Wpływ genetycznego i farmakologicznego zahamowania oksygenazy hemowej w ludzkiej linii nowotworu prostaty DU-145

Abstract

Rak prostaty jest jednym z najczęściej występujących nowotworów wśród mężczyzn. Obecnie znane terapie nie są wystarczająco efektywne, szczególnie w przypadku zaawansowanych stadiów nowotworu, dlatego potrzebne są nowe strategie leczenia. Oksygenaza hemowa-1 (HO-1), cytoprotekcyjny, antyapoptotycznyi przeciwzapalny enzym, wykazuje nadekspresję w wielu typach nowotworów, dlatego sugeruje się, że może być potencjalnym celem dla terapii przeciwnowotworowych. Celem tej pracy była ocena wpływu genetycznego i farmakologicznego zahamowania HO na żywotność, potencjał klonogenny i wrażliwość na chemioterapię komórek linii ludzkiego nowotworu prostaty DU-145. Ponieważ obecnie znane inhibitory aktywności HO mają pewne wady, które zwykle wykluczają ich zastosowanie w celach klinicznych, naszym celem była ocena efektywności nowej klasy inhibitorów Na początku potwierdziliśmy ich hamujący efekt na aktywność oksygenazy, który był nawet wyższy niż w przypadku obecnie znanych inhibitorów – protoporfiryny cynowej (SnPP) i pochodnej imidazolowej QC-308. Ponadto, zastosowanie zarówno nowych, jak i komercjalnie dostępnych inhibitorów HO skutkowało obniżonym potencjałem klonogennym i silniejszym efektem cytotoksycznym znanego chemioterapeutyka: doksorubicyny. Dodatkowo, wstępne badania in vivo potwierdziły skuteczność testowanych związków w hamowaniu aktywności HO w wątrobach myszy.Jednakże, genetyczne zahamowanie zarówno HO-1, jak i konstytutywnej izoformy HO-2 lub obu enzymówjednocześnie,z użyciem swoistych shRNA nie powtórzyło w pełni wyników uzyskanych po zastosowaniu chemicznych inhibitorów w linii komórkowej DU-145. Podsumowując, wykazaliśmy efektywność nowych inhibitorów HO zarówno w badaniach in vitro, jak i in vivo, jednak ich efekt może być zależny nie tylko od zahamowania HO-1. Wyniki przeprowadzonych badań sugerują, że nowa klasa inhibitorów HO, może być w przyszłości rozpatrywana jako potencjalna strategia leczenia nowotworów prostaty, jednakże poznanie dokładnego mechanizmu wymaga dalszych badań.Prostate cancer is one of the most frequent types of cancers occurring in men. As currently known therapies are not effective enough, especially in advanced cancer stages, new treatment strategies are needed. Heme oxygenase-1 (HO-1), a cytoprotective, anti-apoptotic, and anti-inflammatory enzyme is overexpressed in many types of tumors, therefore it may be proposed as a potential target for anticancer treatment. The purpose of this work was to validate a role of genetic and pharmacological inhibition of HO on viability, clonogenic potential and sensitivity to chemotherapy in DU-145 human prostate cancer cell line.As already known HO activity inhibitors have some disadvantages, which usually exclude their usage from clinical applications, we aimed to validate an effectiveness of novel class of inhibitors. In the beginning we confirmed their inhibitory effect on HO activity, which was even higher than in case of already known inhibitors – tin protoporphyrin (SnPP) and imidazole-based derivative QC-308. Moreover, both new and commercially available HO inhibitors diminished clonogenic potential and enhanced cytotoxic effect of known chemotherapeutic agent - doxorubicin. Additionally, preliminary in vivo study showed also effectiveness of tested compounds to inhibit HO activity in mouse livers. However, genetic inhibition of HO-1 as well as constitutive isoform HO-2 or both enzymes simultaneously with a use of specific shRNA did not fullyreplicate the results obtained with chemical inhibitors in DU-145 cell line.In conclusion, we have demonstrated the effectiveness of novel HO inhibitors both in vitro and in vivo, however, their effect might be dependent not only on HO-1 inhibition. In summary, the novel class of HO inhibitors may be in future considered as a potential anticancer treatment in prostate cancer, however the exact mechanism of their action needs further investigation