Ген – MGMT – кодирует фермент метилгуанин-метилтрансферазу, удаляющий мутагенные и цитотоксические алкильные аддукты из молекул ядерной ДНК. Опухоли, в которых не экспрессируется MGMT, характеризуются повышенной частотой точечных мутаций в генах, кодирующих белки р53 и К-ras. Кроме того, показано, что дефицитные по MGMT опухоли отличаются более высокой чувствительностью к химиотерапевтическим алкилирующим агентам.
Есть много исследований, которые изучали различную лекарственную устойчивость в естественных условиях для выбора стратегии обогащения, среди которых, наиболее эффективная стратегия использует ген-опосредованной резистентности О6-метилгуанин-ДНК-метилтрансферазы (MGMT) (P140K). MGMT (P140K), который является мутантной формой гена MGMT лекарственной устойчивости. MGMT имеет возможность восстановить, вызванное химиотерапией алкилирование ДНК, тем самым делая химиотерапевтические препараты неэффективными для лечения рака. Применение O6 бензилгуанина (O6BG) в комбинации с химиотерапией приводит к торможению MGMT, делая химиотерапевтические препараты более эффективными. Стратегия обогащения MGMT (P140K)-опосредованных донорских стволовых клеток опирается на комбинированние цитотоксического действия алкилирующей химиотерапии плюс O6BG на эндогенные стволовые клетки хозяина и лекарственную устойчивость пересаженных клеток, экспрессирующих MGMT (P140K). Это стратегия была продемонстрирована для достижения 75% -100% приживления донорских клеток.
Существует искусственный блокатор MGMT – препарат белзингуанин, способный вернуть чувствительность клеток к химиотерапии. Однако токсический эффект данного средства совместно с химиотерапией настолько силен, что вызывает подавление костного мозга. Применив трансплантацию стволовых клеток, ученым удалось полностью исключить повышенную токсичность, тем самым снижая количество побочных эффектов, а также сохранить чувствительность клеток к химиотерапии.
4) Использование гена глутатион S -трансферазы.
Глутатион S-трансфераза (GST) это ферментативная система, вовлеченная в клеточную детоксикацию. Глутатион (GSH) - небелковый тиол, взаимодействие сульфгидрильной группы которого с реактивной группой лекарственного препарата, определяет образование конъюгатов препарата с глутамином. Эти конъюгаты менее активны, растворимы и выбрасываются из клетки с помощью белков транспортеров GS-X, в том числе MRP [9]. Химические взаимодействия между глутатионом и алкилирующими соединениями катализируются группой ферментов GST, разные изоформы которых взаимодействуют с разными препаратами, повышая степень детоксикации лекарств.
GST вовлечен в метаболическую биотрансформацию многих противоопухолевых лекарств, он также защищает клетки от разрушения вследствие действия свободных радикалов. Существует несколько клеточных линий с гиперэкспрессией GST. GST-тс изофермент, который гиперэкспрессирован в клетках рака молочной железы, устойчивых к адриамицину MCF7/ADR, эти клетки также экспрессируют P-gp. Увеличение уровня GST-Ti также наблюдается в разных клеточных линиях с МЛУ. Другие GST изоформы в 8 раз увеличивают резистентность к лекарствам, таким как хлорамбуцил. Такие агенты, как этакриновая кислота и простагландин являются блокаторами GST активности. Они могут быть использованы для увеличения чувствительности к хлорамбуцилу или мелфалану.
GST является клеточным регулятором тиол трипептида. Глутатион также играет ключевую роль в детоксификации и клеточной репарации после разрушающего эффекта доксорубицина и алкилирующих агентов [НО]. Увеличение уровня GSH наблюдается во многих клеточных линиях, резистентных к алкилирующим агентам. Уменьшение уровня GSH приводит к повышению чувствительности клеток с лекарственной резистентностью. Использование таких агентов, как бутатионин сульфоксамин (BSO) снижает GSH-опосредованную лекарственную резистентность, путем уменьшения GSH уровней.
Таким образом, глутатион является компонентом для ряда ферментов, которые играют важную роль в защитной системе организма. Многие типы опухолей содержат много глутатиона, что позволяет злокачественным клеткам повысить сопротивляемость к химио- и радиотерапии. Тем не менее процессы регуляции метаболизма глутатиона в опухолевых клетках нарушены, и использование в данном случае лекарственных препаратов направленного действия в комбинации с цитостатиками может повысить эффективность антиопухолевой терапии.
5) Другие гены (aldh, cdd, mrp 1).
ALDH вызывает гиперпродукцию ретиноевой кислоты, которая, в свою очередь, связывается с ядерными рецепторами клеток и влияет на экспрессию многих генов – в частности, генов, участвующих в регуляции выживания клетки, ее репарации и пролиферации. Объединенное действие этих генов делают клетку устойчивой к химиотерапии. Отсюда вывод: сделайте мишенями лекарственного препарата клетки с высоким уровнем ALDH и мишенями станут все производимые им эффекты, включая влияние на сигнальный путь ретиноевой кислоты.
Пересадив модельным животным ALDH+ и ALDH- клетки меланомы, ученые установили, что ALDH+ варианты проявляют гораздо большую туморогенность. В культуре ALDH+ клетки с подавленным геном, кодирующим этот белок, погибали, а в организме модельных животных теряли свою способность к образованию опухолей. Кроме того, in vitro подавление гена ALDH повышало чувствительность клеток к существующим методам химиотерапии. При изучении образцов человеческих опухолей были обнаружены субпопуляции ALDH+ клеток, составлявшие около 0,1-0,2 процента первичной опухоли. В образцах метастатической меланомы – наиболее агрессивной формы заболевания – процент ALDH+ клеток был выше, в некоторых случаях даже более 10 процентов, что подтверждает особую опасность этих клеток.
В этих же клетках наблюдается активация маркеров стволовых клеток и подавление маркеров дифференциации. Кроме того, ALDH+ клетки дают начало гетерогенным типам клеток, наблюдаемым в первичной опухоли, что означает, что, помимо способности к самообновлению и туморогенности, эти клетки отвечают третьему критерию раковых стволовых клеток – способности к дифференциации.