Targeting the Growth of Ovarian Cancer Cells

Abstract

Gynekologisista syövistä suurin kuolleisuus on epiteliaalisella munasarjasyövällä. Vaikka hoidon tehokkuus on viime vuosina kasvanut, kuolleisuus on edelleen korkea; viiden vuoden elossaoloennuste on vain noin 50%. Siksi uusien hoitomuotojen kehittäminen ja testaaminen ovatkin ensiarvoisen tärkeitä. Tässä tutkimuksessa olemme testanneet soluviljelmissä D-vitamiinin, solunsalpaajien sekä p53-geeniterapian tehokkuutta munasarjasyöpäsolujen kasvun estossa.

D-vitamiinin tiedetään säätelevän syöpäsolujen kasvua. Tulostemme mukaan D-vitamiinianalogi EB1089 sekä korkea pitoisuus D-vitamiinin aktiivista muotoa, kalsitriolia, hillitsee munasarjasyöpäsolujen kasvua. Sen sijaan kalsitriolin esimuoto, matalat kalsitriolipitoisuudet sekä näiden aineenvaihduntatuotteet kiihdyttävät syöpäsolujen kasvua.

Solunsalpaajat doketakseli sekä irinotekaanin aktiivinen muoto SN-38 ovat tehokkaita munasarjasyöpäsolujen kasvun hidastajia. Yhdessä käytettyinä SN-38 kuitenkin estää doketakselin syöpäsolujen kasvua hidastavia vaikutuksia, esimerkiksi lisäämällä doketakselin ulosvirtausta syöpäsoluista.

Vaikka doketakseli sekä suuret kalsitriolipitoisuudet hidastavatkin munasarjasyöpäsolujen kasvua, näiden aineiden yhdistelmät eivät välttämättä ole tehokkaita. Kalsitriolin ja doketakselin yhteisvaikutus on riippuvainen kalsitriolivälitteisestä solusyklin salpauksesta G2M-vaiheeseen, sitä seuraavasta solukuolemaa säätelevän proteiinin, Bcl-2, fosforylaatiosta ja lopulta ohjelmoidusta solukuolemasta. Jos kalsitrioli salpaa solut solusyklin G1-vaiheeseen, Bcl-2 ei fosforyloidu ja doketakselin syöpäsolujen kasvua hidastava vaikutus estyy.

P53 on munasarjasoluissa yleisesti muuntunut geeni, jonka mutaatioiden vaikutuksesta solujen jakaantumisen säätely ei toimi tarkoituksenmukaisesti ja solujen herkkyys useille solunsalpaajille laskee. Kun munasarjasyöpäsolut altistetaan samanaikaisesti irinotekaanille tai SN-38:lle sekä p53-geeniterapialle, solujen p53-status on ratkaiseva tekijä soluvasteessa. Jos solujen p53 on muuntunut, p53-geeniterapia edesauttaa irinotekaanin ja SN-38:n syöpäsolujen kasvua hidastavia vaikutuksia. Lisäksi pelkkä p53-geeniterapia ehkäisee sellaisten solujen kasvua, joissa on muuntunut p53-geeni. Jos p53 toimii soluissa normaalisti, p53-geeniterapiasta ei ole hyötyä yksinään eikä irinotekaaniin tai SN-38:aan yhdistettynä. Tutkimustulostemme mukaan solukuolemaa edistävien ja ehkäisevien geenien ilmenemisen suhde voisi toimia soluvasteen ennusmerkkinä; korkeat Bax/Bcl-2 ja Bax/Bcl-XL suhdeluvut viittaisivat hoidon tehokkuuteen, kun taas matalat suhdeluvut ennakoisivat hoidon tehottomuutta. Doketakselin tehokkuus munasarjasyöpäsoluissa ei ole riippuvainen p53:sta, eikä p53-geeniterapia lisää doketakselin tehokkuutta.

Vaikka kukin testaamistamme hoidoista yksinään osoittautuikin tehokkaaksi syöpäsolujen kasvun estäjäksi, hoitojen yhteisvaikutukset eivät aina olleet ennakoitavissa, vaan hoidot saattoivat häiritä tai jopa estää toistensa toimintaa. Kaikki syöpäsolutyypit eivät myöskään reagoi samalla tavalla annettuun hoitoon. Solulinjakohtaiset erot metaboliassa, lääkeaineiden kuljetuksessa sekä solusyklin ja solukuoleman säätelyssä vaikuttavat ratkaisevasti hoitojen tehokkuuteen.

Epithelial ovarian cancer has the highest mortality rates among gynaecological malignancies. Although the efficacy of ovarian cancer treatment has improved, survival remains low with a 5-year survival rate of only 50%. Thus, the demand for new treatment strategies is high. In the present study, we evaluated the efficacy of vitamin D3 compounds; the anticancer drugs docetaxel, irinotecan, and SN-38; and p53 gene therapy to inhibit the growth of ovarian cancer cell lines.

Vitamin D3 compounds regulate the growth of several different types of cancer cells. Our findings indicate that high concentrations of the active metabolite of vitamin D3, calcitriol, and the vitamin D3 analogue EB1089, inhibit ovarian cancer cell growth. On the other hand, low concentrations of calcitriol, pro-hormone 25(OH)2D3, and probably also their metabolites produced by 24-hydroxylase stimulate growth.

Docetaxel and the active metabolite of irinotecan, SN-38, are potent inhibitors of ovarian cancer cell growth. When docetaxel and SN-38 are used concomitantly, however, SN-38 interferes with the growth-inhibiting actions of docetaxel by increasing the docetaxel efflux by p-glycoprotein.

Although both docetaxel and high concentrations of calcitriol inhibit ovarian cancer cell growth, their combinations do not necessarily have the same effect. The effect of concomitant treatment of ovarian cancer cells with calcitriol and docetaxel is dependent on the calcitriol-mediated cell cycle arrest at G2M followed by the phosphorylation of cell death-regulating protein Bcl-2 and finally cell death. If calcitriol blocks the cell cycle at the G1 phase, Bcl-2 phosphorylation does not occur and the antiproliferative actions of docetaxel are abolished.

The p53 gene is often mutated in ovarian cancer cells, leading to aberrant cell cycle control and increased resistance to some anticancer drugs. When irinotecan and SN-38 treatments are combined with adenovirus-mediated p53 gene therapy (p53Ad), the p53 gene status of cancer cells might be the determining factor for the response. In cells expressing mutated p53 protein, p53Ad therapy might increase the cytotoxicity of both irinotecan and SN-38. Additionally, p53Ad therapy itself inhibits growth of these cells. In cells expressing normal p53, p53Ad as a single therapy is not sufficient and concomitantly with irinotecan or SN-38 does not provide additional efficacy. Our findings suggest that the expression ratios of pro-and anti-apoptotic genes, such as Bax/Bcl-2 and Bax/Bcl-XL, might serve as indicators for the efficacy of p53Ad therapy and irinotecan or SN-38 exposure. In contrast to irinotecan and SN-38, the efficacy of docetaxel is not dependent on the p53 status and p53Ad does not increase the cytotoxicity of docetaxel.

Together, these results indicate that concomitant use of antiproliferative agents might abolish the efficacy of each individual agent. Furthermore, cells do not respond similarly to a given therapy. Cell-specific properties, such as the activity of metabolizing enzymes and drug efflux proteins, ability to induce cell cycle arrest, and expression of cell survival-regulating proteins, influence the efficacy of anticancer agents to inhibit cell growth.