マンバルギン-2はASIC1aとの相互作用により神経膠腫細胞の細胞周期停止とアポトーシスを誘導する

Mambalgin-2 Induces Cell Cycle Arrest and Apoptosis in Glioma Cells via Interaction with ASIC1a.

• Maxim Bychkov
• Mikhail Shulepko
• Dmitry Osmakov
• Yaroslav Andreev
• Anastasia Sudarikova
• Valeria Vasileva
• Marat S Pavlyukov
• Yaroslav A Latyshev
• Alexander A Potapov
• Mikhail Kirpichnikov
• Zakhar O Shenkarev
• Ekaterina Lyukmanova

抄録

グリオーマは、グリオーマ細胞の成長および移動を促進する腫瘍微小環境の酸性化によって特徴づけられる、急速に成長し、高度に侵襲性のある脳腫瘍である。酸感受性イオンチャネル1aサブユニット（ASIC1a）を含むチャネルは、末期のグリオーマ細胞ではアミロイド感受性陽イオンの流入を仲介するが、正常なアストロサイトでは仲介しない。したがって、ASIC1aを選択的に標的化することは、神経膠腫治療の観点からの戦略となり得る。ここでは、ASIC1aはU251 MGおよびA172グリオーマ細胞では発現しているが、正常アストロサイトでは発現していないことが示された。ブラックマンバ由来のマンバルギン-2の組換えアナログは、卵母細胞およびU251 MG細胞においてASIC1aのアミロイド感受性電流を阻害したが、このチャネルに対する活性が低下した変異体では阻害しなかった。マンバルギン-2は、正常アストロサイトの増殖に影響を与えることなく、ナノモル範囲のECを用いてU251 MG細胞およびA172グリオーマ細胞の増殖を抑制した。また、マンバルギン-2変異体はグリオーマ細胞の増殖に影響を与えず、ASIC1aがマンバルギン-2の主な標的分子であることが示唆された。マンバルギン-2 は、U251 MG 細胞および A172 細胞において、細胞周期停止を誘導し、サイクリン D1 およびサイクリン依存性キナーゼ（CDK）のリン酸化を阻害し、アポトーシスを引き起こした。さらに、マンバルギン-2は、神経膠芽腫患者の低パサージュ初代細胞の増殖を抑制しました。以上のことから、マンバルギン-2 は神経膠腫治療の新薬開発に有用なヒット化合物であることが示唆されました。

Gliomas are fast growing and highly invasive brain tumors, characterized by tumor microenvironment acidification that drives glioma cell growth and migration. Channels containing Acid-sensing Ion Channel 1a subunit (ASIC1a) mediate amiloride-sensitive cation influx in late stage glioma cells, but not in normal astrocytes. Thus, selective targeting of ASIC1a can be a perspective strategy for glioma treatment. Here, ASIC1a expression in U251 MG and A172 glioma cells, but not in normal astrocytes, was demonstrated. Recombinant analog of mambalgin-2 from black mamba inhibited amiloride-sensitive currents at ASIC1a both in oocytes and in U251 MG cells, while its mutants with impaired activity towards this channel did not. Mambalgin-2 inhibited U251 MG and A172 glioma cells growth with EC in the nanomolar range without affecting the proliferation of normal astrocytes. Notably, mambalgin-2 mutants did not affect glioma cell proliferation, pointing on ASIC1a as the main molecular target of mambalgin-2 in U251 MG and A172 cells. Mambalgin-2 induced a cell cycle arrest, inhibited Cyclin D1 and cyclin-dependent kinases (CDK) phosphorylation and caused apoptosis in U251 MG and A172 cells. Moreover, mambalgin-2 inhibited the growth of low-passage primary cells from a patient with glioblastoma. Altogether, our data point to mambalgin-2 as a useful hit for the development of new drugs for glioma treatment.