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癌細胞におけるMOAP-1, Bax, RASSF1Aの三位一体発現は、MOAP-1のBH3Lドメインを必要とする化学増感を促進する
Tricistronic expression of MOAP-1, Bax and RASSF1A in cancer cells enhances chemo-sensitization that requires BH3L domain of MOAP-1.
PMID: 32377840 DOI: 10.1007/s00432-020-03231-9.
抄録
目的:
アポトーシスには重要であるが、MOAP-1(Modulator of Apoptosis 1)、RASSF1A(RAS association domain family 1A)、Bax(Bcl-2 associated X protein)が関与するシグナル伝達経路は、遺伝子変異やDNAハイパーメチル化と関連したメカニズムにより、多くの種類のヒト癌において機能不全に陥っている可能性がある。本研究の目的は、MOAP-1、Bax、RASSF1A(MBR)を介した生理的に関連するシグナル伝達経路を癌細胞や化学療法剤耐性癌細胞に発生させることの潜在的な影響を評価することである。
PURPOSE: Although important for apoptosis, the signaling pathway involving MOAP-1(Modulator of Apoptosis 1), RASSF1A (RAS association domain family 1A), and Bax (Bcl-2 associated X protein) is likely to be dysfunctional in many types of human cancers due to mechanisms associated with gene mutation and DNA hyper-methylation. The purpose of the present study was to assess the potential impact of generating physiologically relevant signaling pathway mediated by MOAP-1, Bax, and RASSF1A (MBR) in cancer cells and chemo-drug resistant cancer cells.
方法:
MOAP-1、Bax、およびRASSF1A（MBR）またはその変異体であるMOAP-1∆をコードする三色発現コンストラクト。BH3L, Bax, RASSF1A (MBRX)をIRES (Internal Ribosome Entry Site)ベースの三色発現ベクターで発現させ、MCF-7, MCF-7-CR (シスプラチン耐性)およびトリプルネガティブ乳癌細胞BMET05を含むヒト乳癌細胞でin vitroおよびin vivoモデルを用いた機能解析を行った。
METHODS: The tricistronic expression construct that encodes MOAP-1, Bax, and RASSF1A (MBR) or its mutant, MOAP-1∆BH3L, Bax and RASSF1A (MBRX) was expressed from an IRES (Internal Ribosome Entry Site)-based tricistronic expression vector in human breast cancer cells, including MCF-7, MCF-7-CR (cisplatin resistant) and triple negative breast cancer cells, BMET05, for functional characterization through in vitro and in vivo models.
結果:
その結果、MBRの一過性発現は、細胞生存率の低下、核縮合、Annexin-V陽性染色など、用量依存的なアポトーシスシグナル伝達と化学物質感受性の増強を強力に促進したが、MCF-7細胞でMBRを安定的に発現させると、MBR安定クローンの数は86%減少し、安定クローンは強固な化学物質感受性を示した。一方、MBRX安定クローンは化学薬剤耐性を示したが、MOAP-1ΔBH3Lを一過性に過剰発現させたMBRはアポトーシス活性を抑制した。さらに、MBR安定クローンから得られたスフェロイドは、化学感受性とアポトーシス活性が向上していた。マウスの異種移植モデルでは、MBR安定クローン由来の腫瘍は、アポトーシス活性の増加に伴う腫瘍の成長遅延が比較的高いレベルで見られ、腫瘍の重量と体積の両方が減少した。
RESULTS: Transient expression of MBR potently promoted dose-dependent apoptotic signaling and chemo-sensitization in the cancer cells, as evidenced by loss of cell viability, nuclei condensation and Annexin-V positive staining while stable expression of MBR in MCF-7 cells significantly reduced the number of MBR stable clone by 86% and the stable clone exhibited robust chemo-drug sensitivity. In contrast, MBRX stable clone exhibited chemo-drug resistance while transiently over-expressed MOAP-1ΔBH3L inhibited the apoptotic activity of MBR. Moreover, the spheroids derived from the MBR stable clone displayed enhanced chemo-sensitivity and apoptotic activity. In mouse xenograft model, the tumors derived from MBR stable clone showed relatively high level of tumor growth retardation associated with the increase in apoptotic activity, leading to the decreases in both tumor weight and volume.
結論:
癌細胞における MBR の発現は、MOAP-1 の BH3L ドメインを必要とする化学増感作用により、アポトーシス細胞死を誘導する。動物モデルでは、MBR の発現は腫瘍の増殖を有意に減少させることから、MBR は強力なアポトーシス増感剤であり、がん治療に有益な可能性があることが示唆された。
CONCLUSIONS: Expression of MBR in cancer cells induces apoptotic cell death with enhanced chemo-sensitization requiring the BH3L domain of MOAP-1. In animal model, the expression of MBR significantly reduces the growth of tumors, suggesting that MBR is a potent apoptotic sensitizer with potential therapeutic benefits for cancer treatment.