Значение предсуществующей лекарственной устойчивости, обусловленной гиперэкспрессией Р-гликопротеина, для формирования резистентности к бортезомибу

Objective of the study. In our work we investigated the effect of pre-existing drug resistance by the mechanism of activation of ABC transporters – P-glycoprotein (Pgp) overexpression – on the development of resistance to the proteasome inhibitor bortezomib.Materials and methods. Cultures RPMI8226 and K562 / i-S9 (with Pgp overexpression) and their bortezomib-resistant sublines RPMI8226 / btz-6 and K562 / i-S9vlc were used as models. The methods used were MTT test, flow cytometry, Western blot and real-time polymerase chain reaction using the Human Signal Transduction Pathway Finder system.Results. The expression of the main PI3K-AKT and NF-κB signaling pathways did not change in RPMI8226 / btz-6 subline cells. However, AKT kinase expression was significantly increased and PTEN protein expression was reduced in K562 / i-S9vlc cells with Pgp-overexpression. Significant changes in gene expression (42 %) were found in RPMI8226 / btz-6 cells related to a number of main signaling pathways in the tumor cell, namely: activation of 3–4 genes in signaling pathways related to hypoxia, oxidative stress, PPAR and p53. The highest activation in these cells was found in the TGFβ signaling pathway. In resistant K562 / i-S9vlc cells, expression of only 5 genes (10 %) increased: Fas, HMOX1, CPT2, ICAM, and SOCS3. Three genes were also identified that changed in both resistant sublines: Fas, HMOX1 and CPT2. Further, we showed that in the RPMI8226 / btz-6 subline, along with changes in the expression of signal transduction genes, there is a large pool of CD138-negative cells, and in the K562 / i-S9vlc subline, the number of cells expressing CD34 increases and the number of CD13 decreases.Conclusion. We found that different signaling pathways are involved in the formation of resistance to bortezomib in the absence of Pgp expression and its overexpression. In addition, a cell line without activated resistance pathways requires more extensive rearrangements in the signal system to acquire resistance to bortezomib. However, in both cases, bortezomib leads to a change in the immunophenotype of the cells – to the appearance of dedifferentiated subpopulations.Цель исследования – изучить влияние предсуществующей лекарственной устойчивости по механизму активации АВС-транспортеров – гиперэкспрессии Р-гликопротеина (Pgp) – на пути развития резистентности к протеасомному ингибитору бортезомибу.Материалы и методы. В качестве моделей использовали культуры RPMI8226 и K562 / i-S9 (с гиперэкспрессией Pgp) и их резистентные к бортезомибу сублинии RPMI8226 / btz-6 и K562 / i-S9vlc. Применяли методы МТТ-теста, проточной цитометрии, вестерн-блоттинга и полимеразной цепной реакции в реальном времени с использованием системы Human Signal Transduction Pathway Finder.Результаты. В клетках сублинии RPMI8226 / btz-6 не изменялась экспрессия основных белков PI3K-AKT и NF-κB-сигнальных путей. Однако в клетках сублинии K562 / i-S9vlc с гиперэкспрессией Pgp значительно повышалась экспрессия AKT-киназы и снижалась экспрессия белка PTEN. В клетках сублинии RPMI8226 / btz-6 были найдены значительные изменения в экспрессии генов (42 %), относящихся к ряду основных сигнальных путей в опухолевой клетке, а именно активация 3–4 генов в сигнальных путях, отно сящихся к гипоксии, оксидативному стрессу, PPAR и p53. Наибольшая активация в этих клетках обнаружена в TGFβ-сигнальном пути. В устойчивых клетках K562 / i-S9vlc усилилась экспрессия только 5 генов (10 %): Fas, HMOX1, CPT2, ICAM и SOCS3. Также были выделены 3 гена, экспрессия которых изменилась в обеих устойчивых сублиниях: Fas, HMOX1 и CPT2. Далее мы показали, что в сублинии RPMI8226 / btz-6, наряду с изменениями экспрессии генов сигнальной трансдукции, присутствует большой пул CD138-негативных клеток, а в сублинии K562 / i-S9vlc повышается количество клеток, экспрессирующих СD34, и снижается количество CD13.Заключение. Мы выявили, что в формировании устойчивости к бортезомибу в клетках с отсутствием экспрессии Pgp и в клетках с гиперэкспрессией этого белка задействованы разные сигнальные пути. Кроме этого, клеточной линии без активированных путей устойчивости необходимы более масштабные перестройки в сигнальной системе для приобретения резистентности к бортезомибу. Однако и в том и в другом случае бортезомиб приводит к изменению иммунофенотипа клеток – к появлению дедифференцированных субпопуляций

Роль АВС-транспортеров в формировании лекарственной устойчивости к бортезомибу при множественной миеломе

Background. In our work, we investigated the role of ABC transporters and the transcription factor YB-1 protein in the formation of drug resistance to the proteasome inhibitor bortezomib in multiple myeloma.Materials  and methods. We used the RPMI8226 and NCI-H929  cultures and their bortezomib-resistant sublines as models.Results. Two major ABC transporter proteins, P-glycoprotein and MRP1, are not involved in the emergence of resistance to bortezomib, moreover, bortezomib contributed to decrease of these genes expression. Expression of the MVP gene was increased only in the resistant RPMI8226/btz-6 variant, but not in H929/btz-6. The localization of the YB-1 protein, a transcription factor for the MDR1, MRP1 and MVP genes, changed only in RPMI8226/btz-6 cells, as well, it became diffuse in 20 % of the cells as compared to 7 % of the cells in the RPMI8226 parent line. The only ABC transporter gene, activated in both RPMI8226/btz-6 and H929/btz-6 sublines, was BCRP. Сross-resistance to doxorubicin is also shown for these sublines.Conclusion. Thus, the activation of ABC transporters is not a key mechanism for the formation of bortezomib drug resistance. MVP protein may play certain role, and an increase in the BCRP expression explains the emergence of resistance to doxorubicin, but not to bortezomib, since the latter is not a substrate of BCRP.Цель исследования – изучение роли АВС-транспортеров и фактора транскрипции белка YB-1 в формировании лекарственной устойчивости к ингибитору протеасом бортезомибу при множественной миеломе.Материалы и методы. В качестве моделей использовали культуры RPMI8226 и NCI-H929  и их резистентные к бортезомибу сублинии.Результаты.  Два основных белка АВС-транспортера – Р-гликопротеин и MRP1 не участвуют в возникновении устойчивости к бортезомибу, более того, данный препарат способствует снижению их экспрессии. Экспрессия гена MVP повышалась только в устойчивом варианте RPMI8226/btz-6, но не в Н929/btz-6. Также только в RPMI8226/btz-6 локализация белка YB-1, который является фактором транскрипции для генов MDR1, MRP1 и MVP, изменялась – становилась диффузной в 20 % клеток по сравнению с 7 % клеток в родительской линии RPMI8226.  Единственный АВС-транспортер, экспрессия которого увеличивалась и в сублинии RPMI8226/btz-6, и в сублинии Н929/btz-6, был ген BCRP. Также для этих же сублиний была показана перекрестная устойчивость к доксорубицину.Заключение. Таким образом, активация АВС-транспортеров не является ключевым механизмом формирования лекарственной устойчивости к бортезомибу. Некоторую роль может играть белок MVP, а повышение экспрессии BCRP объясняет возникновение устойчивости к доксорубицину, но не к бортезомибу, так как последний не является субстратом BCRP

Гипоксические белки VEGF A и CA IX и резистентность клеток сарком мягких тканей к химиопрепаратам: пилотный опыт ex vivo анализа

Introduction. The identification of predictive factors is a cornerstone task of modern oncology. The development of new targeted drugs determines the need for prediction of chemosensitivity of each patient to the prescribed therapy, in this regard, the search for biomarkers of predictive response to therapy is actively conducted.The study objective to investigate the relationship between tumor cell resistance and the expression levels of CA IX (carbonic anhydrase IX) and VEGF A (vascular endothelial growth factor А) in patient-derived cultures of soft tissue sarcomas.Materials and methods: ex vivo soft tissue sarcoma cell culture, resazurin test, immunoblotting.Results. We obtained 46 ex vivo samples of soft tissue sarcoma cultures for which chemosensitivity to doxorubicin, ifosfamide, docetaxel, gemcitabine, and their combinations was assessed by the resazurin cytotoxicity test. We analyzed the relationship between the expression of hypoxic proteins VEGF A and CA IX and the resistance to drugs. A correlation between the CA IX expression in hypoxia and cell resistance to ifosfamide and its combination with doxorubicin was found. Soft tissue sarcomas with high VEGF A index were resistant to doxorubicin, docetaxel, and its combination with gemcitabine (p <0.05).Conclusion. The data obtained on patient-derived cultures indicate the relationship between hypoxic signaling and resistance of soft tissue sarcomas to chemotherapeutics.Введение. Поиск предиктивных факторов является краеугольной задачей современной онкологии. Разработка большого числа новых таргетных препаратов определяет необходимость четкого предсказания хемочувствительности конкретного пациента к назначаемой терапии. В связи с этим активно ведется поиск биомаркеров прогноза ответа на терапию.Цель исследования – изучение взаимосвязи между резистентностью опухолевых клеток и уровнем экспрессии CA IX (карбоангидразы IX) и VEGF A (фактора роста эндотелия сосудов А) в ex vivo культурах сарком мягких тканей.Материалы и методы. В исследование были включены ex vivo культуры сарком мягких тканей, использованы резазуриновый тест, иммуноблоттинг.Результаты. Получено 46 ex vivo образцов культур сарком мягких тканей, для которых с помощью резазуринового теста на цитотоксичность определена хемочувствительность к доксорубицину, ифосфамиду, доцетакселу, гемцитабину и их комбинациям. Проведен анализ связи экспрессии гипоксических белков VEGF A и CA IX с резистентностью к химиопрепаратам. Обнаружена корреляция уровня экспрессии CA IX в гипоксии с резистентностью клеток к ифосфамиду и его комбинации с доксорубицином. Образцы сарком мягких тканей, обладающие высоким индексом VEGF A, были резистентны к доксорубицину, доцетакселу и его комбинации с гемцитабином (p <0,05).Заключение. Полученные на ex vivo культурах данные свидетельствуют о взаимосвязи гипоксического сигналинга и резистентности сарком мягких тканей к химиотерапии

The importance of preexisting drug resistance due to overexpression of P-glycoprotein for the formation of resistance to bortezomib

Objective of the study. In our work we investigated the effect of pre-existing drug resistance by the mechanism of activation of ABC transporters – P-glycoprotein (Pgp) overexpression – on the development of resistance to the proteasome inhibitor bortezomib.Materials and methods. Cultures RPMI8226 and K562 / i-S9 (with Pgp overexpression) and their bortezomib-resistant sublines RPMI8226 / btz-6 and K562 / i-S9vlc were used as models. The methods used were MTT test, flow cytometry, Western blot and real-time polymerase chain reaction using the Human Signal Transduction Pathway Finder system.Results. The expression of the main PI3K-AKT and NF-κB signaling pathways did not change in RPMI8226 / btz-6 subline cells. However, AKT kinase expression was significantly increased and PTEN protein expression was reduced in K562 / i-S9vlc cells with Pgp-overexpression. Significant changes in gene expression (42 %) were found in RPMI8226 / btz-6 cells related to a number of main signaling pathways in the tumor cell, namely: activation of 3–4 genes in signaling pathways related to hypoxia, oxidative stress, PPAR and p53. The highest activation in these cells was found in the TGFβ signaling pathway. In resistant K562 / i-S9vlc cells, expression of only 5 genes (10 %) increased: Fas, HMOX1, CPT2, ICAM, and SOCS3. Three genes were also identified that changed in both resistant sublines: Fas, HMOX1 and CPT2. Further, we showed that in the RPMI8226 / btz-6 subline, along with changes in the expression of signal transduction genes, there is a large pool of CD138-negative cells, and in the K562 / i-S9vlc subline, the number of cells expressing CD34 increases and the number of CD13 decreases.Conclusion. We found that different signaling pathways are involved in the formation of resistance to bortezomib in the absence of Pgp expression and its overexpression. In addition, a cell line without activated resistance pathways requires more extensive rearrangements in the signal system to acquire resistance to bortezomib. However, in both cases, bortezomib leads to a change in the immunophenotype of the cells – to the appearance of dedifferentiated subpopulations

The role of АВС transporters in drug resistance to bortezomib in multiple myeloma

Background. In our work, we investigated the role of ABC transporters and the transcription factor YB-1 protein in the formation of drug resistance to the proteasome inhibitor bortezomib in multiple myeloma.Materials  and methods. We used the RPMI8226 and NCI-H929  cultures and their bortezomib-resistant sublines as models.Results. Two major ABC transporter proteins, P-glycoprotein and MRP1, are not involved in the emergence of resistance to bortezomib, moreover, bortezomib contributed to decrease of these genes expression. Expression of the MVP gene was increased only in the resistant RPMI8226/btz-6 variant, but not in H929/btz-6. The localization of the YB-1 protein, a transcription factor for the MDR1, MRP1 and MVP genes, changed only in RPMI8226/btz-6 cells, as well, it became diffuse in 20 % of the cells as compared to 7 % of the cells in the RPMI8226 parent line. The only ABC transporter gene, activated in both RPMI8226/btz-6 and H929/btz-6 sublines, was BCRP. Сross-resistance to doxorubicin is also shown for these sublines.Conclusion. Thus, the activation of ABC transporters is not a key mechanism for the formation of bortezomib drug resistance. MVP protein may play certain role, and an increase in the BCRP expression explains the emergence of resistance to doxorubicin, but not to bortezomib, since the latter is not a substrate of BCRP