni aspetti relativi allo stato e alla funzione del mitocondrio, come la morfologia mitocondriale, il potenziale di membrana e la massa. I nostri risultati hanno evidenziato diversi profili mitocondriali tra le cellule tumorali sensibili e resistenti. In particolare, le cellule tumorali resistenti al cisplatino hanno mostrato alterazioni nei livelli proteici del complesso OXPHOS, mentre i cloni resistenti alla doxorubicina hanno evidenziato dei cambiamenti nei processi di dinamica mitocondriale, ed in particolare una ridotta biogenesi mitocondriale. Le alterazioni identificate attraverso la fenotipizzazione mitocondriale rappresentano il punto di partenza per colpire le cellule tumorali resistenti con approcci farmacologici selettivi per superare la resistenza alla chemioterapia. Successivamente, l’obiettivo della mia tesi si è focalizzato sulla valutazione di strategie di terapie combinate tra modulatori mitocondriali ed agenti chemioterapici per ripristinare l'effetto dei farmaci nei cloni resistenti. Gli approcci hanno coinvolto l’utilizzo di plumbagina, che è un modulatore mitocondriale, e di quercetina, che è un induttore della biogenesi mitocondriale, in associazione rispettivamente con il cisplatino e la doxorubicina, dimostrando così che la terapia combinata è in grado di sensibilizzare nuovamente i cloni resistenti al chemioterapico. La seconda parte del mio progetto è stata orientata sull’identificazione di altri approcci farmacologici per ripristinare l'efficacia delle terapie endocrine nelle cellule umane di tumore al seno. I nostri risultati hanno evidenziato che la combinazione di Olaparib con Fulvestrant e Tamoxifene ha sensibilizzato le cellule di tumore al seno al trattamento endocrino. Inoltre, l'associazione di Olaparib, anti-PDL1 e anti-CXCR2 ha contrastato l'effetto pro-tumorigenico indotto dalle cellule mieloidi immature umane. I risultati emersi in questo lavoro pongono nuove basi per l'identificazione di approcci farmacologici innovativi per colpire selettivamente le alterazioni delle cellule tumorali resistenti, con l'obiettivo finale di superare la farmacoresistenza.Chemotherapy is one of the standards of care for several types of solid tumors. Although the benefits of chemotherapeutic agents’ clinical implications are largely recognized, their therapeutic effectiveness is limited by the onset of drug resistance, inducing cancer relapse, failure of subsequent treatments, and eventual patients’ death. It is known that drug resistance is a multi-factorial phenomenon, whose molecular mechanisms have still not been completely understood. In the last decades, among the main described mechanisms, such as increased drug efflux or decreased drug influx, enhanced DNA repair systems, and increased antioxidant defense, the deregulation of cellular energy metabolism has been introduced as a hallmark of chemoresistance. Accumulating evidence correlated alterations of mitochondrial metabolism with cancer and drug resistance, thus highlighting the pivotal role of mitochondria in cancer progression and aggressiveness. Despite the recent research, the role of mitochondria in the onset of cisplatin and doxorubicin resistance is still not completely understood. The aim of this project was to characterize the mitochondrial profile of sensitive, and relative cancer cells resistant to cisplatin and doxorubicin. At the beginning, we evaluated some aspects related to mitochondrial status and function, such as mitochondrial network, membrane potential, and mass. Our results highlighted different mitochondrial profiles between sensitive and resistant cancer cells. In particular, cisplatin-resistant cancer cells showed alterations in the OXPHOS complex protein levels, while doxorubicin-resistant clones demonstrated changes in mitochondrial dynamics, and mostly reduced mitochondrial biogenesis. The alterations identified through the mitochondrial phenotyping represent the starting point to target resistant cancer cells with selective pharmacological approaches to overcome chemotherapy resistance. The second aim of my thesis was to test combined strategies between mitochondrial modulators and chemotherapeutic agents to restore the effect in resistant clones. In our context, we treated cells with plumbagin, which is a mitochondrial modulator, and quercetin, which is an inducer of mitochondrial biogenesis, in association with cisplatin and doxorubicin, respectively, thus demonstrating that the combined approach can re-sensitize the resistant clones to the drug. The second part of my project aimed to identify other pharmacological approaches to restore endocrine therapies’ efficacy in human breast cancer cells. Our results highlighted that combination of Olaparib with both Fulvestrant and Tamoxifen re-sensitized breast cancer cells to endocrine treatment. Furthermore, the association of Olaparib, anti-PDL1 and anti-CXCR2 counteracted the pro-tumorigenic effect induced by human immature myeloid cells. The results of my thesis open the window towards the identification of new pharmacological approaches to selectively target alterations in resistant cancer cells, with the final goal of overcoming drug resistance

IDENTIFICATION OF NEW PHARMACOLOGICAL TARGETS IN CHEMOTHERAPY RESISTANCE: FOCUS ON METABOLIC REPROGRAMMING

La chemioterapia è uno degli standard di cura per diversi tipi di tumori solidi. Sebbene i benefici dell’impiego clinico dei chemioterapici siano stati ampiamente riconosciuti, la loro efficacia terapeutica è limitata dall'insorgenza della resistenza farmacologica, che causa la recidiva del tumore, il fallimento dei trattamenti successivi e l'eventuale morte dei pazienti. La farmacoresistenza è un fenomeno multifattoriale, i cui meccanismi molecolari non sono stati ancora completamente compresi. Negli ultimi decenni, l’alterazione del metabolismo energetico cellulare è stata introdotta come segno distintivo della chemio-resistenza in aggiunta ai meccanismi più comunemente descritti, come ad esempio l'aumento dell'ingresso o la diminuzione dell’efflusso del farmaco, il potenziamento dei sistemi di riparazione del DNA e l'aumento dei sistemi antiossidanti. Numerosi studi hanno dimostrato una correlazione tra le alterazioni del metabolismo mitocondriale e il cancro, e successivamente anche con la resistenza ai farmaci, evidenziando così il ruolo fondamentale dei mitocondri nella progressione e nell'aggressività tumorale. Nonostante le ricerche recenti, il ruolo dei mitocondri nell'insorgenza della resistenza al cisplatino e alla doxorubicina non è ancora del tutto chiaro. Lo scopo di questo progetto è stato quello di caratterizzare il profilo mitocondriale di cellule tumorali sensibili e resistenti sia al cisplatino che alla doxorubicina. Inizialmente, abbiamo valutato alcuni aspetti relativi allo stato e alla funzione del mitocondrio, come la morfologia mitocondriale, il potenziale di membrana e la massa. I nostri risultati hanno evidenziato diversi profili mitocondriali tra le cellule tumorali sensibili e resistenti. In particolare, le cellule tumorali resistenti al cisplatino hanno mostrato alterazioni nei livelli proteici del complesso OXPHOS, mentre i cloni resistenti alla doxorubicina hanno evidenziato dei cambiamenti nei processi di dinamica mitocondriale, ed in particolare una ridotta biogenesi mitocondriale. Le alterazioni identificate attraverso la fenotipizzazione mitocondriale rappresentano il punto di partenza per colpire le cellule tumorali resistenti con approcci farmacologici selettivi per superare la resistenza alla chemioterapia. Successivamente, l’obiettivo della mia tesi si è focalizzato sulla valutazione di strategie di terapie combinate tra modulatori mitocondriali ed agenti chemioterapici per ripristinare l'effetto dei farmaci nei cloni resistenti. Gli approcci hanno coinvolto l’utilizzo di plumbagina, che è un modulatore mitocondriale, e di quercetina, che è un induttore della biogenesi mitocondriale, in associazione rispettivamente con il cisplatino e la doxorubicina, dimostrando così che la terapia combinata è in grado di sensibilizzare nuovamente i cloni resistenti al chemioterapico. La seconda parte del mio progetto è stata orientata sull’identificazione di altri approcci farmacologici per ripristinare l'efficacia delle terapie endocrine nelle cellule umane di tumore al seno. I nostri risultati hanno evidenziato che la combinazione di Olaparib con Fulvestrant e Tamoxifene ha sensibilizzato le cellule di tumore al seno al trattamento endocrino. Inoltre, l'associazione di Olaparib, anti-PDL1 e anti-CXCR2 ha contrastato l'effetto pro-tumorigenico indotto dalle cellule mieloidi immature umane. I risultati emersi in questo lavoro pongono nuove basi per l'identificazione di approcci farmacologici innovativi per colpire selettivamente le alterazioni delle cellule tumorali resistenti, con l'obiettivo finale di superare la farmacoresistenza

The Pentose Phosphate Pathway and Its Involvement in Cisplatin Resistance

Cisplatin is the first-line treatment for different types of solid tumors, such as ovarian, testicular, bladder, cervical, head and neck, lung, and esophageal cancers. The main problem related to its clinical use is the onset of drug resistance. In the last decades, among the studied molecular mechanisms of cisplatin resistance, metabolic reprogramming has emerged as a possible one. This review focuses on the pentose phosphate pathway (PPP) playing a pivotal role in maintaining the high cell proliferation rate and representing an advantage for cancer cells. In particular, the oxidative branch of PPP plays a role in oxidative stress and seems to be involved in cisplatin resistance. In light of these considerations, it has been demonstrated that overexpression and higher enzymatic activity of different enzymes of both oxidative and non-oxidative branches (such as glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconate dehydrogenase, and transketolase) increase cisplatin resistance, and their silencing or combined treatment with cisplatin could restore cisplatin sensitivity. Moreover, drug delivery systems loaded with both PPP inhibitors and cisplatin give the possibility of reaching cancer cells selectively. In conclusion, targeting PPP is becoming a strategy to overcome cisplatin resistance; however, further studies are required to better understand the mechanisms