Główną przyczyną śmiertelności z powodu raka piersi są przerzuty1,2. Taksany, takie jak docetaksel i paklitaksel, są obecnie stosowane jako schematy pierwszego rzutu w leczeniu przerzutowego raka piersi2,3,4,5,6. Należą one do grupy czynników ukierunkowanych na mikrotubule (MTA), które zaburzają dynamikę mikrotubul. Jednak jednym z największych wyzwań związanych ze stosowaniem taksanów w terapii leczniczej jest rozwój oporności na taksany w komórkach nowotworowych, co prowadzi do nawrotu choroby7. Oporność na leki odpowiada za ponad 90% wszystkich zgonów wśród pacjentów z przerzutowym rakiem piersi7.
Mikrotubule powstają w wyniku polimeryzacji heterodimerów α- i β-tubulinowych8,9. Precyzyjna regulacja dynamiki mikrotubul jest ważna dla wielu funkcji komórkowych, w tym polaryzacji komórek, progresji cyklu komórkowego, transportu wewnątrzkomórkowego i sygnalizacji komórkowej. Rozregulowanie mikrotubul i ich dynamiki zakłóci funkcjonowanie komórki i spowoduje śmierć komórki10,11. W zależności od tego, w jaki sposób powodują to rozregulowanie, leki MTA można sklasyfikować jako środki stabilizujące mikrotubule (tj. taksany) lub środki destabilizujące mikrotubule (tj. alkaloidy barwinka lub środki wiążące miejsce kolchicyny)20. Pomimo ich przeciwnego wpływu na masę mikrotubul, przy wystarczającej dawce, obie klasy mogą zabijać komórki rakowe poprzez swój wpływ na dynamikę mikrotubul21.
Taksany funkcjonują głównie poprzez stabilizację wrzeciona mikrotubul12, co prowadzi do niewspółosiowości chromosomów. Następująca po sobie ciągła aktywacja punktu kontrolnego montażu wrzeciona (SAC) zatrzymuje komórkę w mitozie. Przedłużone zatrzymanie mitotyczne powoduje apoptozę13,14. Taksan oddziałuje z mikrotubulami poprzez miejsce wiązania taksanu na β-tubulinie8,15, który występuje tylko w zmontowanej tubulinie16.
Zaproponowano wiele mechanizmów odporności na taksany9,17. Mechanizmy te obejmują zarówno ogólną oporność wielolekową spowodowaną nadekspresją białek wypływu leku, jak i oporność specyficzną dla taksanów5,9,18,19. Na przykład komórki nowotworowe oporne na taksany mogą mieć zmienioną ekspresję i funkcję niektórych izotypów β-tubuliny5,9,19,20,21,22,23. Stosując metodę in vivo do pomiaru dynamicznej niestabilności mikrotubul, pokazujemy, że w porównaniu z nieopornymi, rodzicielskimi komórkamiCC MCF-717, dynamika mikrotubul komórekTXT MCF-7 opornych na docetaksel jest niewrażliwa na leczenie docetakselem.
Aby lepiej zrozumieć funkcję MTA i dokładny mechanizm oporności na taksany w komórkach nowotworowych, konieczne jest zmierzenie dynamiki mikrotubul. Tutaj przedstawiamy metodę in vivo, aby to zrobić. Stosując obrazowanie na żywo w połączeniu z ekspresją tubuliny znakowanej GFP w komórkach, możemy zmierzyć dynamikę mikrotubul komórekMCF-7 TXT i MCF-7CC z leczeniem docetakselem i bez niego. Wyniki mogą pomóc nam w projektowaniu skuteczniejszych leków, które mogą przezwyciężyć oporność na taksany.