Μεταβονομική μελέτη κυτταρικών σειρών διαφόρων τύπων καρκίνου και καρκινικών ιστών
Authors: Παπαχριστοδούλου Αναστασία 
Published: September 2021

Ο καρκίνος τις τελευταίες δεκαετίες αποτελεί μία από τις βασικές αιτίες θανάτου για τον παγκόσμιο πληθυσμό, με τους συχνότερα εμφανιζόμενους τύπους τον καρκίνο του πνεύμονα, του προστάτη, και του παχέος εντέρου στους άνδρες, και στις γυναίκες τον καρκίνο του μαστού, του παχέος εντέρου και του τραχήλου της μήτρας. Η αδριαμυκίνη ανήκει στη γενική κατηγορία των ανθρακυκλινών και αποτελεί αντινεοπλασματικό παράγοντα, ο οποίος συνδέεται με μη ομοιοπολικό τρόπο με το DNA. Παρουσιάζει μεγάλο θεραπευτικό εύρος γι’ αυτό χρησιμοποιείται ευρέως ως χημειοθεραπευτικό για περισσότερα από 30 χρόνια, τόσο μόνη της, όσο και σε σχήματα συγχορήγησης με άλλους αντινεοπλασματικούς παράγοντες στη θεραπεία του καρκίνου του μαστού, των ωοθηκών, του παγκρέατος, του προστάτη, στο οστεοσάρκωμα και σε πλήθος άλλων. Παρά τη δυναμική της στην καταστροφή των καρκινικών κυττάρων, η αδριαμυκίνη δεν εμφανίζει εκλεκτικότητα στη δράση της, με συνέπεια τον περιορισμό στην χρήση της εξαιτίας των ανεπιθύμητων παρενεργειών, με κυριότερες την καρδιοτοξικότητα και την χημειοανθεκτικότητα. Προηγούμενες εργασίες που έχουν πραγματοποιηθεί στο εργαστήριο έχουν αναδείξει την ευεργετική δράση της συγχορήγησης της αδριαμυκίνης με ένα φυσικό προϊόν προερχόμενο από την ελιά, την ολευρωπεΐνη, που μπορεί να βελτιώσει την κατάσταση του μυοκαρδιακού ιστού σε φυσιολογικά πειραματόζωα. Στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής μελετήθηκε η επίδραση της αδριαμυκίνης και η συγχορήγησή της με το αντιοξειδωτικό φυσικό προϊόν ολευρωπεΐνη σε καρκινικές κυτταρικές σειρές και σε πειραματόζωα με καρκίνο. Σε κυτταρικό επίπεδο μελετήθηκαν οι κυτταρικές σειρές προστατικού αδενοκαρκινώματος PC-3 και οστεοσαρκώματος οστεοβλαστικού φαινοτύπου MG-63. Ως μοντέλα πειραματοζώων χρησιμοποιήθηκαν μύες με πλήρες ανοσοποιητικό σύστημα στους οποίους πραγματοποιήθηκε ενοφθαλμισμός με συγγενικές καρκινικές κυτταρικές σειρές μελανώματος (B16.F1) και παχέος εντέρου (CT-26). Οι μελέτες κυτταροτοξικότητας MTT στα καρκινικά κύτταρα PC-3 και MG-63, έδειξαν ότι η συγχορήγηση αδριαμυκίνης και ολευρωπεΐνης εμφανίζει ανασταλτική δράση σε σχέση με τη μονοχορήγηση της αδριαμυκίνης. Η μελέτη του κυτταρικού κύκλου έδειξε ότι και στις δύο κυτταρικές σειρές, τόσο η αδριαμυκίνη, όσο και η συγχορήγηση οδηγούν σε συσσώρευση των κυττάρων στη φάση G2/M του κύκλου. O μηχανισμός αυτοφαγίας στην κυτταρική σειρά MG-63 ελέγχθηκε μέσω της ποσοτικοποίησης των επιπέδων έκφρασης των πρωτεϊνών p62 και NBR1. Αξιόλογη διαφοροποίηση ως προς το δείγμα ελέγχου παρατηρήθηκε μόνο για την πρωτεΐνη p62 για τις επιδράσεις αδριαμυκίνη, ολευρωπεΐνη και συγχορήγηση. Η επίδραση της συγχορήγησης αδριαμυκίνης και ολευρωπεΐνης διερευνήθηκε επίσης με τη βοηθεια της μεταβονομικής βασισμένης στη φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR). Έγινε στατιστική μελέτη και σύγκριση των μεταβολικών αποτυπωμάτων των καρκινικών κυτταρικών σειρών PC-3 και MG-63 αλλά και των ιστών καρκινικών όγκων, ήπατος, νεφρών και καρδιάς μη ανοσοκατεσταλμένων μυών, μοντέλων xenografts μελανώματος (B16.F1) και καρκίνου παχέος εντέρου (CT-26). Με τη βοήθεια της μεταβονομικής διερευνήθηκε η επίδραση γονιδιακής τροποποίησης κυτταρικής σειράς καρκίνου του μαστού που υπερεκφράζει την πρωτεΐνη myc. Η τροποποίηση έγινε στο εξόνιο 20 του γονιδίου της myc και η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε όγκους που αναπτύχθηκαν σε μοντέλα xenografts από τις δύο κυτταρικές σειρές, αλλά και σε κυτταρικές σειρές που αναπτύχθηκαν από τους καρκινικούς όγκους. Η χημειοανθεκτικότητα έναντι της αδριαμυκίνης διερευνήθηκε με τη βοήθεια της μεταβονομικής σε δύο κυτταρικές σειρές οστεοσαρκώματος: την κυτταρική σειρά U2OS με δύο χημειοανθεκτικές σειρές και την κυτταρική σειρά KHOS για την οποία έχουν αναπτυχθεί τρεις χημειοανθεκτικές σειρές. Από το σύνολο των αναλύσεων της μεταβονομικής, προέκυψε μία κοινή ομάδα μεταβολιτών, οι οποίοι εμφανίζονται στις καρκινικές κυτταρικές σειρές και στους ιστούς που απομονώθηκαν και αναλύθηκαν και φαίνεται να διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην έναρξη και την εξέλιξη του καρκίνου με πιο χαρακτηριστικούς τη γλουταμίνη, το γλουταμικό οξύ και τη Ν-Ακετυλογλουκοζαμίνη της διφωσφορικής ουριδίνης (UDP-N-Acetylglucosamine). Το τελευταίο είναι το πιο ενδιαφέρον στη μελέτη μας, καθώς σχετίζεται με το βιοσυνθετικό μονοπάτι της εξοζαμίνης. Στην περίπτωση της κυτταρικής σειράς PC-3 με τη βοήθεια της τεχνικής της ανοσοαποτύπωσης πρωτεϊνών κατά Western, προσδιορίστηκε το σύνολο των γλυκοζυλιωμένων πρωτεϊνών. Οι διαφορετικές επιδράσεις στα κύτταρα τροποποιούν τις γλυκοζυλιωμένες πρωτεΐνες, γεγονός που επιβεβαιώνει τη συσχέτιση με το μονοπάτι της βιοσύνθεσης της εξοζαμίνης (HBP pathway). Οι διαφοροποιήσεις που εμφανίζονται στα επίπεδα του μεταβολίτη UDP-N-Acetylglucosamine σε αρκετές από τις κυτταρικές σειρές και τους ιστούς που αναλύθηκαν είναι πολύ ενδιαφέρουσες και χρήζουν περαιτέρω έρευνας.