Regulace smrti nádorových buněk tlustého střeva a prostaty, kombinovaná terapie jako účinná strategie pro eliminaci nádorových buněk (TRAIL + chemoterapie) RNDr. Alena Hyršlová Vaculová, Ph.D. Oddělení cytokinetiky Biofyzikální ústav AV ČR, v.v.i. Brno ApoptózaApoptóza geneticky kontrolovaný komplexní proces programovanégeneticky kontrolovaný komplexní proces programované buněčné smrti, cílenábuněčné smrti, cílená sebedestrukcesebedestrukce buňkybuňky obrovský význam ve vývoji a udrženíobrovský význam ve vývoji a udržení homeostázahomeostáza mnohobuněčného organismumnohobuněčného organismu Eliminace nepotřebných, poškozených, nebezpečných, mutovaných či jinak pozměněných buněk za účelem udržení homeostázy mnohobuněčného organismu Hyršlová Vaculová A., 2013 Hlavní morfologické znaky apoptózy • bobtnání cytoplazmatické membrány, integrita membrány není porušena • zmenšení velikosti buňky • kondenzace a specifická fragmentace jaderného chromatinu • udržení integrity intracelulárních organel • formace tzv. apoptotických bodies Hyršlová Vaculová A., 2013http://en.wikipedia.org/wiki/Apoptosis • Aktivace specifických enzymů – Proteázy – kaspázy, štěpení strukturně a funkčně důležitých proteinů v buňce – Nukleázy- specifická fragmentace jaderné DNA • Aktivace/relokalizace specifických proteinových regulačních molekul • Nutné dodání energie ve formě ATP • Změny symetrie membrán Hlavní biochemické znaky apoptózy Hyršlová Vaculová A., 2013 Apoptóza versus proliferace • Pro udržení homeostázy organismu je nutná dokonalá rovnováha mezi procesy proliferace a apoptózy • Porušení této rovnováhy má dalekosáhlé důsledky, které se odrazí na zdraví organismu • Obzvláště nutné pro intenzívné proliferující tkáně (krev, střevo…) Hyršlová Vaculová A., 2013 (Walensky, 2006) Deregulated cell death pathways disrupt the balance, resulting in diseases of premature cell loss or excessive cell survival Hyršlová Vaculová A., 2013 Apoptóza a nádorová onemocnění • Charakteristický znak nádorových buněk deregulace apoptózy – omezení spontánní apoptózy, rezistence k působení induktorů apoptózy („chybný apoptotický program“) • Nádorová onemocnění – nejvíce zkoumaný typ onemocnění v souvislosti s defekty apoptózy • Strategie protinádorová terapie - cílené spuštění apoptózy, eliminace nádorových buněk, bez poškození okolní zdravé tkáně organismu Hyršlová Vaculová A., 2013 Cell death research field (Melino, Vaux, 2010) PubMed – papers: Apoptosis – cca 250 000 Apoptosis and cancer – cca 100 000 Protinádorová terapie • Hlavní problémy současné protinádorové terapie: – Omezená selektivita, výrazné poškození zdravých tkání organismu – Rezistence nádorových buněk Využití selektivních induktorů vnější apoptotické dráhy – velmi slibné, hlavní kandidát – TRAIL Hyršlová Vaculová A., 2013 Aplikace TRAILu – atraktivní biologický cílený přístup v protinádorové terapii Výhodné vlastnosti – selektivita pro nádorové buňky, nízká toxicita pro zdravé buňky organismu, ale: Poslední dobou se ukazuje, že řada nádorových buněk je rezistentní k apoptóze indukované TRAILem popis signálních drah TRAILu je proto velmi důležitý pro pochopení mechanismu působení a pro správné zacílení protinádorové terapie Hyršlová Vaculová A., 2013 Chemoterapeutické látky na bázi platiny – platinová cytostatika úspěšně používána při léčbě nádorových onemocnění více než 30 let, mechanismus jejich biochemického účinku je však stále ne zcela objasněn • Cisplatina, oxaliplatina, karboplatina, nové deriváty… – Většina těchto látek působí převážně na buňky, které rostou a dělí se, což však nejsou jen buňky nádoru, ale i buňky zdravých tkání • Řada nežádoucích vedlejších účinků • Omezení selektivita Mechanismus působení – poškození DNA i jiných struktur buňky, aktivace signálních drah buněčné smrti… Hyršlová Vaculová A., 2013 V řadě případů se však ukazuje, že monoterapie využívající TRAIL je nedostačující – velká šance ve využití kombinované terapie – TRAIL + chemoterapeutické látky Hyršlová Vaculová A., 2013 (Calvino-Fernández et al., 2010) Dvě hlavní dráhy aktivace kaspáz a spuštění apoptózy Bcl-2 family proteins Hyršlová Vaculová A., 2013 TRAIL Chemotherapeutic drugs Apoptóza vs. léčba nádorového onemocnění • Možnost spustit apoptózu nádorové buňky je základní podmínkou úspěšné protinádorové terapie • Řada nádorových buněk je však vůči apoptóze rezistentní • Je nutné objasnit mechanismy rezistence a překonat ji – nová léčiva, kombinovaná terapie Hyršlová Vaculová A., 2013 Cílené spuštění apoptózy efektivní a klíčová strategie protinádorové terapie Hyršlová Vaculová A., 2013 Používané metody • Metody buněčné a molekulární biologie, biochemie a analytické cytometrie – Speciální kultivace buněčných linií – Průtoková cytometrie – Fluorescenční, konfokální mikroskopie – Elektroforéza, western bloting – Buněčné transfekce, siRNA, overexpresní studie – Biochemické testy – PCR, reportérové vektory… – A mnohé další…. Hyršlová Vaculová A., 2013 Význam našeho studia • Snaha pochopit a popsat molekulární mechanismy, které jsou zodpovědné za rezistenci nádorových buněk k apoptóze a používané chemoterapii • Najít nové účinné látky, které by zcitlivěly nádorové buňky a apoptóze • Popsat mechanismus působení těchto látek a otestovat jejich účinky na buňkách nádorových a normálních • Využít výhod kombinované terapie a popsat její efekty s ohledem na úspěšnou aplikaci v protinádorové terapii Hyršlová Vaculová A., 2013 Děkuji za pozornost! Vaše dotazy, připomínky a zájem o spolupráci směřujte na adresu: RNDr. Alena Hyršlová Vaculová, Ph.D. vaculova@ibp.cz Hyršlová Vaculová A., 2013