ここでは、SASP 駆動のマクロファージ分極を通じてラパチニブとネラチニブによって引き起こされる肝毒性を研究し、従来の毒性試験を超えたより深いメカニズムの理解を提供します。このアプローチは、老化した肝細胞が免疫応答にどのように影響するかを示しています。これは、長期的な薬物効果を評価し、薬物誘発性肝毒性を管理するための新しい治療標的を発見するのに特に価値があります。
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ここでは、SASP 駆動のマクロファージ分極を通じてラパチニブとネラチニブによって引き起こされる肝毒性を研究し、従来の毒性試験を超えたより深いメカニズムの理解を提供します。このアプローチは、老化した肝細胞が免疫応答にどのように影響するかを示しています。これは、長期的な薬物効果を評価し、薬物誘発性肝毒性を管理するための新しい治療標的を発見するのに特に価値があります。
ラパチニブとネラチニブは、HER2 陽性転移性乳がんの治療薬として承認されているチロシンキナーゼ阻害剤 (TKI) ですが、その臨床使用は肝毒性によって制限されています。肝細胞内では、シトクロム P450 酵素がこれらの薬物の反応性代謝産物を生成し、DNA 損傷、ミトコンドリア機能障害、酸化ストレスを引き起こし、肝細胞損傷を引き起こします。この細胞ストレスは、老化関連分泌表現型 (SASP) と呼ばれる炎症誘発性因子および組織リモデリング因子の分泌を伴う成長停止状態である肝細胞老化を引き起こします。SASP は肝臓の微小環境を大幅に変化させ、免疫細胞の挙動に影響を与え、組織の損傷を悪化させます。ラパチニブとネラチニブがHepG2肝細胞株の老化とSASPを誘導することを示しています。さらに、これらの老化細胞からのSASPは、RAW264.7マクロファージのM2様分極を促進します。M2 マクロファージは抗炎症反応と組織修復に関連していますが、その過剰または長期にわたる活動は組織損傷や線維症を引き起こす可能性があります。私たちの発見は、TKI 誘発性肝細胞老化と SASP が免疫応答を調節し、乳がん患者の肝毒性に寄与する可能性のあるメカニズムを強調しています。これは、肝毒性を軽減し、治療結果を改善するために老化細胞または SASP 因子を標的とすることの重要性を強調しており、効果的な老化療法の特定が重要な研究の焦点となっています。TKI 誘発性肝細胞分泌がマクロファージの分極に及ぼす影響を実証する文献報告はありません。
ラパチニブとネラチニブはどちらも低分子チロシンキナーゼ阻害剤(TKI)であり、転移性乳がんの治療薬として2007年と2017年にFDAの承認を受けました1。これらの薬剤は、特定の乳がんで過剰発現する受容体チロシンキナーゼであるヒト上皮成長因子受容体 2、HER22 を阻害することが知られています3。臨床的成功にもかかわらず、ラパチニブとネラチニブは副作用、特に肝毒性も伴います 4,5。アミノトランスフェラーゼレベルの上昇によって現れる急性肝障害は、ラパチニブまたはネラチニブによる治療を受けている患者の約 14% で発生します6。肝毒性は主に、主に CYP3A4/5 7,8 であるシトクロム P450 (CYP) 酵素を含むこれらの薬物の肝臓代謝に起因します。これらの酵素は、求電子性で反応性の高いキノンイミン中間体の形成を触媒します9,10。O-脱アルキル化ラパチニブ、N-脱アルキル化ラパチニブ、N-ヒドロキシラパチニブ、O-脱アルキル化ネラチニブ、N-脱メチル化ネラチニブなどのこれらの反応性代謝産物は、細胞高分子と共有結合付加物を形成し、それによって正常な細胞機能を破壊し、最終的に肝障害を引き起こす可能性があります11。
ラパチニブとネラチニブの反応性代謝産物は、細胞老化の重要な引き金である酸化ストレスを誘発することもあります12。細胞老化は、成長が停止しているが代謝活性な状態であり、さまざまな炎症誘発性サイトカイン、成長因子、およびプロテアーゼの分泌を特徴とします。この分泌表現型は、老化関連分泌表現型(SASP)13,14,15として知られています。SASP は周囲の微小環境に深刻な影響を与え、多くの場合、炎症や組織のリモデリングを促進します。がん治療の文脈では、SASPはがん幹細胞集団を豊かにし、免疫応答を変化させて腫瘍の生存を促進することができます16。さらに、炎症性サイトカインは組織の損傷を悪化させる可能性があります。ラパチニブとネラチニブで治療された患者では、肝障害はTKI誘発性老化と炎症誘発性SASP産生によって部分的に寄与していると推測しました。
私たちの実験では、ラパチニブとネラチニブが肝細胞に活性酸素種(ROS)の産生を誘導し、DNA損傷やミトコンドリア機能障害を引き起こし、それが細胞老化を引き起こすことが実証されました。この老化は、マクロファージの分極に影響を与える可能性のある SASP 因子を放出することにより、ラパチニブ/ネラチニブ誘発性肝毒性に寄与する可能性があります。
マクロファージは免疫応答において重要な役割を果たしており、その機能的表現型はさまざまな刺激に応答して変化する可能性があります17,18。古典的なM1マクロファージ表現型は、通常、TNF-αやIL-1βなどのサイトカインの産生を含む炎症誘発性反応に関連しており、一般に急性炎症のマーカーと考えられています19,20。対照的に、M2マクロファージ表現型は、線維症、組織修復21、免疫抑制、および慢性炎症に対する反応に関連しています22,23。SASP の炎症性サイトカインはマクロファージの分極に影響を与え、M1 マクロファージの M2 様表現型23 への変換を促進する可能性があります。この分極の変化は免疫微小環境に重大な影響を与える可能性があり、免疫抑制、腫瘍の進行、組織構造のリモデリングにつながる可能性があります。
ラパチニブとネラチニブによって誘導されるマクロファージの分極性を調査するために、免疫学的研究で一般的に使用されるマウスマクロファージ様細胞株であるRAW264.7細胞株を使用しました24,25。RAW264.7細胞はBALB / cマウスに由来し、炎症、食作用、および免疫応答の研究に広く使用されています25。これらはリポ多糖類 (LPS) などのさまざまな刺激に反応し、マクロファージ機能、サイトカイン産生、がん生物学の研究に特に価値があります26。この研究では、ヒト肝癌細胞株であるHepG2をラパチニブとネラチニブで処理し、患者に観察された肝毒性作用を模倣しました。HepG2 細胞株は、ヒト由来と肝細胞癌系統27 により、薬物代謝および肝毒性研究モデルとしてよく使用されます。HepG2細胞をTKIで処理した後、コンディショニング培地を収集し、RAW264.7細胞に添加しました。その後のマクロファージ表現型の変化を監視し、治療が炎症誘発性 M1 表現型から免疫抑制性 M2 表現型への移行を誘発するかどうかに焦点を当てました。
薬物誘発性肝毒性は、一般に、細胞毒性アッセイ、炎症マーカーの評価、および動物モデルの使用を通じて研究されます。これらと比較して、老化関連分泌表現型 (SASP) 因子を介して TKI ラパチニブおよびネラチニブ誘発性肝毒性とマクロファージ分極への影響を調べる方法には、いくつかの利点があります。まず、私たちの方法は、薬物誘発性老化肝細胞によって産生されるSASP因子と自然免疫との関連性を確立し、これは組織のリモデリング、慢性炎症、および発がんにさらに関連する可能性があります28,29,30,31。従来の毒性スクリーニングでは、肝臓と免疫細胞の間の短期的な相互作用を捉えるのに役立ちませんし、特に慢性的な薬物曝露の文脈において、肝臓の炎症や線維症に対するTKIの長期的な影響を明らかにすることもできません。SASP 成分を特定するための適切なプロテオミクス アプローチと組み合わせると、この手法は、TKI 誘発性肝毒性の予測バイオマーカーを特定し、それを軽減するための治療介入の設計に情報を提供するのに役立ちます 29,30,31。
実装のために、研究者は、説明されているように、肝臓および免疫細胞株との共培養または条件付け培地システムを利用し、老化のバイオマーカーとM1およびM2マクロファージを評価する必要があります。この方法は、薬物誘発性の急性または慢性肝障害の評価、またはがん治療のオフターゲット効果を最小限に抑えるための戦略の探索に最も効果的です29,30,31。
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1. 細胞培養
2. MTTアッセイ
3. SA-βガラクトシダーゼアッセイ
4. ROS検出
5. コンディショニングメディア(CM)の収集
6. RAW264.7のM1/M2偏光
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肝細胞癌 (HepG2) 細胞に対する TKI ラパチニブとネラチニブの影響と、マクロファージに対する下流のパラクリン効果を評価するために、一連のアッセイが実施されました。HepG2細胞をさまざまな濃度のラパチニブまたはネラチニブで処理し、MTTアッセイを使用して48時間で細胞生存率を測定しました(図1A、B)。生存曲線に基づいて、さらなる実験のために2.5μMの亜致死量が選択されました。
この濃度は、ミトコンドリア特異的色素MitoTracker Greenとの共染色によって確認されたCellROX Deep Red染色によって示されているように、ミトコンドリアROSの大幅な増加を誘導することができました(図2)。同時に、SA-β-ガラクトシダーゼ活性を測定...
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現在の研究では、TKI 処理された HepG2 肝細胞から収集された条件付け培地を通じて、マクロファージの分極に対するラパチニブまたはネラチニブ治療の間接的な効果を調査しています。RAW264.7マクロファージを利用して、ARG1のアップレギュレーションによって示されるように、コンディショニングされた培地への曝露時にM2表現型を観察します。形態学的には、処理されたマクロファージは特徴的な拡大および細長い形状を示し、M2様状態の誘導をさらにサポートしました。以下では、プロトコルの重要な手順、潜在的な変更、トラブルシューティング、制限、および既存の方法との比較について説明します。
ばらつきは老化と SASP 産生の程度に影響を与える可能性があるため、TKI の投与と曝露時間を一元的に維持することが重要です。ROSおよびSA-β-ガラクトシダーゼ活性の正確な測定は、老化誘導を確認するために重要です28,29
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著者らは、利益相反がないことを宣言します。
著者らは、インフラ支援を提供してくれたシブ・ナダール著名人研究所に感謝している。この研究は、科学技術省の助成金 CRG/2022/003242 によって資金提供されています。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| HepG2細胞株 | NCCS | 付着細胞株 | |
| RAW264.7細胞株 | NCCS | 付着細胞株 | |
| DMEM(ダルバッコ改良イーグルミディアム) | ヒメディア | AT066 | 高血糖、パウダー |
| MEM(改良型イーグル・ミディアム) | ギブコ | 611100-053 | 粉 |
| PBS(リン酸塩バッファー生理食塩水) | ヒメディア | TS1101 | 粉 |
| トリプシン-EDTA溶液 | ヒメディア | TCL007 | 解決 |
| FBS(胎児用牛血清) | ヒメディア | RM1112 | 液体 |
| MTTダイ | ヒメディア | TC191 | 粉 |
| ラパチニブ | セレックケム | S2111 | 粉 |
| ネラチニブ | ケイマン・ケミカル・カンパニー | 18404 | 粉 |
| DMSO(ジメチルスルホキシド)およびnbsp; | ヒメディア | TC185 | 解決 |
| ホルムアルデヒド | ランケム | F0080 | 解決 |
| グルタルアルデヒド | シグマ・オルドリッチ | 340855 | 解決 |
| クエン酸一水和物、ピュア | ヒメディア | GRM229 | 粉 |
| リン酸二塩基性ナトリウム無水産ナトリウム | ヒメディア | MB024 | 粉 |
| フェロシアン化カリウム、K4[Fe(CN)6] | フィッシャー・サイエンティフィック | P-236-500 | |
| フェリシアン化カリウム、K3[Fe(CN)6] | フィッシャー・サイエンティフィック | P-232-500 | |
| NaCl | SRL | 41721 | 粉 |
| MgCl2六水和物 | ヒメディア | GRM-1068 | 粉 |
| X-ギャル | SRL | 45904 | 粉 |
| リポポリサカライド | シグマ・オルドリッチ | L6529 | |
| ヒト組換えインターフェロン&ガンマ線; | ヒメディア | CF040-20MCG | |
| セルROX深赤試薬 | サーモフィッシャー・サイエンティフィック | C10422 | |
| ヘヒスト | インビトロジェン、サーモフィッシャー・サイエンティフィック | H3570 | 粉 |
| ミトトラッカー・グリーン | インビトロジェン、サーモフィッシャー・サイエンティフィック | 1842298 | 粉 |
| 抗ARG1抗体 | 親近感 | DF6657 | 溶液、計算MW-35kDa、観測MW-65kDa |
| 抗NOS2抗体 | クラウドクローン社 | PAA837Hu01 | 溶液、計算MW - 130kDa、観測MW - 65kDa |
| 抗iNOS抗体 | 親近感 | 溶液、計算MW-130kDa、観測MW-120kDa | |
| 抗GAPDH抗体 | バイオバラティ生命科学 Pvt.Ltd | BB-AB0060 | 解決 |
| 抗ウサギ抗体 | ケイマン・ケミカル・カンパニー | 10004301 | 解決 |
| ニトロセルロース膜および | メルク・ミリポール株式会社およびnbsp; | HATF00010(製品番号) | |
| フェムトルーセントTMプラスHRP | G バイオサイエンス | 786-003 | |
| 60mmアンテナ | ナック | 150462 | |
| 96ウェルプレート、および | ナック | 165306 | |
| 細胞培養インキュベーター | サーモフィッシャー・サイエンティフィック | 371 | |
| 顕微鏡 | 1. LEICA逆立顕微鏡 2. ニコンコンフォーカル顕微鏡 | 1. DMIL LED 2. Ti2E、A1R | どちらもモデル番号です |
| iBrightイメージングシステム | インビトロジェン、サーモフィッシャー・サイエンティフィック | CL1500(モデル番号) | |
| プレートリーダー | バイオRAD | iMarkマイクロプレートリーダー | |
| 遠心分離機およびnbsp; | サーモフィッシャー・サイエンティフィック | ソルバルST 8R(型番) |
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