Возможности и перспективы применения экзогенных нуклеаз в терапии онкологических заболеваний
- Авторы: Филимонова М.Н.1, Хадиуллина Р.Р.1, Булатов Э.Р.1
-
Учреждения:
- Казанский (Приволжский) федеральный университет
- Выпуск: Том 29, № 2 (2024)
- Страницы: 116-129
- Раздел: Научные обзоры
- URL: https://bakhtiniada.ru/1028-9984/article/view/284614
- DOI: https://doi.org/10.17816/onco634753
- ID: 284614
Цитировать
Аннотация
В данном обзоре литературы представлены актуальные сведения об онкосупрессивном действии экзогенных нуклеаз, полученных из различных источников. Экзогенные нуклеазы, такие как РНКаза А, BS-РНКаза, онконаза и ДНКаза I, способны разрушать низкомолекулярные внеклеточные ДНК и РНК, циркулирующие в плазме крови, что может существенно снизить риск метастазирования. Описана роль внеклеточных ДНК и РНК в онкогенезе, а также влияние экзогенных нуклеаз на их количество. Обсуждаются перспективы использования нуклеаз в сочетании с другими терапевтическими методами, такими как химиотерапия и лучевая терапия, для повышения их эффективности и снижения побочных эффектов. Кроме того, рассмотрены мишени и механизмы действия нуклеаз, а также возможность их применения в сочетании друг с другом и с другими терапевтическими средствами. Сделан вывод о потенциальной эффективности применения экзогенных нуклеаз в терапии онкологических заболеваний.
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Мария Николаевна Филимонова
Казанский (Приволжский) федеральный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: maria.filimonova@kpfu.ru
ORCID iD: 0000-0001-8619-9687
SPIN-код: 6117-4954
доктор биологических наук, старший научный сотрудник
Россия, 420008, Казань, ул. Кремлёвская, д. 18Рания Рамилевна Хадиуллина
Казанский (Приволжский) федеральный университет
Email: nazyrovarania@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3521-5995
SPIN-код: 8458-4513
кандидат биологических наук, младший научный сотрудник
Россия, 420008, Казань, ул. Кремлёвская, д. 18Эмиль Рафаэлевич Булатов
Казанский (Приволжский) федеральный университет
Email: chembio.kazan@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2961-0032
SPIN-код: 6165-9429
PhD (Химия), ведущий научный сотрудник
Россия, 420008, Казань, ул. Кремлёвская, д. 18Список литературы
- García-Olmo D., García-Olmo D.C. Functionality of Circulating DNA. The Hypothesis of Genometastasis // Ann NY Acad Sci. 2001. Vol. 945. P. 265–275. doi: 10.1111/j.1749-6632.2001.tb03895.x
- García-Olmo D.C., García-Olmo D. Biologicall role of cell — free nucleic acids in cancer. The Theory of Genometastasis // Crit Rev Oncog. 2013. Vol. 18, N 1-2. P. 153–161. doi: 10.1615/critrevoncog.v18.i1-2.90
- Carreira P.E., Richardson S.R., Faulkner G.J. L1 retrotransposons, cancer stem cells and oncogenesis // FEBS J. 2014. Vol. 281, N 1. P. 63–73. doi: 10.1111/febs.12601
- Fleischhacker M., Schmidt B. Circulating nucleic acids (CNAs) and cancer — a survey // Biochim Biophys Acta. 2007. Vol. 1775, N 1. P. 181–232. doi: 10.1016/j.bbcan.2006.10.001
- Ryan B.M., Lefort F., McManus R., et al. A prospective study of circulating mutant KRAS2 in the serum of patients with colorectal neoplasia: strong prognostic indicator in postoperative follow up // Gut. 2003. Vol. 52, N 1. P. 101–118. doi: 10.1136/gut.52.1.101
- Dong-Dong L., Xi-Ran Z. Plasma 249Ser p53 mutation in patients with hepatocellular carcinoma residing in a high risk area // J Cell Mol Med. 2003. Vol. 7, N 1. P. 89–92. doi: 10.1111/j.1582-4934.2003.tb00207.x
- Deligezer U., Yaman F., Erten N., et al. Frequent copresence of methylated DNA and fragmented nucleosomal DNA in plasma of lymphoma patients // Clinica Chimica Acta. 2003. Vol. 335, N 1-2. P. 89–94. doi: 10.1016/s0009-8981(03)00279-1
- Holdenrieder S., Stieber P. Therapy control in oncology by circulating nucleosomes // Ann NY Acad Scie. 2004. Vol. 1022. P. 211–216. doi: 10.1196/annals.1318.032
- Trejo-Becerril C., Perez-Cardenas E., Taja-Chayeb L., et al. Cancer Progression Mediated by Horizontal Gene Transfer in an In Vivo Model // PLoS ONE. 2012. Vol. 7, N 12. P. e52754. doi: 10.1371/journal.pone.0052754
- Васильева И.Н., Беспалов В.Г. Роль внеклеточной ДНК в возникновении развитии злокачественных опухолей и возможности ее использования в диагностике и лечении онкологических заболеваний // Вопросы онкологии. 2013. Т. 59, № 6. С. 673–681. EDN: RTURKV
- Watson K., Gooderham N.J., Davies D.S., et al. Nucleosomes bind to cell surface proteoglycans // J Biol Chem. 1999. Vol. 274, N 31. P. 21707–21713. doi: 10.1074/jbc.274.31.21707
- Gaiffe E., Prétet J.L., Launay S., et al. Apoptotic HPV positive cancer cells exhibit transforming properties // PLoS ONE. 2012. Vol. 7, N 5. P. e36766. doi: 10.1371/journal.pone.0036766
- Gahan P., Stroun M. The virtosome-a novel cytosolic informative entity and intercellular messenger // Cell Biochem Funct. 2010. Vol. 28, N 7. P. 529–538. doi: 10.1002/cbf.1690
- Dhondt B., Rousseau Q., De Wever O., et al. Function of extracellular vesicle-associated miRNAs in metastasis // Cell Tissue Res. 2016. Vol. 365, N 3. P. 621–641. doi: 10.1007/s00441-016-2430-x
- Kogure T., Lin W., Yan I., et al. Intercellular nanovesicle-mediated microRNA transfer: a mechanism of environmental modulation of hepatocellular cancer cell growth // Hepatology. 2011. Vol. 54, N 4. P. 1237–1248. doi: 10.1002/hep.24504
- Kosaka N., Iguchi H., Hagiwara K., et al. Neutral sphingomyelinase 2 (nSMase2)-dependent exosomal transfer of angiogenic microRNAs regulate cancer cell metastasis // J Biol Chem. 2013. Vol. 288, N 15. P. 10849–10859. doi: 10.1074/jbc.M112.446831
- Iguchi H., Fong N., Ochiya T. Secretory microRNAs as a versatile communication tool // Commun Integr Biol. 2010. Vol. 3, N 5. P. 478–481. doi: 10.4161/cib.3.5.12693
- Savelyeva A., Baryakin D., Chikova E., et al. Vesicular and extra-vesicular RNAs of human blood plasma // Adv Exp Med Biol. 2016. Vol. 924. P. 117–119. doi: 10.1007/978-3-319-42044-8_23
- Kosaka N., Iguchi H., Yoshioka Y., et al. Secretory mechanisms and intercellular transfer of microRNAs in living cells // J Biol Chem. 2010. Vol. 285, N 23. P. 17442–17452. doi: 10.1074/jbc.M110.107821
- Volinia S., Calin G.A., Liu C.G., et al. A microRNAs expression signature of human solid tumors defines cancer gene targets // Proc Natl Acad Sci USA. 2006. Vol. 103, N 7. P. 2257–2261. doi: 10.1073/pnas.0510565103
- Ardelt W., Ardelt B., Darzynkiewicz Z. Ribonucleases as potential modalities in anticancer therapy // Eur J Pharmacol. 2009. Vol. 625, N 1-3. P. 181–189. doi: 10.1016/j.ejphar.2009.06.067
- Mironova N., Vlassov V. Surveillance of Tumour Development: The Relationship Between Tumour-Associated RNAs and Ribonucleases // Frontiers in Pharm. 2019. Vol. 10. doi: 10.3389/fphar.2019.01019
- Patutina O., Miroshnichenko S., Mironova N., et al. Catalytic Knockdown of miR-21 by Artificial Ribonuclease: Biological Performance in Tumor Model // Frontiers in Pharm. 2019. Vol. 10. doi: 10.3389/fphar.2019.00879
- Vickers K., Palmisano B., Shoucri B., et al. MicroRNAs are transported in plasma and delivered to recipient cells by high-density lipoproteins // Nat Cell Biol. 2011. Vol. 13, N 4. P. 423–433. doi: 10.1038/ncb2210
- Castro J., Ribó M., Vilanova M., et al. Strengths and Challenges of Secretory Ribonucleases as AntiTumor Agents // Pharmaceutics. 2021. Vol. 13, N 1. P. 82–99. doi: 10.3390/pharmaceutics13010082
- Ledoux L. Action of ribonuclease on certain ascites tumours // Nature. 1955. Vol. 175, N 4449. P. 258–259. doi: 10.1038/175258b0
- Soucek J., Pouckova P., Matousek J., et al. Antitumor action of bovine seminal ribonuclease // Neoplasma. 1996. Vol. 43, N 5. P. 335–340.
- Costanzi J., Sidransky D., Navon A., et al. Ribonucleases as a novel pro-apoptotic anticancer strategy: review of the preclinical and clinical data for ranpirnase // Cancer Invest. 2005. Vol. 23, N 7. P. 643–650. doi: 10.1080/07357900500283143
- Roiz L., Smirnoff P., Bar-Eli M., et al. ACTIBIND, an actin-binding fungal T2-RNase with antiangiogenic and anticarcinogenic characteristics // Cancer. 2006. Vol. 106, N 10. P. 2295–2208. doi: 10.1002/cncr.21878
- Ilinskaya O.N., Zelenikhin P.V., Petrushanko I.Y., et al. Binase induces apoptosis of transformed myeloid cells and does not induce T-cell immune response // Biochem Biophys Res Commun. 2007. Vol. 361, N 4. P. 1000–1005. doi: 10.1016/j.bbrc.2007.07.143
- Mohamed I.S.E., Sen’kova A.V., Markov O.V., et al. Bovine Pancreatic RNase A: An Insight into the Mechanism of Antitumor Activity In Vitro and In Vivo // Pharmaceutics. 2022. Vol. 14, N 6. P. 1173. doi: 10.3390/pharmaceutics14061173
- Mironova N., Patutina O., Brenner E., et al. MicroRNA drop in the bloodstream and microRNA boost in the tumour caused by treatment with ribonuclease A leads to an attenuation of tumour malignancy // PLoS One. 2013. Vol. 8, N 12. P. e83482. doi: 10.1371/journal.pone.0083482
- Kotchetkov R., Cinatl J., Krivtchik A.A., et al. Selective activity of BS-RNase against anaplastic thyroid cancer // Anticancer Res. 2001. Vol. 21, N 2А. P. 1035–1042.
- Mikulski S., Costanzi J., Vogelzang N., et al. Phase II trial of a single weekly intravenous dose of ranpirnase in patients with unresectable malignant mesothelioma // J Clin Oncol. 2002. Vol. 20, N 1. P. 274–281. doi: 10.1200/JCO.2002.20.1.274
- Покровский В.С., Трещалина Е.М., Андронова Н.В., Деев С.М. Рибонуклеазы с антипролиферативной активностью: молекулярно-биологические и биохимические свойства // Клиническая онкогематология. 2016. Т. 9, № 2. С. 130–137. doi: 10.21320/2500-2139-2016-9-2-130-137
- Kanwar S.S., Kumar R. Ribonuclease as Anticancer Therapeutics // Enz Eng. 2017. Vol. 6, N 1. P. 162. doi: 10.4172/2329-6674.1000162
- Grabarek J., Ardelt B., Du L., et al. Activation of caspases and serine proteases during apoptosis induced by onconase (Ranpirnase) // Exp Cell Res. 2002. Vol. 278, N 1. P. 61–71. doi: 10.1006/excr.2002.5568
- Ita M., Halicka H.D., Tanaka T., et al. Remarkable enhancement of cytotoxicity of onconase and cepharanthine when used in combination on various tumor cell lines // Cancer Biol Ther. 2008. Vol. 7, N 7. P. 1104–1108. doi: 10.4161/cbt.7.7.6172
- Tsai S.Y., Ardelt B., Hsieh T.C., et al. Treatment of Jurkat acute T-lymphocytic leukemia cells by onconase (Ranpirnase) is accompanied by an altered nucleocytoplasmic distribution and reduced expression of transcription factor NF-kappaB // Int J Oncol. 2004. Vol. 25, N 6. P. 1745–1752. doi: 10.3892/ijo.25.6.1745
- Turcotte R., Lavis L., Raines R. Onconase cytotoxicity relies on the distribution of its positive charge // FEBS J. 2009. Vol. 276, N 14. P. 3846–3857. doi: 10.1111/j.1742-4658.2009.07098.x
- Lee I., Kalota A., Gewirtz A.M., et al. Antitumor efficacy of the cytotoxic RNase, ranpirnase, on A549 human lung cancer xenografts of nude mice // Anticancer Res. 2007. Vol. 27, N 1A. P. 299–307.
- Lee I., Lee Y.H., Mikulski S.M., et al. Effect of Onconase ± Tamoxifen on ASPC-1 Human Pancreatic Tumors in Nude Mice. In: Dunn J.F., Swartz H.M., editors. Oxygen Transport to Tissue XXIV. Advances in Experimental Medicine and Biology, vol. 530. Boston : Springer. doi: 10.1007/978-1-4615-0075-9_18
- Mikulski S., Ardelt W., Shogen K., et al. Striking increase of survival of mice bearing M109 Madison carcinoma treated with a novel protein from amphibian embryos // J Natl Cancer Inst. 1990. Vol. 82, N 2. P. 151–153. doi: 10.1093/jnci/82.2.151-a
- Mitkevich V.A., Petrushanko I.Y., Spirin P.V., et al. Sensitivity of acute myeloid leukemia Kasumi-1 cells to binase toxic action depends on the expression of KIT and АML1-ETO oncogenes // Cell Cycle. 2011. Vol. 10, N 23. P. 4090–4097. doi: 10.4161/cc.10.23.18210
- Mironova N.L., Petrushanko I.Y., Patutina O.A., et al. Ribonuclease binase inhibits primary tumor growth and metastases via apoptosis induction in tumor cells // Cell Cycle. 2013. Vol. 12, N 13. P. 2120–2131. doi: 10.4161/cc.25164
- Edelweiss E., Balandin T., Ivanova J., et al. Barnase as a new therapeutic agent triggering apoptosis in human cancer cells // PLoS ONE. 2008. Vol. 3, N 6. P. e2434. doi: 10.1371/journal.pone.0002434
- Alcazar-Leyva S., Ceron E., Masso F., Montano L.F., et al. Incubation with DNase I inhibits tumor cell proliferation // Med Sci Monit. 2009. Vol. 15, N 2. P. 51–55.
- Алексеева Л.А., Патутина О.А., Сенькова А.В., и др. Подавление инвазивных свойств меланомы мыши под действием бычьей панкреатической ДНКазы I in vitro и in vivo // Молекулярная биология. 2017. Т. 51, № 4. С. 637–646. doi: 10.7868/S0026898417040024
- Sugihara S., Yamamoto T., Tanaka H., et al. Deoxyribonuclease treatment prevents blood-borne liver metastasis of cutaneously transplanted tumour cells in mice // Br J Cancer. 1993. Vol. 67, N 1. P. 66–70. doi: 10.1038/bjc.1993.10
- Патент РФ № 2269356 C2/ 10.02.2006. Генкин Д.Д., Тец В.В., Тец Г.В. Способ лечения онкологических заболеваний. EDN: IOIUYR
- Rosner K. DNase1: a new personalized therapy for cancer // Expert Rev Anticancer Ther. 2011. Vol. 11, N 7. P. 981–984. doi: 10.1586/era.11.90
- Кюне М.Ф. Влияние бактериальных нуклеаз на асцитные клетки карциномы Эрлиха в опытах in vitro. Автореферат дис. … кандидат биол. наук. Казань, 1966. EDN: ZMCRRV
- Куриненко Б.М., Беляева М.И., Черепнева И.Е., и др. Проницаемость нуклеазы, связанной с декстраном, через сосудистый барьер и оболочку опухолевых клеток // Вопросы онкологии. 1977. Т. 23, № 5. С. 86–90.
- Габдуллина Г.К. Действие нуклеазы Serratia marcescesn на клетки и рост асцитной опухоли Эрлиха. Автореферат дис. … кандидат биол. наук. Киев, 1980.
- Лещинская И., Балабан Н., Егорова Г., и др. Выделение и характеристика высокоочищенного препарата нуклеазы Serratia marcescens // Биохимия. 1974. Т. 46, № 9. С. 95–100.
- Bracale A., Castaldi F., Nitsch L., et al. A role for the intersubunit disulfides of seminal RNase in the mechanism of its antitumor action // Eur J Biochm. 2003. Vol. 270, N 9. P. 1980–1987. doi: 10.1046/j.1432-1033.2003.03567.x
- Saxena S.K., Sirdeshmukh R., Ardelt W., et al. Entry into cells and selective degradation of tRNA by a cytotoxic member of the RNase A family // J Biol Chem. 2002. Vol. 277, N 17. P. 15142–15146. doi: 10.1074/jbc.M108115200
- Saxena A., Saxena S.K., Shogen K. Effect of Onconase on doublestranded RNA in vitro // Anticancer Res. 2009. Vol. 29, N 4. P. 1067–1071.
- Ardelt B., Ardelt W., Darzynkiewicz Z. Cytotoxic ribonucleases and RNA interference (RNAi) // Cell Cycle. 2003. Vol. 2, N 1. P. 22–24. doi: 10.4161/cc.2.1.232
- Marinov I., Soucek J. Bovine seminal ribonuclease induces in vitro concentration dependent apoptosis in stimulated human lymphocytes and cells from human tumor cell lines // Neoplasma. 2000. Vol. 47, N 5. P. 294–298.
- Spalletti-Cernia D., Sorrentino R., Di Gaetano S., et al. Antineoplastic ribonucleases selectively kill thyroid carcinoma cells via caspase-mediated induction of apoptosis // J Clin Endocrinol Metab. 2003. Vol. 88, N 6. P. 2900–2907. doi: 10.1210/jc.2002-020373
- Mitkevich V.A., Tchurikov N.A., Zelenikhin P.V., et al. Binase cleaves cellular noncoding RNAs and affects coding mRNAs // FEBS J. 2010. Vol. 277, N 1. P. 186–196. doi: 10.1111/j.1742-4658.2009.07471.x
- Makarov A., Kolchinski A., Ilinskaya O. Binase and other microbial RNases as potential anticancer agents // BioEssays. 2008. Vol. 30, N 8. P. 789–790. doi: 10.1002/bies.20789
- Ilinskaya O., Decker K., Koschinski A., et al. Bacillus intermedius ribonuclease as inhibitor of cell proliferation and membrane current // Toxicology. 2001. Vol. 156, N 2-3. P. 101–107. doi: 10.1016/s0300-483x(00)00335-8
- Schwartz B., Shoseyov O., Vladislava O., et al. ACTIBIND, a T2 RNase, Competes with Angiogenin and Inhibits Human Melanoma Growth, Angiogenesis, and Metastasis // Cancer Res. 2007. Vol. 67, N 11. P. 5258–5266. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-07-0129
- Alekseeva L., Mironova N., Brenner E., et al. Alteration of the exDNA profile in blood serum of LLC-bearing mice under the decrease of tumour invasion potential by bovine pancreatic DNase I treatment // PLoS ONE. 2017. Vol. 12, N 2. P. e0171988. doi: 10.1371/journal.pone.0171988
- Wen F., Shen A., Choi A., et al. Extracellular DNA in pancreatic cancer promotes cell invasion and metastasis // Cancer Res. 2013. Vol. 73, N 14. P. 4256–4266. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-12-3287
- Alekseeva L., Sen’kova A., Zenkova M., et al. Targeting Circulating SINEs and LINEs with DNase I Provides Metastases Inhibition in Experimental Tumor Models // Mol Ther Nucleic Acids. 2020. Vol. 5, N 20. P. 50–61. doi: 10.1016/j.omtn.2020.01.035
- Jianga Z., Penga Z., Liua X., et al. Neutrophil extracellular traps induce tumor metastasis through dual effects on cancer and endothelial cells // Oncoimmunology. 2022. Vol. 11, N 1. P. 2052418. doi: 10.1080/2162402X.2022.2052418
- Demkow U. Neutrophil Extracellular Traps (NETs) in Cancer Invasion, Evasion and Metastasis // Cancers. 2021. Vol. 13, N 17. P. 4495–4512. doi: 10.3390/cancers13174495
- Sounbuli K., Mironova N., Alekseeva L. Diverse Neutrophil Functions in Cancer and Promising Neutrophil-Based Cancer Therapies // Int J Mol Sci. 2022. Vol. 23, N 24. P. 15827. doi: 10.3390/ijms232415827
- Patutina O.A., Mironova N.L., Ryabchikova E.I., et al. Tumoricidal activity of RNase A and DNase I // Acta Naturae. 2010. Vol. 2, N 1. P. 88–94.
- Mikulski S., Viera A., Shogen K. In vitro synergism between a novel ambhibian oocytic ribonuclease (ONCONASE) and tamoxifen, lovastatin and cisplatin in human OVCAR-3 ovarian carcinoma cell line // Int J Oncol. 1992. Vol. 1, N 7. P. 779–785.
- Mikulski S., Viera A., Ardelt W., et al. Tamoxifen and trifluroperazine(Stelazine) potentiates cytostatic/ cytotoxic effects of P-30 protein, a novel protein possessing antitumor activity // Cell Tissue Kinet. 1990. Vol. 23, N 3. P. 237–246. doi: 10.1111/j.1365-2184.1990.tb01119.x
- Rybak S.M., Pearson J., Fogler W., et al. Enhancement of vincristine cytotoxicity in drug-resistant cells by simultaneous treatment with ONCONASE an antitumor ribonuclease // J Natl Cancer Inst. 1996. Vol. 88, N 11. P. 747–753. doi: 10.1093/jnci/88.11.747
- Lee J., Raines R. Ribonucleases as Novel Chemotherapeutics: The Ranpirnase Example // BioDrugs. 2008. Vol. 22, N 1. P. 53–58. doi: 10.2165/00063030-200822010-00006
- Lee I., Kim D.H., Sunar U., et al. The therapeutic mechanisms of ranpirnase-induced enhancement of radiation response on A549 human lung cancer // In Vivo. 2007. Vol. 21, N 5. P. 721–728.
Дополнительные файлы
