大腸癌細胞におけるオキサリプラチン抵抗性の克服に向けたトリゴネリン負荷ミセルのNrf2抑制への潜在的な影響

The potential impact of trigonelline loaded micelles on Nrf2 suppression to overcome oxaliplatin resistance in colon cancer cells.

• Abbas Pirpour Tazehkand
• Roya Salehi
• Kobra Velaei
• Nasser Samadi

抄録

核内因子赤血球2関連因子2（Nrf2）は、抗酸化物質や解毒酵素の調節により化学抵抗性を促進する極めて重要な役割を担っている。トリゴネリンはコーヒーに含まれる主要なアルカロイドの一つであり、Nrf2の強力な阻害剤として最近紹介されています。本研究では、大腸がん細胞におけるオキサリプラチン抵抗性の打破に向けたNrf2阻害におけるトリゴネリンおよびトリゴネリン担持ミセルの役割を検討した。PCL-PEG-PCLおよびPLA-PCL-PEG-PCL-PLA共重合体とトリゴネリン担持ミセルを調製し、フーリエ変換赤外（FTIR）、水素核磁気共鳴（H-NMR）、炭素核磁気共鳴（C-NMR）分光法、粒子径、ゼータ電位、走査型電子顕微鏡（SEM）およびエントラップメント効率について特徴づけた。細胞の生存率およびアポトーシスは、それぞれMTTおよびフローサイトメトリーアッセイを用いて評価した。Nrf2, MRP1, NQO1, HO-1, Bax, Bcl2遺伝子の発現をqRT-PCRにより調べた。その結果、トリゴネリンを添加した3Blockミセルでは-9.06±6.94mV、トリゴネリンを添加した5Blockミセルでは-7.47±6.08mVのゼータ電位指数を示し、ミセルの形状は球形でサイズは狭く、ゼータ電位指数は-9.06±6.94mVであった。トリゴネリンによるNrf2阻害後、抗酸化応答エレメント(ARE)関連遺伝子の発現は減少し(p<0.05)、トリゴネリン担持ミセルによる影響は有意に高かった(p<0.05)。また、トリゴネリン担持ミセルは、耐性大腸癌細胞におけるオキサリプラチンのIC50値を強力に低下させた（p<0.05）。さらに、5BlockミセルはNrf2/ARE依存的にオキサリプラチン誘発アポトーシスを増加させた。以上のことから、今回の研究は、強力なNrf2阻害剤としてトリゴネリンを担持したミセルの送達が、結腸癌患者のオキサリプラチン抵抗性を克服するための有望な戦略と考えられることを示唆している。

Nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) has a pivotal role in promoting chemoresistance by regulation of antioxidants and detoxification enzymes. Trigonelline is one of the major alkaloids in raw coffee which has been recently introduced as potent inhibitor of Nrf2. This study investigated the role of trigonelline and trigonelline loaded micelles in Nrf2 inhibition to break down oxaliplatin resistance in colon cancer cells. The PCL-PEG-PCL and PLA-PCL-PEG-PCL-PLA copolymers and trigonelline loaded micelles were prepared and characterized for fourier transforms infrared (FTIR), hydrogen nuclear magnetic resonance (H-NMR), carbon nuclear magnetic resonance (C-NMR) spectroscopy, particle size, zeta potential, scanning electron microscopy (SEM) and entrapment efficiency. Cell viability and apoptosis were evaluated by using MTT and flow cytometry assays, respectively. Nrf2, MRP1, NQO1, HO-1, Bax, and Bcl2 gene expressions were examined by qRT-PCR. Our results revealed that micelles had spherical shapes with narrow sizes and zeta potential indexes of - 9.06 ± 6.94 mV for trigonelline loaded 3Block and - 7.47 ± 6.08 mV for trigonelline loaded 5Block micelles. After Nrf2 inhibition by trigonelline, antioxidant response element (ARE) related gene expressions were decreased (p < 0.05) with a significantly higher impact by trigonelline loaded micelles (p < 0.05). Trigonelline loaded micelles also strongly decreased IC50 value of oxaliplatin in resistant colon cancer cells (p < 0.05). Furthermore, trigonelline loaded 5Block micelle increased oxaliplatin-induced apoptosis in a Nrf2/ARE dependent manner. Altogether, the current study suggests that delivery of trigonelline loaded micelles as potent Nrf2 inhibitors can be considered as a promising strategy to overcome oxaliplatin resistance in colon cancer patients.