Молекулярная биология, 2021, T. 55, № 6, стр. 1011-1020

Сыворотки мышей, иммунизированных металлопротеиназой MT1-MMP, снижают миграционный потенциал клеток рака поджелудочной железы

Н. А. Митькин a*, А. С. Устюгова a, А. Н. Уварова a, К. А. Румянцев b, К. В. Корнеев a, В. В. Павшинцев c

a Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук
119991 Москва, Россия

b Московский клинический научный центр им. А.С. Логинова Департамента здравоохранения г. Москвы
111123 Москва, Россия

c ООО “НИИ Митоинженерии МГУ”
119192 Москва, Россия

* E-mail: mitkin.n.a@gmail.com

Поступила в редакцию 18.03.2021
После доработки 05.05.2021
Принята к публикации 13.05.2021

Аннотация

Экспрессия матриксных металлопротеиназ, в частности MT1-MMP, повышена в клетках рака поджелудочной железы (РПЖ), что ассоциировано с усилением способности опухоли к пролиферации, инвазии и миграции. MT1-MMP в настоящий момент рассматривается в качестве перспективной мишени для медикаментозной терапии РПЖ. Однако использование ингибиторов и терапевтических антител к MT1-MMP ограничено узкими временными рамками: эффективность их действия достигает максимума только на ранней бессимптомной стадии заболевания. Эта проблема может быть решена методом активной иммунизации собственными MMP на стадии обнаружения первичной опухоли. В этом случае терапевтический эффект могут оказывать MMP-специфичные антитела, продукция которых возобновляется при появлении рецидивов. В результате проведенного исследования подобран оптимальный режим активной иммунизации фрагментами MT1-MMP, позволяющий получать высокий титр специфичных антител, блокирующих ферментативную активность этой ММР в сыворотке крови мышей линии C57BL/6. Полученные антисыворотки снижают миграцию клеток PANC-02 (РПЖ мышей) через коллагеновый матрикс, а также ингибируют активацию основных индукторов эпителиально-мезенхимального перехода: TGF-β и MMP-2. В перспективе результаты, полученные в ходе исследования, могут быть использованы при разработке препаратов для иммунотерапии РПЖ, а предлагаемый подход ‒ для дизайна противоопухолевых препаратов пролонгированного действия.

Ключевые слова: матриксные металлопротеиназы, MT1-MMP, пептиды, иммунизация, антисыворотки, рак поджелудочной железы, TGF-β, эпителиально-мезенхимальный переход, мыши, PANC-02

Список литературы

  1. Seicean A., Petrusel L., Seicean R. (2015) New targeted therapies in pancreatic cancer. World J. Gastroenterol. 21, 6127‒6145.

  2. Oberstein P.E., Olive K.P. (2013) Pancreatic cancer: why is it so hard to treat? Therap. Adv. Gastroenterol. 6(4), 321–337.

  3. Oberstein P.E., Saif M.W. (2011) First-line treatment for advanced pancreatic cancer. JOP. J. Pancreas. 12, 96–100.

  4. Lee J., Ahn S., Cho I.K., Lee J., Kim J., Hwang J.-H. (2018) Management of recurrent pancreatic cancer after surgical resection: a protocol for systematic review, evidence mapping and meta-analysis. BMJ Open. 8, e017249.

  5. Xu J.-B., Jiang B., Chen Y., Qi F.-Z., Zhang J.-H., Yuan H. (2017) Optimal adjuvant chemotherapy for resected pancreatic adenocarcinoma: a systematic review and network meta-analysis. Oncotarget. 8(46), 81419‒81429.

  6. Oettle H., Post S., Neuhaus P., Gellert K., Langrehr J., Ridwelski K., Schramm H., Fahlke J., Zuelke C., Burkart C. (2007) Adjuvant chemotherapy with gemci-tabine vs observation in patients undergoing curative-intent resection of pancreatic cancer: a randomized controlled trial. JAMA. 297(3), 267–277.

  7. Fields G.B. (2015) New strategies for targeting matrix metalloproteinases. Matrix Biol. 44, 239–246.

  8. Knapinska A.M., Estrada C.-A., Fields G.B. (2017) The roles of matrix metalloproteinases in pancreatic cancer. Prog. Mol. Biol. Transl. Sci. 148, 339–354.

  9. Roy R., Yang J., Moses M.A. (2009) Matrix metalloproteinases as novel biomarkers and potential therapeutic targets in human cancer. J. Clin. Oncol. 27(31), 5287‒5297.

  10. Vihinen P., Kähäri V. (2002) Matrix metalloproteinases in cancer: prognostic markers and therapeutic targets. Int. J. Cancer 99, 157–166.

  11. Nguyen H.-L., Kadam P., Helkin A., Cao K., Wu S., Samara G.J., Zhang Q., Zucker S., Cao J. (2016) MT1-MMP activation of TGF-β signaling enables intercellular activation of an epithelial-mesenchymal transition program in cancer. Curr. Cancer Drug Targets. 16, 618–630.

  12. Gialeli C., Theocharis A.D., Karamanos N.K. (2011) Roles of matrix metalloproteinases in cancer progression and their pharmacological targeting. FEBS J. 278, 16–27.

  13. Shields M.A., Dangi-Garimella S., Krantz S.B., Bentrem D.J., Munshi H.G. (2011) Pancreatic cancer cells respond to type I collagen by inducing Snail expression to promote membrane type 1 matrix metalloproteinase-dependent collagen invasion. J. Biol. Chem. 286, 10495–10504.

  14. Dangi-Garimella S., Strouch M.J., Grippo P.J., Bentrem D.J., Munshi H.G. (2011) Collagen regulation of let-7 in pancreatic cancer involves TGF-β1-mediated membrane type 1-matrix metalloproteinase expression. Oncogene. 30, 1002–1008.

  15. Ellenrieder V., Alber B., Lacher U., Hendler S.F., Menke A., Boeck W., Wagner M., Wilda M., Friess H., Büchler M. (2000) Role of MT-MMPs and MMP-2 in pancreatic cancer progression. Int. J. Cancer. 85, 14–20.

  16. Pahwa S., Stawikowski M.J., Fields G.B. (2014) Monitoring and inhibiting MT1-MMP during cancer initiation and progression. Cancers (Basel). 6, 416–435.

  17. Grünwald B., Vandooren J., Gerg M., Ahomaa K., Hunger A., Berchtold S., Akbareian S., Schaten S., Knolle P., Edwards D.R. (2016) Systemic ablation of MMP-9 triggers invasive growth and metastasis of pancreatic cancer via deregulation of IL6 expression in the bone marrow. Mol. Cancer Res. 14, 1147–1158.

  18. Bloomston M., Zervos E.E., Rosemurgy A.S. (2002) Matrix metalloproteinases and their role in pancreatic cancer: a review of preclinical studies and clinical trials. Ann. Surg. Oncol. 9, 668–674.

  19. Winer A., Adams S., Mignatti P. (2018) Matrix metalloproteinase inhibitors in cancer therapy: turning past failures into future successes. Mol. Cancer Ther. 17, 1147–1155.

  20. Cathcart J., Pulkoski-Gross A., Cao J. (2015) Targeting matrix metalloproteinases in cancer: bringing new life to old ideas. Genes Dis. 2, 26–34.

  21. Winer A., Janosky M., Harrison B., Zhong J., Moussai D., Siyah P., Schatz-Siemers N., Zeng J., Adams S., Mig-natti P. (2016) Inhibition of breast cancer metastasis by presurgical treatment with an oral matrix metalloproteinase inhibitor: a preclinical proof-of-principle study. Mol. Cancer Ther. 15, 2370–2377.

  22. Udi Y., Grossman M., Solomonov I., Dym O., Rozenberg H., Moreno V., Cuniasse P., Dive V., Arroyo A.G., Sagi I. (2015) Inhibition mechanism of membrane metalloprotease by an exosite-swiveling conformational antibody. Structure. 23, 104–115.

  23. Shiryaev S.A., Remacle A.G., Golubkov V.S., Ingvar-sen S., Porse A., Behrendt N., Cieplak P., Strongin A.Y. (2013) A monoclonal antibody interferes with TIMP-2 binding and incapacitates the MMP-2-activating function of multifunctional, pro-tumorigenic MMP-14/ MT1–MMP. Oncogenesis. 2, e80–e80.

  24. Liu T.-T., Wu Y., Niu T. (2018) Human DKK1 and human HSP70 fusion DNA vaccine induces an effective anti-tumor efficacy in murine multiple myeloma. Oncotarget. 9(1), 178‒191.

  25. Korneev K.V., Sviriaeva E.N., Mitkin N.A., Gorbacheva A.M., Uvarova A.N., Ustiugova A.S., Polanovsky O.L., Kulakovskiy I.V., Afanasyeva M.A., Schwartz A.M., Kuprash D.V. (2020) Minor C allele of the SNP rs7873784 associated with rheumatoid arthritis and type-2 diabetes mellitus binds PU.1 and enhances TLR4 expression. Biochim. Biophys. Acta Mol. Basis Dis. 1866(3), 165626.

  26. Митькин Н.А., Корнеев К.В., Горбачева А.М., Купраш Д.В. (2019) Сравнение эффективности связывания факторов транскрипции с аллельными вариантами регуляторных участков генов человека методами иммунопреципитации и ПЦР в реальном времени. Мол. биология. 53, 393–401.

  27. Mitkin N.A., Muratova A.M., Sharonov G. V., Kor-neev K.V., Sviriaeva E.N., Mazurov D., Schwartz A.M., Kuprash D.V. (2017) p63 and p73 repress CXCR5 chemokine receptor gene expression in p53-deficient MCF-7 breast cancer cells during genotoxic stress. Biochim. Biophys. Acta Gene Regul. Mech. 1860, 1169–1178.

  28. Mitkin N.A., Hook C.D., Schwartz A.M., Biswas S., Kochetkov D.V., Muratova A.M., Afanasyeva M.A., Kravchenko J.E., Bhattacharyya A., Kuprash D.V. (2015) P53-dependent expression of CXCR5 chemo-kine receptor in MCF-7 breast cancer cells. Sci. Rep. 5, 1–9.

  29. Yang B., Jeang J., Yang A., Wu T.C., Hung C.-F. (2014) DNA vaccine for cancer immunotherapy. Hum. Vaccin. Immunother. 10, 3153–3164.

  30. Slapak E.J., Duitman J., Tekin C., Bijlsma M.F., Spek C.A. (2020) Matrix metalloproteases in pancreatic ductal adenocarcinoma: key drivers of disease progression? Biology (Basel). 9(4), 80.

  31. Senovilla L., Vacchelli E., Garcia P., Eggermont A., Fridman W.H., Galon J., Zitvogel L., Kroemer G., Galluzzi L. (2013) Trial watch: DNA vaccines for cancer therapy. Oncoimmunology. 2(4), e23803.

  32. Ponomarenko D.M., Klimova I.D., Chapygina Y.A., Dvornichenko V.V., Zhukova N.V., Orlova R.V., Manikhas G.M., Zyryanov A.V., Burkhanova L.A., Badrtdinova I.I. (2017) Safety and efficacy of p62 DNA vaccine ELENAGEN in a first-in-human trial in patients with advanced solid tumors. Oncotarget. 8(32), 53730‒53739.

  33. Cappellano G., Woldetsadik A.D., Orilieri E., Shivakumar Y., Rizzi M., Carniato F., Gigliotti C.L., Boggio E., Clemente N., Comi C. (2014) Subcutaneous inverse vaccination with PLGA particles loaded with a MOG peptide and IL-10 decreases the severity of experimental autoimmune encephalomyelitis. Vaccine. 32, 5681–5689.

  34. Jia T., Pan Y., Li J., Wang L. (2013) Strategies for active TNF-α vaccination in rheumatoid arthritis treatment. Vaccine. 31, 4063–4068.

  35. Durez P., Vandepapeliere P., Miranda P., Toncheva A., Berman A., Kehler T., Mociran E., Fautrel B., Mariette X., Dhellin O. (2014) Therapeutic vaccination with TNF-Kinoid in TNF antagonist-resistant rheumatoid arthritis: a phase II randomized, controlled clinical trial. PLoS One. 9(12), e113465.

  36. Pavshintsev V.V., Mitkin N.A., Frolova O.Y., Kushnir E.A., Averina O.A., Lovat M.L. (2017) Individual roles of brain and serum alcohol dehydrogenase isoforms in regulation of alcohol consumption in SPF Wistar rats. Physiol. Behav. 179, 458–466.

  37. Mitkin N.A., Anokhin P.K., Belopolskaya M.V., Frolova O.Y., Kushnir E.A., Lovat M.L., Pavshintsev V.V. (2020) Active immunization against serum alcohol dehydrogenase normalizes brain dopamine metabolism disturbed during chronic alcohol consumption. Alcohol. 83, 17–28.

  38. Guo C., Manjili M.H., Subjeck J.R., Sarkar D., Fisher P.B., Wang X.-Y. (2013) Therapeutic cancer vaccines: past, present, and future. Adv. Cancer Res. 119, 421–475.

  39. Vadalà M., Poddighe D., Laurino C., Palmieri B. (2017) Vaccination and autoimmune diseases: is prevention of adverse health effects on the horizon? EPMA J. 8, 295–311.

  40. Nicholas D., Odumosu O., Langridge W.H.R. (2011) Autoantigen based vaccines for type 1 diabetes. Discov. Med. 11(59), 293‒301.

  41. Zucker S., Pei D., Cao J., Lopez-Otin C. (2003) Membrane type-matrix metalloproteinases (MT-MMP). Curr. Top. Dev. Biol. 54, 1‒74.

  42. Banerji U., Cook N., Evans T.R.J., Moreno Candilejo I., Roxburgh P., Kelly C.L.S., Sabaratnam N., Passi R., Leslie S., Katugampola S. (2018) A cancer кesearch UK phase I/IIa trial of BT1718 (a first in class bicycle drug conjugate) given intravenously in patients with advanced solid tumours. J. Clin. Oncol. 36(15_suppl), 2610. https://doi.org/10.1200/JCO.2018.36.15_suppl.TPS2610

Дополнительные материалы отсутствуют.