Характеристика транскрипционных факторов FoxO как мишени для противоопухолевой терапии в модели клеток колоректального рака человека, устойчивых к препаратам платины тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Моршнева Алиса Васильевна

• Моршнева Алиса Васильевна
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Моршнева Алиса Васильевна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы

Цели и задачи исследования

Основные положения, выносимые на защиту

Научная новизна работы

Теоретическая и практическая значимость исследования

Апробация работы

Личный вклад автора

Финансовая поддержка диссертации

Объем и структура диссертации

Список публикаций по теме работы

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Колоректальный рак

1.2 Проблема опухолевого рецидива

1.3 Явление дормантности

1.3.1. Дормантные клетки

1.3.2. "Жизненный цикл" опухоли

1.3.3. Подходы к изучению популяции дормантных клеток. Моделирование дормантности in vitro

1.3.4. Маркеры дормантных клеток

1.3.5. Дормантные клетки как мишень в терапии рака

1.4. Препараты платины в терапии рака

1.5. Проблема лекарственной устойчивости

1.5.1. Виды лекарственной устойчивости

1.5.2. Устойчивые клеточные линии как модельные системы

1.6 Транскрипционные факторы субсемейства FoxO

1.6.1. Семейство Fox

1.6.2. Субсемейство FoxO

1.6.3. Клеточные функции FoxO

1.6.4. Механизмы регуляции активности FoxO

1.6.5. FoxO в канцерогенезе и рецидиве рака

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1 Этическое одобрение

2.2 Материалы

2.2.1 Клеточные линии

2.2.1.1 Клетки колоректального рака человека

2.2.1.2 Платина-устойчивые клетки колоректального рака человека

2.2.1.3 Клетки с тетрациклин-индуцируемой экспрессией аденовирусного E1A

2.2.1.4 Клетки с встроенной системой флуоресцентных меток FUCCI

2.2.2 Плазмидные векторы

2.2.3 Олигонуклеотиды

2.2.4 Лабораторные животные

2.3 Методы

2.3.1 Культивирование клеток

2.3.2 Получение устойчивых клеточных линий

2.3.3 Кривая роста клеток

2.3.4 Окраска колоний клеток

2.3.5 Тест на зарастание царапины

2.3.6 Тест жизнеспособности (MTT)

2.3.7 Анализ накопления АФК (DCF-тест)

2.3.8 Анализ клеточного цикла

2.3.9 Временная трансфекция

2.3.10 Люциферазный анализ

2.3.11 Выделение клеточных экстрактов

2.3.12 Диск-электрофорез белков по Laemmli

2.3.13 Иммуноблоттинг

2.3.14 Микроскопирование

2.3.15 Выделение тотальной РНК, обратная транскрипция и ПЦР в реальном времени

2.3.16 СайленсингFoxO

2.3.17 Лентивирусная паковка

2.3.18 Вирусная трансдукция

2.3.19 Сортинг клеток

2.3.20 Визуализация данных и статистический анализ

3 РЕЗУЛЬТАТЫ

3.1 Получение модельных линий клеток колоректального рака, устойчивых к препаратам платины

3.2 Общая характеристика полученных клеток, устойчивых к препаратам платины

3.3 Полученные клетки, устойчивые к препаратам платины, превосходят исходные клетки по степени злокачественности в тестах in vitro и in vivo

3.4 Модель рецидива in vitro

3.4.1 Общая характеристика модели

3.4.2 Анализ клеточного цикла в модели рецидива in vitro

3.4.3 Активность аутофагии в модели рецидива in vitro

3.4.4 Эпителиально-мезенхимальный переход в модели рецидива in vitro

3.4.5 Маркеры стволовых клеток в модели рецидива in vitro

3.4.6 Транскрипционные факторы FoxO в модели рецидива in vitro

3.5 Подавление активности FoxO как способ элиминации клеток остаточной популяции

3.5.1 При нокдауне транскрипционных факторов FoxO снижается жизнеспособность клеток остаточной популяции

3.5.2 Ингибирование FoxO в модели рецидива приводит к усилению гибели остаточной популяции клеток и сенсибилизации клеток к повторному цитотоксическому

воздействию

3.5.3 Ингибирование FoxO в модели рецидива приводит к подавлению аутофагии в покоящихся клетках

3.5.4 Ингибирование FoxO в модели рецидива сопровождается накоплением АФК в покоящихся клетках

3.5.5 Ингибирование FoxO в модели рецидива приводит к реактивации клеточного цикла покоящихся клеток

3.6 Активация клеточного цикла дормантных клеток аденовирусным белком Е1А как альтернативный способ элиминации клеток остаточной популяции

4 ОБСУЖДЕНИЕ

4.1 По основным характеристикам представленные в работе покоящиеся клетки соответствуют описанному в литературе дормантному фенотипу

4.2 Активация транскрипционных факторов FoxO как один из возможных механизмов индукции и поддержания дормантности

4.3 Подавление активности FoxO как подход противоопухолевой терапии

4.4 Перекрывание функций FoxO не позволяет выделить транскрипционный фактор с определяющим вкладом в поддержание жизнеспособности дормантных клеток

4.5 Возможная клиническая значимость полученных результатов

5 ВЫВОДЫ

6 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

7 БЛАГОДАРНОСТИ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АФК - активные формы кислорода

кДНК - комплементарная ДНК

мРНК - матричная рибонуклеиновая кислота

ПААГ - полиакриламидный гель

ПЦР - полимеразная цепная реакция

ОТ-ПЦР- полимеразная цепная реакция в реальном времени

ЭГТА - этиленгликоль тетрауксусная кислота

ЭДТА - этилендиамин тетрауксусная кислота

ЭМП - эпителиально-мезенхимальный переход

ЭПР - эндоплазматический ретикулум

BLBC - basal-like breast cancer, базальноподобный рак молочной железы DCF - 2',7'-дихлорфлуоресцеин

DMEM - Dulbecco's Modified Eagle Medium - питательная среда для эукариотических клеток DTT - дитиотреитол - низкомолекулярный восстанавливающий агент FCS - Fetal Calf Serum - эмбриональная телячья сыворотка

FOLFOX - комбинированная химиотерапия, состоящая из препаратов лейковорин, 5-фторурацил и оксалиплатин

FOXO - транскрипционные факторы семейства Forkhead субсемейства «О»

FUCCI - fluorescent, ubiquitination-based cell cycle indicator), флуоресцентный индикатор,

основанный на убиквитинировании

GBM - glioblastoma multiforme, мультиформная глиобластома HAT - histone acetyltransferase, гистоновая ацетилтрансфераза HCT116 - линия клеток рака толстой кишки человека HDAC - histone deacetylase, гистоновая деацетилаза

NP-40 - nonyl phenoxypolyethoxylethanol, детергент PBS - фосфатно-солевой буфер

PMSF - phenylmethylsulfonyl fluoride, фенилметилсульфонилфторид

PVDF - поливинилиденфторид, материал мембраны

SDS - sodium dodecyl sulfate, додецилсульфат натрия

shRNA (small hairpin RNA) - малые шпилечные РНК

TBS - трис-солевой буфер

XELOX (CAPOX) - комбинированная химиотерапия, состоящая из препаратов капецитабин и оксалиплатин

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Характеристика транскрипционных факторов FoxO как мишени для противоопухолевой терапии в модели клеток колоректального рака человека, устойчивых к препаратам платины»

Актуальность работы

Препараты платины (цисплатин, оксалиплатин, карбоплатин и др.) широко используются в противораковой терапии во всем мире, однако в ответ на лечение в клетках опухоли нередко развивается устойчивость. Это осложняет дальнейшее лечение и приводит к рецидиву заболевания. Рецидивирование опухолей, которое чаще всего является следствием неполной эффективности подходов противоопухолевой терапии — одна из наиболее острых проблем современной клинической онкологии. Остаточные популяции клеток, не ответившие на терапевтическое воздействие, возобновляют активную пролиферацию, что приводит к формированию новой опухоли, хуже отвечающей на традиционные схемы лечения. В связи с этим, для повышения общей выживаемости пациентов и снижения риска развития рецидива необходимо сфокусироваться на поиске возможных путей элиминации остаточных популяций клеток, включающих дормантные (покоящиеся), резистентные, а также раковые стволовые клетки.

Разработка терапевтических подходов, воздействующих на эти клеточные популяции, является одной из актуальных задач в рамках борьбы с рецидивирующими опухолями. В будущем такие подходы могут повысить эффективность терапии агрессивных и трудно поддающихся лечению форм рака, в том числе колоректального рака, который уже много лет входит в рейтинг самых распространенных и летальных типов рака. В данной работе в качестве мишени для борьбы с клетками остаточной популяции клеток колоректального рака предложены транскрипционные факторы FoxO.

Явление дормантности раковых клеток известно с середины прошлого века как состояние временного митотического блока, однако активные исследования природы этого явления и путей воздействия на дормантные клетки начались лишь

в последние десятилетия. Это во многом связано с методологическими ограничениями, так как популяции дормантных клеток достаточно трудно исследовать. На сегодняшний день дормантность раковых клеток — одна из наиболее актуальных областей исследования в молекулярной онкологии, но несмотря на возрастающую популярность этой темы, в биологии дормантных клеток все еще очень много пробелов.

В связи с этим, актуальность представленной работы состоит не только в описании нового подхода для устранения клеток остаточной популяции, но и в характеристике используемой модели рецидива, включающей стадию дормантного состояния.

Цели и задачи исследования

Цель работы: Исследовать роль транскрипционных факторов семейства FoxO в поддержании дормантного состояния клеток и оценить возможность использования FoxO в качестве мишеней для борьбы с устойчивыми и рецидивирующими опухолями на модели клеток колоректального рака с устойчивостью к препаратам платины.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

1. На основе линии клеток аденокарциномы толстого кишечника человека НСТ116 получить и охарактеризовать модельные клеточные линии с устойчивостью к препаратам платины (цисплатин, оксалиплатин);

2. Разработать и охарактеризовать модель опухолевого рецидива на основе полученных клеток, устойчивых к препаратам платины;

3. Используя полученную модель, оценить динамику экспрессии транскрипционных факторов FoxO и их основных транскрипционных мишеней в процессе опухолевого рецидива;

4. Оценить влияние регуляторов транскрипционных факторов FoxO на жизнеспособность остаточной популяции клеток колоректального рака после воздействия препаратов платины;

5. Выбрать наиболее эффективные стратегии элиминации клеток остаточной популяции с помощью регуляторов активности FoxO;

6. Выявить механизмы влияния регуляторов FoxO на жизнеспособность клеток остаточной популяции.

Основные положения, выносимые на защиту

1. В дормантном состоянии клеток колоректального рака после воздействия препаратов платины повышен уровень экспрессии FoxO1/3;

2. Подавление активности FoxO в чувствительных и устойчивых к препаратам платины клетках колоректального рака линии НСТ116 приводит к гибели покоящихся клеток остаточной популяции, выживших после воздействия препаратов платины;

3. Клеточная гибель при ингибировании активности FoxO в покоящихся клетках остаточной популяции сопровождается накоплением АФК, подавлением аутофагии и ранним выходом клеток из дормантного состояния.

Научная новизна работы

Несмотря на то, что транскрипционные факторы FoxO вовлечены в регуляцию многих сигнальных путей, описанных в литературе в качестве факторов поддержания дормантности, напрямую роль активности FoxO в

обеспечении жизнеспособности дормантных раковых клеток ранее не была доказана экспериментально.

Возможное участие FoxO в поддержании дормантности было предложено в обзорной статье, выпущенной коллективом исследователей из Китая в 2021 году, о роли окислительно-восстановительного статуса, а именно уровня активных форм кислорода (АФК), в жизненном цикле дормантных раковых клеток [1]. Транскрипционным факторам FoxO в этой работе посвящен небольшой фрагмент. Поскольку FoxO известны своей антиоксидантной функцией и активируются при накоплении АФК, при этом роль других мишеней FoxO показана в дормантных клетках, авторы делают закономерное предположение о роли FoxO, предлагая в-катенин в качестве связующего регуляторного звена между FoxO и состоянием дормантности.

В другом обзоре, вышедшем годом ранее и уже целиком посвященном транскрипционным факторам FoxO и их роли в аутофагии и метастазировании раковых клеток, есть лишь одно упоминание дормантности [2]. Авторы считают, что открепление диссеминированных раковых клеток от внеклеточного матрикса может способствовать переходу клеток в дормантное состояние, при этом определяющую роль в этом переходе играет аутофагия. При ингибировании аутофагии происходит активация FoxO3, что приводит к гибели раковых клеток в результате запуска апоптоза [3].

Аналогичным образом, активация FoxO3 как метод борьбы с дормантными клетками рассматривается в экспериментальной статье 2021 года, в которой FoxO3 рассматривается как онкосупрессор в клетках рака желудка [4]. Также существует обзорная работа 2017 года, в которой выживание дормантных клеток поддерживается за счет повышенного уровня ATF6 — транскрипционного фактора ответа на ЭПР-стресс, а также связывают регуляцию протеостаза в ЭПР с транскрипционными факторами FoxO [5].

Отдельно стоит упомянуть исследование, в котором клетки рака яичника переходили в состояние дормантности через ингибирование МАРК-сигнального

каскада и пути PI3/AKT с помощью экспрессии гена Aplasia Ras homolog member I (ARHI, DIRAS3) [6]. Такое ингибирование приводило к активации FoxO и запуску аутофагии, что согласуется с полученными нами результатами.

В литературе есть большой пласт экспериментальных данных о роли FoxO в канцерогенезе, рецидиве и метастазировании, однако существует всего несколько работ, касающихся одновременно проблемы дормантности и транскрипционных факторов FoxO, и не в одной из них экспериментально не проверяется влияние подавления активности FoxO на дормантные клетки.

Таким образом, FoxO в дормантных клетках это новая область исследований, и в представленной работе впервые напрямую показано влияние подавления FoxO на жизнеспособность клеток остаточной популяции. Впервые химические ингибиторы FoxO были применены как средство элиминации дормантных клеток.

Теоретическая и практическая значимость исследования

Проведенное исследование с теоретической точки зрения можно разделить на два крупных пласта: первый это описание созданной модели рецидива in vitro на основе устойчивых к препаратам платины клеток колоректального рака и ее характеристика с точки зрения существующего в данный момент представления о природе дормантности и репопуляции раковых клеток; и второй, посвященный исследованию роли транскрипционных факторов FoxO в этих процессах. Применение удобной в работе модели позволило не только показать влияние ингибиторов FoxO на жизнеспособность дормантных клеток, но и установить основные механизмы такого влияния. Полученные результаты расширяют область накопленных знаний о механизмах поддержания дормантности. Согласно полученным результатам, FoxO служат в качестве ключевых регуляторов, обеспечивающих выживание клеток, которые вошли в дормантное состояние после цитотоксического воздействия.

Поскольку подавления активности FoxO можно достичь, используя уже одобренные для клинического использования препараты, подходы, апробированные в работе, потенциально имеют достаточно прямой выход к практическому применению. Безусловно, для этого эффективность выбранных подходов необходимо также подтвердить в исследованиях in vivo, что будет сделано в дальнейшем как закономерный этап развития представленной работы. Препараты, направленные на подавление FoxO, могут в будущем стать частью программы адъювантной терапии, проводимой после оперативного вмешательства для профилактики рецидива и уничтожения диссеминированных раковых клеток. В настоящее время подходов для направленной борьбы с дормантными клетками известно достаточно мало, поэтому каждая новая разработка в этой области представляет большой интерес для научного сообщества с точки зрения ее развития для последующего практического применения.

Стоит также упомянуть, что на уровне исследовательской работы сама предложенная модель имеет практическую значимость как инструмент для дальнейших фундаментальных исследований и апробации новых терапевтических подходов.

Апробация работы

Основные положения диссертации представлены и обсуждены на:

1. II Всероссийской научной очно-заочной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых LifeSciencePolytech, Санкт-Петербург, 26 ноября 2021 г.;

2. Всероссийской школе-конференции «Коллекции культур клеток человека и животных: современные вызовы и сетевые решения», Санкт-Петербург, 17 июля 2022 г.;

3. VIII Молодежной школе-конференции по молекулярной биологии и генетическим технологиям Института цитологии РАН, Санкт-Петербург, 11-14 октября 2022 г.;

4. III Международной конференции '^етСе11Вю-2023: Трансляционная медицина - спектр возможностей", Санкт-Петербург, 17-18 ноября 2023 г.;

5. XXIII Зимней молодежной школе по биофизике и молекулярной биологии, Санкт-Петербург, 26 февраля - 2 марта 2024 г.

Личный вклад автора

Основные результаты работы получены автором лично. Автор провел: анализ литературы по теме работы, получение основной части результатов. Планирование экспериментов, написание статей и подготовка докладов на конференциях было выполнено под руководством к.б.н. М.В. Иготти.

Для создания и отработки модели опухолевого рецидива автором были лично получены устойчивые к препаратам платины клеточные линии методом последовательной обработки клеток выбранным препаратом в возрастающих концентрациях.

Автор самостоятельно провел все этапы характеристики устойчивых линий и работы с моделью рецидива. Также автор лично проводил эксперименты на полученных моделях и последующую обработку результатов, включающую в том числе визуализацию данных и количественный анализ изображений.

Получение генно-инженерной конструкции, несущий ген Е1А под доксициклин-регулируемым промотором, проводилось совместно с М.В.Иготти. Лентивирусная паковка и получение клеток с встроенной системой FUCCI проводилась совместно с О.О. Гнединой. Получение постоянной клеточной линии с регулируемой экспрессией Е1А и проведение дальнейших экспериментов осуществлялось автором лично.

Сортировка клеток и эксперименты с использованием метода проточной цитометрии и последующая обработка полученных данных проводилась в сотрудничестве с Д.Н. Аксеновым.

Финансовая поддержка диссертации

Работа была выполнена при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ) № 22-25-20229 и Санкт-Петербургского научного фонда в соответствии с соглашением от 13 апреля 2022 г. № 05/2022 и частично фонда директора Института цитологии РАН.

Объем и структура диссертации

Диссертация содержит разделы «Введение», «Обзор литературы», «Материалы и методы», «Результаты», «Обсуждение», «Выводы», «Список литературы», «Благодарности», изложена на 113 страницах и проиллюстрирована 31 рисунком и 2 таблицами.

Список публикаций по теме работы

По теме диссертации опубликовано 8 работ, из них 3 — статьи, 5 — тезисы.

Статьи:

1. Моршнева, А.В., Гнедина, О.О., Киндт, Д.Н., and Иготти, М.В. Получение и характеристика линии устойчивых к цисплатину клеток рака толстой кишки человека (2022). Цитология 64. doi. 10.31857/S0041377122040022;

2. Моршнева А.В. Транскрипционные факторы FoxO как многофункциональные регуляторы клеточных процессов (2020). Цитология 62(10). с. 687-698. doi. 10.31857/S0041377120100041;

3. Morshneva A., Gnedina O., Marusova T., Igotti M. Expression of Adenoviral E1A in Transformed Cells as an Additional Factor of HDACi-Dependent FoxO Regulation (2020). Cells. V. 9. P. 97. doi. 10.3390/cells9010097.

Тезисы:

1. Моршнева А. В., Гнедина О.О., Иготти М.В. «Ингибирование транскрипционного фактора FoxO1 в модели рецидива колоректального рака in vitro как возможный подход борьбы с рецидивирующими опухолями» (2024), ISBN: 978-5-86763-488-9;

2. Моршнева А.В., Гнедина О.О., Козлова А.М., Иготти М.В. «Экспрессия маркеров стволовых клеток в цисплатин-устойчивых клетках колоректального рака человека при моделировании процесса опухолевого рецидива» (2023), ISBN: 978-5-7422-8303-4;

3. Козлова А.М., Моршнева А.В., Гнедина О.О., Иготти М.В. «Оптимизация протокола для доксициклин-индуцируемых систем контролируемой экспрессии генов» (2023), ISBN: 978-5-7422-8303-4;

4. Моршнева А.В., Гнедина О.О., Киндт Д.Н., Иготти М.В. «Сравнительный анализ клеточного цикла чувствительных и устойчивых к цисплатину клеток аденокарциномы толстого кишечника человека HCT116 при действии цисплатина.» (2022), Цитология, T. 64, № 7;

5. Alisa Morshneva, «The role of adenoviral E1A in HDACi-Dependent FoxO Regulation» (2020), J Tumor Res & Reports 5 (2), ISSN: 2684-1614.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Колоректальный рак

Термин колоректальный рак объединяет злокачественные опухоли, развивающиеся в слизистой оболочке толстого кишечника и прямой кишки. Необходимо отметить, что опухоли прямой и толстой кишки имеют значительные клинические и биологические различия [7], что ставит под сомнение возможность их обобщения. Тем не менее, термин «колоректальный рак» является общепринятым и широко используется в медицинской литературе.

Наряду с раком легких и раком предстательной железы, колоректальный рак входит в тройку наиболее распространенных типов рака, суммарно составляющих половину всех диагностируемых опухолей [8], а также занимает второе место после рака легких по уровню смертности [9]. В России ежегодно регистрируется более 50 тысяч новых случаев диагностированного колоректального рака [10].

Наиболее популярной и распространенной моделью канцерогенеза колоректального рака является модель последовательной хромосомной нестабильности, также известная как модель «аденома-карцинома-метастазы», когда аберрантная крипта развивается сначала в доброкачественный аденоматозный полип с последующим перерождением в спорадический колоректальный рак [11]. Переход опухоли в злокачественную форму как правило связан с накоплением специфических генетических сигнатур, известных также как модель колоректального онкогенеза человека «APC-KRAS-TP53», предложенная командой Фирона и Фогельштейна еще в 1990 году [12]. Мутации в генах APC, TP53, ERBB2, KRAS, PTEN и BRAF наиболее распространены при развитии колоректального рака и встречаются у большинства пациентов.

В ряду перевиваемых культур клеток колоректального рака человека, широко используемых в исследованиях in vitro и in vivo, клеточные линии аденокарцином - CACO-2, HCT116, HT-29, SW480 и др. [13].

Клетки линии HCT116, являющиеся главным объектом исследования в данной работе, экспрессируют мутантный K-Ras и широко используются в качестве модельной линии как в фундаментальных исследованиях в области биологии рака, так и в более прикладных целях, таких как подбор новых препаратов для лечения колоректального рака и апробация новых терапевтических подходов.

1.2 Проблема опухолевого рецидива

В настоящее время рак остается заболеванием с высоким уровнем летальности и в большинстве случаев это связано именно с проблемой рецидива, когда классические подходы противораковой терапии оказываются малоэффективными против новой, более агрессивной и злокачественной опухоли.

Довольно большой процент опухолей пациентов рецидивирует после хирургического вмешательства или адъювантной терапии. Частота рецидивирования во многом зависит от природы опухоли и ее локализации и достигает 90% для наиболее агрессивных форм рака, таких как глиобластома [14], тогда как рак груди в среднем рецидивирует с частотой 5-8% [15]. Для колоректального рака доля пациентов с признаками рецидива по разным данным составляет от 15 до 50% [16,17] с наиболее распространенным диапазоном в 30-40% [18]. Для клеток колоректального рака характерен органотропизм к печени, легким и брюшной полости [19].

В отдельных случаях возобновление опухолевого роста в отдаленных метастазах отмечается через несколько десятилетий после ремиссии. На длительность периода ремиссии может влиять множество внутренних и внешних

факторов: тип и происхождение раковой опухоли, уровень экспрессии онкомаркеров и активность рецепторов, образ жизни пациента, системное воспаление в организме и др. [20].

Для объяснения феномена позднего метастатического рецидивирования, происходящего в результате спонтанной активации роста покоящихся раковых клеток с лекарственной устойчивостью часто привлекается идея дормантности раковых клеток.

1.3 Явление дормантности 1.3.1. Дормантные клетки

Термин "дормантность" является заимствованным и восходит к латинскому глаголу dormire — "спать". Первое упоминание этого термина в отношении раковых клеток приписывают патологу Руперту Уиллису, который в 1934 году отметил, что поздние метастазы у пациентов без признаков локального рецидива опухоли указывают на то, что неопластические клетки должно быть находились в тканях в спящем (dormant) состоянии [21]. Далее термин был уточнен в 1954 году Джеффри Хэдфилдом как состояние временного митотического блока клеток [22].

Термин "дормантность" со временем приобрел также второе значение. Дормантной называют также популяцию опухолевых клеток без видимых признаков роста, что является следствием баланса пролиферации и гибели клеток [23]. Это так называемая "дормантность опухолевой массы", которую не следует путать с дормантностью отдельных клеток, неотъемлемым признаком которых является прекращение пролиферации [24].

На уровне клинической практики проблема дормантности раковых клеток отражается в наблюдаемых эффектах: метастазировании и локальном рецидиве. Поэтому периодом дормантности в данном случае считается бессимптомный период, пока отдельные локальные или диссеминированные опухолевые клетки в

организме пациента не образуют новые очаги опухолевого роста, доступные для диагностики [25].

В последние годы тема дорматности плотно переплетается с исследованиями раковых стволовых клеток, часто эти термины используются как синонимы. Раковые стволовые клетки считаются популяцией медленно циклирующих клеток (SCCs) [26], тогда как дормантные клетки, согласно их исходному определению, находятся в блоке клеточного цикла. Тем не менее, в работах последних лет дормантные клетки все чаще также характеризуются как популяция медленно циклирующих клеток [27,28].

В различных источниках для описания остаточной популяции клеток, дающих начало новой опухоли, используется целый ряд довольно близких терминов: "dormant cells", "drug-tolerant cells", "persister cells", "tumour-initiating cells", "metastasis-initiating cells", "latency competent cells" и др. Поскольку единого мнения по поводу терминологии популяций раковых клеток до сих пор нет, стоит обозначить, что в рамках представленной работы вышеперечисленные термины будут использованы следующим образом: клетки, выживающие после терапевтического воздействия и способные дать начало новой опухоли будут в зависимости от контекста называться дормантными или покоящимися.

1.3.2. "Жизненный цикл" опухоли

Последовательность этапов развития раковой опухоли от ее зарождения до распространения по организму и роста новых опухолей можно рассмотреть как своеобразный "жизненный цикл" опухоли.

Считается, что началом процесса злокачественного преобразования клеток — канцерогенеза, является постепенное накопление генетических изменений, которые в итоге приводят к иммортализации клеток. Среди таких изменений известны потеря опухолевого супрессора p53, белка ретинобластомы 1 Rb1, ингибитора пролиферации p16, активация теломеразы, Ras-активирующие мутации, амплификация HER2 и др. [29].

В ходе канцерогенеза клетки опухоли приобретают отличительные признаки раковых клеток: конститутивный пролиферативный сигналинг, избегание сигналов супрессоров роста и программируемой клеточной гибели, репликативное "бессмертие", активация ангиогенеза, инвазии и метастазирования [29]. Неограниченное деление и подавление апоптотических сигналов обеспечивают быстрый рост опухоли при условии активного ангиогенеза. Для обеспечения растущей опухоли кислородом и питательными веществами необходима хорошая васкуляризация [30].

Основной причиной распространения опухолевого роста в организме является диссеминация раковых клеток, которая является острой проблемой при хирургическом удалении раковой опухоли. Диссеминированные клетки — клетки, которые отделились от основной опухолевой массы и распространились с током крови в другие анатомические структуры. Одиночные клетки после выхода из блока клеточного цикла и формирования популяции дочерних клеток образуют микрометастазы, которые затем могут стать отдельными очагами опухолевого роста [25]. В настоящее время диссеминированные клетки также плотно связывают с концепцией дормантных раковых клеток.

В организме дормантные клетки чаще всего локализованы в отдельных микроанатомических компартментах — нишах. При этом ниша это не просто вместилище для дормантных клеток — клетки активно взаимодействуют со своей нишей, получая и передавая сигналы как через растворимые факторы, так и через межклеточные контакты, благодаря чему и обеспечивается длительное поддержание клеток в покоящемся состоянии [31].

В зависимости от набора хемокиновых лигандов, для каждого типа опухоли существует своя нативная ниша. Одной из самых распространенных и хорошо изученных ниш является костный мозг [32]. Ключевым фактором, обеспечивающим тропизм опухолевых клеток к костному мозгу, считается экспрессия хемокинового лиганда 4 (CXCR4) — маркера, представленного на поверхности клеток опухолей различного генеза: гематологических опухолей,

колоректального рака, рака груди, печени, яичников и др [33]. Повышенный уровень экспрессии CXCR4 в клетках колоректального рака является негативным прогностическим признаком, что также может быть следствием высокого метастатического потенциала таких клеток [34].

Одним из механизмов, определяющих пролиферативную и метаболическую активность раковых клеток, является их окислительно-восстановительный статус, а именно уровень активных форм кислорода (АФК). Известно, что раковые клетки характеризуются повышенным уровнем АФК по сравнению с нормальными [35]. Высокий уровень АФК характерен для активных, пролиферирующих раковых клеток, тогда как их выход в покоящееся дормантное состояние сопровождается снижением АФК [1,36]. В дальнейшем умеренное накопление АФК в покоящихся клетках приводит их к реактивации и возвращению в клеточный цикл, однако чрезмерная активность АФК может приводить такие клетки к гибели [1]. После реактивации клетки активно растущих метастаз также характеризуются высоким уровнем АФК [36]. Таким образом, на протяжении жизненного цикла опухоли от роста первичной опухоли до метастазирования и рецидива происходит волнообразное изменение содержания АФК, достигающее максимума в наиболее активные периоды опухолевого роста и минимума в период дормантности.

1.3.3. Подходы к изучению популяции дормантных клеток. Моделирование дормантности in vitro

Дормантные клетки — довольно сложный объект исследования, так как количество ограничений в экспериментах по данной теме значительно превышает количество возможностей. Среди ограничений наиболее острыми являются малый размер популяции дормантных клеток, отсутствие полноценного иммунного компонента в нишах при моделировании процесса in vivo на иммунодефицитных мышах и невозможность смоделировать многолетний процесс реактивации дормантных клеток в эксперименте.

При исследовании дормантности in vitro наиболее актуальной является первая из упомянутых проблем, а именно малый размер популяции дормантных клеток, значительно ограничивающий выбор доступных лабораторных методов. В связи с этим, некоторый прогресс в накоплении знаний о природе дормантных клеток и механизмах регуляции дормантности связан с использованием методов, позволяющих работать с одиночными клетками: проточная цитометрия, секвенирование отдельных клеток (single-cell подходы) и др. Такие подходы довольно информативны, но имеют ряд ограничений и мало доступны для постоянной работы, а потому главной методологической задачей при работе с дормантными раковыми клетками является адаптация этого объекта исследования к классическим методам молекулярной и клеточной биологии и расширение спектра доступных инструментов. Такая задача требует моделирования состояния дормантности и выхода из него in vitro.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Моршнева Алиса Васильевна, 2024 год

6 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Li B. et al. Redox Control of the Dormant Cancer Cell Life Cycle // Cells. 2021. Vol. 10, № 10. P. 2707.

2. Farhan M. et al. The role of FOXOs and autophagy in cancer and

metastasis—Implications in therapeutic development // Med. Res. Rev. 2020. Vol. 40, №6. P. 2089-2113.

3. Fitzwalter B.E., Thorburn A. Autophagy inhibition improves anti-cancer drugs via FOXO3a activation // Oncotarget. 2018. Vol. 9, № 39. P. 25384-25385.

4. Tsuji T. et al. FOXO3 is a latent tumor suppressor for FOXO3-positive and cytoplasmic-type gastric cancer cells // Oncogene. Nature Publishing Group, 2021. Vol. 40, № 17. P. 3072-3086.

5. Gonzalez-Quiroz M. et al. Homeostatic interplay between FoxO proteins and ER proteostasis in cancer and other diseases // Semin. Cancer Biol. 2018. Vol. 50. P. 42-52.

6. Lu Z. et al. ARHI (DIRAS3) induces autophagy in ovarian cancer cells by downregulating the epidermal growth factor receptor, inhibiting PI3K and Ras/MAP signaling and activating the FOXo3a-mediated induction of Rab7 // Cell Death Differ. Nature Publishing Group, 2014. Vol. 21, № 8. P. 1275-1289.

7. Jafarov S., Link K.H. РАЗЛИЧИЕ РАКА ТОЛСТОЙ И ПРЯМОЙ КИШКИ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ЭПИДЕМИОЛОГИИ, КАНЦЕРОГЕНЕЗА, МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ, ПЕРВИЧНОЙ И ВТОРИЧНОЙ ПРОФИЛАКТИКИ: ДОКЛИНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: 4 // Сибирский Онкологический Журнал. 2018. Vol. 17, № 4. P. 88-98.

8. Siegel R.L., Giaquinto A.N., Jemal A. Cancer statistics, 2024 // CA. Cancer J. Clin. 2024. Vol. 74, № 1. P. 12-49.

9. Baidoun F. et al. Colorectal Cancer Epidemiology: Recent Trends and Impact on Outcomes // Curr. Drug Targets. 2021. Vol. 22, № 9. P. 998-1009.

10. Иванович Ч.В. et al. Применение ПЭТ/КТ в диагностике, стадировании и мониторинге колоректального рака: 4 // Сибирский Онкологический Журнал. Россия, Томск: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Томский научно-исследовательский институт онкологии», 2019. Vol. 18, №4. P. 67-77.

11. Максимова П.Е. et al. Колоректальный рак: эпидемиология, канцерогенез, молекулярно-генетические и клеточные механизмы резистентности к терапии (аналитический обзор): 2 // Колопроктология. 2023. Vol. 22, № 2. P. 160-171.

12. Fearon E.R., Vogelstein B. A genetic model for colorectal tumorigenesis // Cell. 1990. Vol. 61, № 5. P. 759-767.

13. Ahmed D. et al. Epigenetic and genetic features of 24 colon cancer cell lines // Oncogenesis. 2013. Vol. 2, № 9. P. e71.

14. Weller M. et al. Standards of care for treatment of recurrent glioblastoma—are we there yet? //Neuro-Oncol. 2013. Vol. 15, № 1. P. 4-27.

15. Dewar J.A. et al. Local relapse and contralateral tumor rates in patients with breast cancer treated with conservative surgery and radiotherapy (Institut Gustave Roussy 1970-1982). IGR Breast Cancer Group // Cancer. 1995. Vol. 76, № 11. P. 2260-2265.

16. Sawayama H. et al. Overall survival after recurrence in stage I-III colorectal cancer patients in accordance with the recurrence organ site and pattern // Ann. Gastroenterol. Surg. 2021. Vol. 5, № 6. P. 813-822.

17. Qaderi S.M. et al. Disease recurrence after colorectal cancer surgery in the modern era: a population-based study // Int. J. Colorectal Dis. 2021. Vol. 36, № 11. P. 2399-2410.

18. Purandare N.C. et al. Colorectal cancer - patterns of locoregional recurrence and distant metastases as demonstrated by FDG PET / CT // Indian J. Radiol. Imaging. 2010. Vol. 20, № 4. P. 284-288.

19. He K. et al. Metastasis organotropism in colorectal cancer: advancing toward innovative therapies // J. Transl. Med. 2023. Vol. 21, № 1. P. 612.

20. Pradhan S. et al. Engineered In Vitro Models of Tumor Dormancy and Reactivation // J. Biol. Eng. 2018. Vol. 12, № 1. P. 37.

21. Willis R.A. The Spread of Tumours in the Human Body. J. & A. Churchill, 1934. 702 p.

22. Hadfield G. The Dormant Cancer Cell // Br. Med. J. 1954. Vol. 2, № 4888. P. 607-610.1.

23. Holmgren L., O'Reilly M.S., Folkman J. Dormancy of micrometastases: balanced proliferation and apoptosis in the presence of angiogenesis suppression // Nat. Med. 1995. Vol. 1, № 2. P. 149-153.

24. Endo H., Inoue M. Dormancy in cancer // Cancer Sci. 2019. Vol. 110, № 2. P. 474-480.

25. Aguirre-Ghiso J.A. Models, mechanisms and clinical evidence for cancer dormancy // Nat. Rev. Cancer. Nature Publishing Group, 2007. Vol. 7, № 11. P. 834-846.

26. Fattore L., Mancini R., Ciliberto G. Cancer Stem Cells and the Slow Cycling Phenotype: How to Cut the Gordian Knot Driving Resistance to Therapy in Melanoma: 11 // Cancers. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2020. Vol. 12, № 11. P. 3368.

27. Basu S. et al. Slow-Cycling (Dormant) Cancer Cells in Therapy Resistance, Cancer Relapse and Metastasis // Semin. Cancer Biol. 2022. Vol. 78. P. 90-103.

28. Davis J.E. et al. Tumor Dormancy and Slow-Cycling Cancer Cells // Adv. Exp. Med. Biol. 2019. Vol. 1164. P. 199-206.

29. Hanahan D., Weinberg R.A. Hallmarks of cancer: the next generation // Cell. 2011. Vol. 144, №5. P. 646-674.

30. Carmeliet P., Jain R.K. Angiogenesis in cancer and other diseases // Nature. 2000. Vol. 407, № 6801. P. 249-257.

31. Senft D., Jeremias I. Tumor Cell Dormancy—Triggered by the Niche // Dev. Cell. 2019. Vol. 49, №3. P. 311-312.

32. Mayhew V., Omokehinde T., Johnson R.W. Tumor dormancy in bone // Cancer

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

Rep. 2019. Vol. 3, № 1. P. e1156.

Zhao H. et al. CXCR4 over-expression and survival in cancer: A system review and meta-analysis // Oncotarget. 2014. Vol. 6, № 7. P. 5022-5040. Ottaiano A. et al. Prognostic Significance of CXCR4 in Colorectal Cancer: An Updated Meta-Analysis and Critical Appraisal // Cancers. 2021. Vol. 13, № 13. P. 3284.

Nakamura H., Takada K. Reactive oxygen species in cancer: Current findings and

future directions // Cancer Sci. 2021. Vol. 112, № 10. P. 3945-3952.

Puente-Cobacho B. et al. Involvement of redox signalling in tumour cell dormancy

and metastasis // Cancer Metastasis Rev. 2023. Vol. 42, № 1. P. 49-85.

Wu F.-H. et al. Characterization and functional analysis of a slow-cycling

subpopulation in colorectal cancer enriched by cell cycle inducer combined

chemotherapy // Oncotarget. 2017. Vol. 8, № 45. P. 78466-78479.

Fang J.Y. et al. From competency to dormancy: a 3D model to study cancer cells

and drug responsiveness // J. Transl. Med. 2016. Vol. 14. P. 38.

Fang J.Y. et al. Tumor Bioengineering Using a Transglutaminase Crosslinked

Hydrogel // PLoS ONE. 2014. Vol. 9, № 8. P. e105616.

Huang Z. et al. Targeting Dormant Ovarian Cancer Cells In Vitro and in an In Vivo Mouse Model of Platinum Resistance // Mol. Cancer Ther. 2021. Vol. 20, № 1. P. 85-95.

Li S. et al. Model of tumor dormancy/recurrence after short-term chemotherapy // PloS One. 2014. Vol. 9, № 5. P. e98021.

Akkoc Y. et al. Autophagy and Cancer Dormancy // Front. Oncol. 2021. Vol. 11. P. 627023.

Sosa M.S. et al. ERK1/2 and p38a/p Signaling in Tumor Cell Quiescence: Opportunities to Control Dormant Residual Disease // Clin. Cancer Res. 2011. Vol. 17, № 18. P. 5850-5857.

Touil Y. et al. Melanoma dormancy in a mouse model is linked to GILZ/FOXO3A-dependent quiescence of disseminated stem-like cells // Sci. Rep. 2016. Vol. 6. P. 30405.

Ho K.-K. et al. Phosphorylation of FOXO3a on Ser-7 by p38 Promotes Its Nuclear Localization in Response to Doxorubicin // J. Biol. Chem. 2012. Vol. 287, № 2. P. 1545-1555.

Endo H. et al. Dormancy of Cancer Cells with Suppression of AKT Activity Contributes to Survival in Chronic Hypoxia // PLoS ONE. 2014. Vol. 9, № 6. P. e98858.

Francescangeli F. et al. Dormancy, stemness, and therapy resistance: interconnected players in cancer evolution // Cancer Metastasis Rev. Springer, 2023. Vol. 42, № 1.P. 197.

Yang X. et al. Cellular Phenotype Plasticity in Cancer Dormancy and Metastasis // Front. Oncol. Frontiers, 2018. Vol. 8.

Cuccu A. et al. Analysis of Dormancy-Associated Transcriptional Networks Reveals a Shared Quiescence Signature in Lung and Colorectal Cancer // Int. J. Mol. Sci. 2022. Vol. 23, № 17. P. 9869.

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

Francescangeli F. et al. A pre-existing population of ZEB2+ quiescent cells with sternness and mesenchymal features dictate chemoresistance in colorectal cancer // J. Exp. Clin. Cancer Res. CR. 2020. Vol. 39. P. 2.

Cackowski F.C., Heath E.I. Prostate cancer dormancy and recurrence // Cancer Lett. 2022. Vol. 524. P. 103-108.

Zhang M. et al. Nanog mediated by FAO/ACLY signaling induces cellular dormancy in colorectal cancer cells // Cell Death Dis. Nature Publishing Group, 2022. Vol. 13, №2. P. 1-11.

Xia R. et al. The role of Hedgehog and Notch signaling pathway in cancer // Mol. Biomed. 2022. Vol. 3.

Wang J. et al. AT-101 inhibits hedgehog pathway activity and cancer growth //

Cancer Chemother. Pharmacol. 2015. Vol. 76, № 3. P. 461-469.

De Angelis M.L. et al. Stem Cell Plasticity and Dormancy in the Development of

Cancer Therapy Resistance // Front. Oncol. 2019. Vol. 9. P. 626.

Sosa M.S. et al. NR2F1 controls tumor cell dormancy via SOX9 and RARP driven

quiescence programs //Nat. Commun. 2015. Vol. 6. P. 6170.

Gao H. et al. The BMP inhibitor Coco reactivates breast cancer cells at lung

metastatic sites // Cell. 2012. Vol. 150, № 4. P. 764-779.

Buczacki S.J.A. et al. Itraconazole targets cell cycle heterogeneity in colorectal

cancer // J. Exp. Med. 2018. Vol. 215, № 7. P. 1891-1912.

Ma H. et al. Interferon-a Promotes the Expression of Cancer Stem Cell Markers in Oral Squamous Cell Carcinoma// J. Cancer. 2017. Vol. 8, № 12. P. 2384-2393. Liu Y. et al. STAT3/p53 pathway activation disrupts IFN-P-induced dormancy in tumor-repopulating cells // J. Clin. Invest. Vol. 128, № 3. P. 1057-1073. El Touny L.H. et al. Combined SFK/MEK inhibition prevents metastatic outgrowth of dormant tumor cells // J. Clin. Invest. 2014. Vol. 124, № 1. P. 156-168. Jin L. et al. Targeting of CD44 eradicates human acute myeloid leukemic stem cells//Nat. Med. 2006. Vol. 12, № 10. P. 1167-1174.

Vera-Ramirez L. et al. Autophagy promotes the survival of dormant breast cancer cells and metastatic tumour recurrence // Nat. Commun. Nature Publishing Group, 2018. Vol. 9, № 1.P. 1944.

Koberle B., Schoch S. Platinum Complexes in Colorectal Cancer and Other Solid Tumors // Cancers. 2021. Vol. 13, № 9. P. 2073. Saber M.M. et al. Targeting colorectal cancer cell metabolism through development of cisplatin and metformin nano-cubosomes // BMC Cancer. 2018. Vol. 18, № 1. P. 822.

Jeon H.-J. et al. Adjuvant Chemotherapy Using the FOLFOX Regimen in Colon Cancer // J. Korean Soc. Coloproctology. 2011. Vol. 27, № 3. P. 140-146. Feliu J. et al. XELOX (capecitabine plus oxaliplatin) as first-line treatment for elderly patients over 70 years of age with advanced colorectal cancer // Br. J. Cancer. 2006. Vol. 94, № 7. P. 969-975.

Dasari S., Tchounwou P.B. Cisplatin in cancer therapy: molecular mechanisms of action // Eur. J. Pharmacol. 2014. Vol. 740. P. 364-378.

Galluzzi L. et al. Molecular mechanisms of cisplatin resistance // Oncogene. 2012.

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

Vol. 31, № 15. P. 1869-1883.

Rabik C.A., Dolan M.E. Molecular Mechanisms of Resistance and Toxicity Associated with Platinating Agents // Cancer Treat. Rev. 2007. Vol. 33, № 1. P. 9-23.

Wood R.D. Nucleotide Excision Repair in Mammalian Cells * // J. Biol. Chem. Elsevier, 1997. Vol. 272, № 38. P. 23465-23468.

Reed E. Platinum-DNA adduct, nucleotide excision repair and platinum based anti-cancer chemotherapy // Cancer Treat. Rev. 1998. Vol. 24, № 5. P. 331-344. Yimit A. et al. Differential damage and repair of DNA-adducts induced by anti-cancer drug cisplatin across mouse organs // Nat. Commun. Nature Publishing Group, 2019. Vol. 10, № 1. P. 309.

Cree I.A., Charlton P. Molecular chess? Hallmarks of anti-cancer drug resistance // BMC Cancer. 2017. Vol. 17, № 1. P. 10.

Choi S.U. et al. Establishment of doxorubicin-resistant subline derived from HCT15 human colorectal cancer cells // Arch. Pharm. Res. 1996. Vol. 19, № 5. P. 342-347.

Fanciulli M. et al. Energy metabolism of human LoVo colon carcinoma cells: correlation to drug resistance and influence of lonidamine // Clin. Cancer Res. Off. J. Am. Assoc. Cancer Res. 2000. Vol. 6, № 4. P. 1590-1597. Wu Z.-X. et al. Establishment and Characterization of an Irinotecan-Resistant Human Colon Cancer Cell Line // Front. Oncol. 2020. Vol. 10. P. 624954. Tang H. et al. Establishment and gene analysis of an oxaliplatin-resistant colon cancer cell line THC8307/L-0HP // Anticancer. Drugs. 2007. Vol. 18, № 6. P. 633-639.

Liu Z. et al. Establishment and biological characteristics of oxaliplatin-resistant human colon cancer cell lines // Chin. J. Cancer. 2010. Vol. 29, № 7. P. 661-667. Van de Vrie W. et al. Drug resistance in rat colon cancer cell lines is associated with minor changes in susceptibility to cytotoxic cells // Cancer Immunol. Immunother. CII. 1993. Vol. 37, № 5. P. 337-342.

Chen P. et al. Targeting YTHDF1 effectively re-sensitizes cisplatin-resistant colon cancer cells by modulating GLS-mediated glutamine metabolism // Mol. Ther. Oncolytics. 2021. Vol. 20. P. 228-239.

Boyer J. et al. Characterization of p53 wild-type and null isogenic colorectal cancer cell lines resistant to 5-fluorouracil, oxaliplatin, and irinotecan // Clin. Cancer Res. Off. J. Am. Assoc. Cancer Res. 2004. Vol. 10, № 6. P. 2158-2167. Wang F., Marshall C.B., Ikura M. Forkhead followed by disordered tail: The intrinsically disordered regions of FOXO3a // Intrinsically Disord. Proteins. 2015. Vol. 3, № 1.P. e1056906.

Jin Y., Liang Z., Lou H. The Emerging Roles of Fox Family Transcription Factors in Chromosome Replication, Organization, and Genome Stability // Cells. 2020. Vol. 9, № 1.P. 258.

Kaestner K.H., Knochel W., Martinez D.E. Unified nomenclature for the winged helix/forkhead transcription factors // Genes Dev. 2000. Vol. 14, № 2. P. 142-146. Sanchez A.M.J., Candau R.B., Bernardi H. FoxO transcription factors: their roles

in the maintenance of skeletal muscle homeostasis // Cell. Mol. Life Sci. CMLS.

2014. Vol. 71, №9. P. 1657-1671.

87. Munekata K., Sakamoto K. Forkhead transcription factor Foxo1 is essential for adipocyte differentiation // In Vitro Cell. Dev. Biol. Anim. 2009. Vol. 45, № 10. P. 642-651.

88. Renault V.M. et al. FoxO3 regulates neural stem cell homeostasis // Cell Stem Cell. 2009. Vol. 5, № 5. P. 527-539.

89. Zhu Min et al. FoxO4 Promotes Early Inflammatory Response Upon Myocardial Infarction via Endothelial Arg1 // Circ. Res. American Heart Association, 2015. Vol. 117, № 11. P. 967-977.

90. Jacobs F.M.J. et al. FoxO6, a novel member of the FoxO class of transcription factors with distinct shuttling dynamics // J. Biol. Chem. 2003. Vol. 278, № 38. P. 35959-35967.

91. Salih D.A.M. et al. FoxO6 regulates memory consolidation and synaptic function // Genes Dev. 2012. Vol. 26, № 24. P. 2780-2801.

92. Anderson M.J. et al. Embryonic expression of the tumor-associated PAX3-FKHR fusion protein interferes with the developmental functions of Pax3 // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2001. Vol. 98, № 4. P. 1589-1594.

93. Galili N. et al. Fusion of a fork head domain gene to PAX3 in the solid tumour alveolar rhabdomyosarcoma//Nat. Genet. 1993. Vol. 5, № 3. P. 230-235.

94. Calnan D.R., Brunet A. The FoxO code // Oncogene. 2008. Vol. 27, № 16. P. 2276-2288.

95. Klotz L.-O. et al. Redox regulation of FoxO transcription factors // Redox Biol.

2015. Vol. 6. P. 51-72.

96. Моршнева А.В. Транскрипционные факторы FoxO как многофункциональные регуляторы клеточных процессов // Цитология. Российская академия наук, 2020. Vol. 62, № 10. P. 687-698.

97. Brunet A. et al. 14-3-3 transits to the nucleus and participates in dynamic nucleocytoplasmic transport // J. Cell Biol. 2002. Vol. 156, № 5. P. 817-828.

98. Hwangbo D.S. et al. Drosophila dFOXO controls lifespan and regulates insulin signalling in brain and fat body // Nature. 2004. Vol. 429, № 6991. P. 562-566.

99. Nowak K. et al. E2F-1 regulates expression of FOXO1 and FOXO3a // Biochim. Biophys. Acta. 2007. Vol. 1769, № 4. P. 244-252.

100. Essaghir A. et al. The transcription of FOXO genes is stimulated by FOXO3 and repressed by growth factors // J. Biol. Chem. 2009. Vol. 284, № 16. P. 10334-10342.

101. Wang Z., Yu T., Huang P. Post-translational modifications of FOXO family proteins (Review) // Mol. Med. Rep. Spandidos Publications, 2016. Vol. 14, № 6. P. 4931-4941.

102. Chapuis N. et al. IkB kinase overcomes PI3K/Akt and ERK/MAPK to control FOXO3a activity in acute myeloid leukemia // Blood. 2010. Vol. 116, № 20. P. 4240-4250.

103. Greer E.L., Brunet A. FOXO transcription factors at the interface between longevity and tumor suppression // Oncogene. 2005. Vol. 24, № 50. P. 7410-7425.

104

105

106

107

108

109

110

111.

112

113

114

115

116

117

118

119

120

Hu M.C.-T. et al. IkappaB kinase promotes tumorigenesis through inhibition of forkhead FOXO3a // Cell. 2004. Vol. 117, № 2. P. 225-237. Singh A. et al. Protein Phosphatase 2A Reactivates FOXO3a through a Dynamic Interplay with 14-3-3 and AKT // Mol. Biol. Cell / ed. Newmeyer D.D. 2010. Vol. 21, №6. P. 1140-1152.

Alessi D.R. et al. Characterization of a 3-phosphoinositide-dependent protein kinase which phosphorylates and activates protein kinase Balpha // Curr. Biol. CB. 1997. Vol. 7, №4. P. 261-269.

Brownawell A.M. et al. Inhibition of nuclear import by protein kinase B (Akt)

regulates the subcellular distribution and activity of the forkhead transcription

factor AFX // Mol. Cell. Biol. 2001. Vol. 21, № 10. P. 3534-3546.

Silhan J. et al. 14-3-3 Protein Masks the DNA Binding Interface of Forkhead

Transcription Factor FOXO4 // J. Biol. Chem. 2009. Vol. 284, № 29. P.

19349-19360.

Tzivion G., Dobson M., Ramakrishnan G. FoxO transcription factors; Regulation by AKT and 14-3-3 proteins // Biochim. Biophys. Acta BBA - Mol. Cell Res. 2011. Vol. 1813, № 11. P. 1938-1945.

Karin M. et al. NF-kappaB in cancer: from innocent bystander to major culprit // Nat. Rev. Cancer. 2002. Vol. 2, № 4. P. 301-310.

Wang M.C., Bohmann D., Jasper H. JNK extends life span and limits growth by antagonizing cellular and organism-wide responses to insulin signaling // Cell. 2005. Vol. 121, № 1.P. 115-125.

You S. et al. eIF2a kinases PERK and GCN2 act on FOXO to potentiate FOXO activity // Genes Cells Devoted Mol. Cell. Mech. 2018. Vol. 23, № 9. P. 786-793. Daitoku H., Sakamaki J., Fukamizu A. Regulation of FoxO transcription factors by acetylation and protein-protein interactions // Biochim. Biophys. Acta BBA - Mol. Cell Res. 2011. Vol. 1813, № 11. P. 1954-1960. van der Heide L.P., Smidt M.P. Regulation of FoxO activity by CBP/p300-mediated acetylation // Trends Biochem. Sci. 2005. Vol. 30, № 2. P. 81-86.

Hariharan N. et al. Deacetylation of FoxO by Sirt1 Plays an Essential Role in Mediating Starvation-Induced Autophagy in Cardiac Myocytes // Circ. Res. 2010. Vol. 107, № 12. P. 1470-1482.

Yao S. et al. Characterization of FOXO Acetylation // Methods Mol. Biol. Clifton NJ. 2019. Vol. 1890. P. 77-90.

Huang H. et al. Skp2 inhibits FOXO1 in tumor suppression through ubiquitin-mediated degradation // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005. Vol. 102, № 5. P. 1649-1654.

Morshneva A. et al. Expression of Adenoviral E1A in Transformed Cells as an Additional Factor of HDACi-Dependent FoxO Regulation: 1 // Cells. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2020. Vol. 9, № 1. P. 97. Yadav R.K. et al. FoxO transcription factors in cancer metabolism // Semin. Cancer Biol. 2018. Vol. 50. P. 65-76.

Medema R.H. et al. AFX-like Forkhead transcription factors mediate cell-cycle

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

regulation by Ras and PKB through p27kip1 // Nature. 2000. Vol. 404, № 6779. P. 782-787.

Furukawa-Hibi Y. et al. FOXO forkhead transcription factors induce G(2)-M checkpoint in response to oxidative stress // J. Biol. Chem. 2002. Vol. 277, № 30. P. 26729-26732.

Tang T.T.-L. et al. The forkhead transcription factor AFX activates apoptosis by induction of the BCL-6 transcriptional repressor // J. Biol. Chem. 2002. Vol. 277, № 16. P. 14255-14265.

Brunet A. et al. Akt Promotes Cell Survival by Phosphorylating and Inhibiting a Forkhead Transcription Factor // Cell. 1999. Vol. 96, № 6. P. 857-868. Modur V. et al. FOXO proteins regulate tumor necrosis factor-related apoptosis inducing ligand expression. Implications for PTEN mutation in prostate cancer // J. Biol. Chem. 2002. Vol. 277, № 49. P. 47928-47937.

Deng Y. et al. FOXOs in Cancer Immunity: Knowns and Unknowns // Semin. Cancer Biol. 2018. Vol. 50. P. 53-64.

Luo C.T. et al. Graded Foxo1 activity in T reg cells differentiates tumour immunity from spontaneous autoimmunity: 7587 // Nature. Nature Publishing Group, 2016. Vol. 529, № 7587. P. 532-536.

Ohue Y., Nishikawa H. Regulatory T (Treg) cells in cancer: Can Treg cells be a new therapeutic target? // Cancer Sci. 2019. Vol. 110, № 7. P. 2080-2089. Paik J.-H. et al. FoxOs are lineage-restricted redundant tumor suppressors and regulate endothelial cell homeostasis // Cell. 2007. Vol. 128, № 2. P. 309-323. Zhang H. et al. FOXO1 inhibits Runx2 transcriptional activity and prostate cancer cell migration and invasion // Cancer Res. 2011. Vol. 71, № 9. P. 3257-3267. Coomans de Brachene A., Demoulin J.-B. FOXO transcription factors in cancer development and therapy // Cell. Mol. Life Sci. CMLS. 2016. Vol. 73, № 6. P. 1159-1172.

Gehling U.M., Ergün S. Mechanisms of tumour vascularisation // Memo - Mag. Eur. Med. Oncol. 2008. Vol. 1, № 1. P. 3-7.

Beretta G.L. et al. Role of FoxO Proteins in Cellular Response to Antitumor

Agents // Cancers. 2019. Vol. 11, № 1.

Chakrabarty A. et al. Trastuzumab-resistant cells rely on a

HER2-PI3K-FoxO-survivin axis and are sensitive to PI3K inhibitors // Cancer Res. 2013. Vol. 73, № 3. P. 1190-1200.

Lu H., Huang H. FOXO1: a potential target for human diseases // Curr. Drug Targets. 2011. Vol. 12, № 9. P. 1235-1244.

Gomes A.R., Brosens J.J., Lam E.W.-F. Resist or die: FOXO transcription factors determine the cellular response to chemotherapy // Cell Cycle Georget. Tex. 2008. Vol. 7, №20. P. 3133-3136.

Wang Y. et al. Understanding the mechanism of the dormant dauer formation of C. elegans: From genetics to biochemistry // IUBMB Life. 2009. Vol. 61, № 6. P. 607-612.

Cilloni D. et al. Foxo Transcription Factor Activity Is Retained in Quiescent Chronic Myeloid Leukaemia Stem Cells and Activated by Tyrosine Kinase

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

Inhibitors to Mediate "induced-quiescence" in More Mature progenitors. // Blood.

2009. Vol. 114, №22. P. 187.

Whyte P., Ruley H.E., Harlow E. Two regions of the adenovirus early region 1A proteins are required for transformation // J. Virol. American Society for Microbiology, 1988. Vol. 62, № 1. P. 257-265.

Sakaue-Sawano A. et al Visualizing Spatiotemporal Dynamics of Multicellular

Cell-Cycle Progression // Cell. 2008. Vol. 132, № 3. P. 487-498.

Schindelin J. et al. Fiji - an Open Source platform for biological image analysis //

Nat. Methods. 2012. Vol. 9, № 7. P. 10.1038/nmeth.2019.

Michalak M. et al. Overcoming Resistance to Platinum-Based Drugs in Ovarian

Cancer by Salinomycin and Its Derivatives—An In Vitro Study: 3 // Molecules.

Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2020. Vol. 25, № 3. P. 537.

Hernández-Carralero E. et al. Control of DNA Replication Initiation by Ubiquitin

//Cells. 2018. Vol. 7. P. 146.

Humphry N.J., Wheatley S.P. Survivin inhibits excessive autophagy in cancer cells but does so independently of its interaction with LC3 // Biol. Open. 2018. Vol. 7, № 10. P. bio037374.

Aouad P. et al. Tumor dormancy: EMT beyond invasion and metastasis // Genes. N. Y. N 2000. 2024. Vol. 62, № 1. P. e23552. Serrano-Gomez S.J., Maziveyi M., Alahari S.K. Regulation of epithelial-mesenchymal transition through epigenetic and post-translational modifications //Mol. Cancer. 2016. Vol. 15, № 1. P. 18.

Nagashima T. et al. Discovery of Novel Forkhead Box O1 Inhibitors for Treating Type 2 Diabetes: Improvement of Fasting Glycemia in Diabetic db/db Mice // Mol. Pharmacol. American Society for Pharmacology and Experimental Therapeutics,

2010. Vol. 78, № 5. P. 961-970.

Salcher S. et al. A drug library screen identifies Carbenoxolone as novel FOXO inhibitor that overcomes FOXO3-mediated chemoprotection in high-stage neuroblastoma// Oncogene. 2020. Vol. 39, № 5. P. 1080-1097. Santos-de-Frutos K., Djouder N. When dormancy fuels tumour relapse // Commun. Biol. Nature Publishing Group, 2021. Vol. 4, № 1. P. 1-12. Truskowski K., Amend S.R., Pienta K.J. Dormant cancer cells: programmed quiescence, senescence, or both? // Cancer Metastasis Rev. 2023. Vol. 42, № 1. P. 37-47.

Reimann M., Lee S., Schmitt C.A. Cellular senescence: Neither irreversible nor reversible // J. Exp. Med. 2024. Vol. 221, № 4. P. e20232136. Saha K. et al. p385 Regulates p53 to Control p21Cip1 Expression in Human Epidermal Keratinocytes* // J. Biol. Chem. 2014. Vol. 289, № 16. P. 11443-11453. Tormos A.M. et al. p38 MAPK: a dual role in hepatocyte proliferation through reactive oxygen species //Free Radic. Res. 2013. Vol. 47, № 11. P. 905-916. Osawa M. et al. Exosomal p38 Mitogen-activated Protein Kinase Promotes Tumour Repopulation in TP53-mutated Bile Duct Cancer Cells // Anticancer Res. 2022. Vol. 42, № 2. P. 745-757.

Huth H.W. et al. Upregulation of p38 pathway accelerates proliferation and

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

167

168

169

170

migration of MDA-MB-231 breast cancer cells // Oncol. Rep. Spandidos Publications, 2017. Vol. 37, № 4. P. 2497-2505.

Samson S.C., Khan A.M., Mendoza M.C. ERK signaling for cell migration and invasion // Front. Mol. Biosci. Frontiers, 2022. Vol. 9.

Firat E., Niedermann G. FoxO proteins or loss of functional p53 maintain stemness of glioblastoma stem cells and survival after ionizing radiation plus PI3K/mTOR inhibition // Oncotarget. Impact Journals, LLC, 2016. Vol. 7, № 34. P. 54883. Martinez E. et al. The PI3K pathway impacts stem gene expression in a set of glioblastoma cell lines // J. Cancer Res. Clin. Oncol. 2020. Vol. 146, № 3. P. 593-604.

Zhou Y. et al. Changes in the methylation status of the Oct3/4, Nanog, and Sox2 promoters in stem cells during regeneration of rat tracheal epithelium after injury // Oncotarget. Impact Journals, LLC, 2017. Vol. 8, № 2. P. 2984. Bouteau H.E.-M. et al. ROS Signaling in Seed Dormancy Alleviation // Plant Signal. Behav. 2007. Vol. 2, № 5. P. 362-364.

van der Weijden V.A. et al. FOXO1-mediated lipid metabolism maintains mammalian embryos in dormancy // Nat. Cell Biol. Nature Publishing Group, 2024. Vol. 26, №2. P. 181-193.

Wilson A., Laurenti E., Trumpp A. Balancing dormant and self-renewing hematopoietic stem cells // Curr. Opin. Genet. Dev. 2009. Vol. 19, № 5. P. 461-468.

Zhang X. et al. Regulation and function of FoxO transcription factors in normal and cancer stem cells: what have we learned? // Curr. Drug Targets. 2011. Vol. 12, №9. P. 1267-1283.

Ju Y. et al. FOXO1-dependent DNA damage repair is regulated by JNK in lung

cancer cells // Int. J. Oncol. 2014. Vol. 44, № 4. P. 1284-1292.

Evans E.B., Lin S.-Y. New insights into tumor dormancy: Targeting DNA repair

pathways // World J. Clin. Oncol. 2015. Vol. 6, № 5. P. 80-88.

Furukawa-Hibi Y. et al. FOXO transcription factors in cell-cycle regulation and the

response to oxidative stress // Antioxid. Redox Signal. 2005. Vol. 7, № 5-6. P.

752-760.

Donovan M.R., Marr M.T. dFOXO Activates Large and Small Heat Shock Protein

Genes in Response to Oxidative Stress to Maintain Proteostasis in Drosophila // J.

Biol. Chem. 2016. Vol. 291, № 36. P. 19042-19050.

Lam E.W.-F., Francis R.E., Petkovic M. FOXO transcription factors: key

regulators of cell fate // Biochem. Soc. Trans. 2006. Vol. 34, № 5. P. 722-726.

Asada S. et al. Mitogen-activated protein kinases, Erk and p38, phosphorylate and

regulate Foxo1 // Cell. Signal. 2007. Vol. 19, № 3. P. 519-527.

Kim K.N. et al. Use of Glucocorticoids in Patients With Cancer: Potential Benefits,

Harms, and Practical Considerations for Clinical Practice // Pract. Radiat. Oncol.

2023. Vol. 13, № 1. P. 28-40.

Salcher S. et al. Repaglinide Silences the FOXO3/Lumican Axis and Represses the Associated Metastatic Potential of Neuronal Cancer Cells // Cells. 2019. Vol. 9, № 1. P. 1.

171. Orea-Soufi A. et al. FOXO transcription factors as therapeutic targets in human diseases // Trends Pharmacol. Sci. 2022. Vol. 43, № 12. P. 1070-1084.

172. Habashy H.O. et al. FOXO3a nuclear localisation is associated with good prognosis in luminal-like breast cancer // Breast Cancer Res. Treat. 2011. Vol. 129, № 1.P. 11-21.

173. Bullock M.D. et al. FOXO3 expression during colorectal cancer progression: biomarker potential reflects a tumour suppressor role // Br. J. Cancer. Nature Publishing Group, 2013. Vol. 109, № 2. P. 387-394.

174. Yang N. et al. Clinical Evaluation of FOXO1 as a Tumor Suppressor in Prostate Cancer // Comput. Math. Methods Med. Hindawi, 2021. Vol. 2021. P. e8773423.

175. Tenbaum S.P. et al. ß-catenin confers resistance to PI3K and AKT inhibitors and subverts FOXO3a to promote metastasis in colon cancer // Nat. Med. Nature Publishing Group, 2012. Vol. 18, № 6. P. 892-901.

176. Kim J.H. et al. Constitutive phosphorylation of the FOXO1A transcription factor as a prognostic variable in gastric cancer // Mod. Pathol. 2007. Vol. 20, № 8. P. 835-842.

177. Chen J. et al. Constitutively Nuclear FOXO3a Localization Predicts Poor Survival and Promotes Akt Phosphorylation in Breast Cancer // PLOS ONE. Public Library of Science, 2010. Vol. 5, № 8. P. e12293.

178. Hornsveld M. et al. Re-evaluating the role of FOXOs in cancer // Semin. Cancer Biol. 2018. Vol. 50. P. 90-100.

179. Flores D. et al. The FOXO1 inhibitor AS1842856 triggers apoptosis in glioblastoma multiforme and basal-like breast cancer cells // FEBS Open Bio. 2023. Vol. 13, № 2. P. 352-362.

180. Singhal G. et al. Adenovirus E1A oncogene induces rereplication of cellular DNA and alters DNA replication dynamics // J. Virol. 2013. Vol. 87, № 15. P. 8767-8778.

181. Zhou J. et al. FOXO3 induces FOXO1-dependent autophagy by activating the AKT1 signaling pathway // Autophagy. 2012. Vol. 8, № 12. P. 1712-1723.

182. Lallemand F. et al. The high protein expression of FOXO3, but not that of FOXO1, is associated with markers of good prognosis // Sci. Rep. Nature Publishing Group, 2020. Vol. 10, № 1.P. 6920.

183. Yang Y. et al. Loss of FOXO1 cooperates with TMPRSS2-ERG overexpression to promote prostate tumorigenesis and cell invasion // Cancer Res. 2017. Vol. 77, № 23. P. 6524-6537.

184. Han G.H. et al. Prognostic implications of forkhead box protein O1 (FOXO1) and paired box 3 (PAX3) in epithelial ovarian cancer // BMC Cancer. 2019. Vol. 19, № 1.P. 1202.

7 БЛАГОДАРНОСТИ

Прежде всего я хочу выразить благодарность своему научному руководителю, Марии Вячеславовне Иготти, за помощь в развитии данной работы, ставшей новой научной тематикой для нашей группы, за ценные советы, компетентную помощь и поддержку на всех этапах выполнения проекта.

Благодарю Алёну Гнедину за помощь в работе с клеточными культурами и лентивирусной трансдукцией. Безусловно, хочется также поблагодарить всех сотрудников и студентов группы молекулярных основ канцерогенеза за поддержку и живой интерес к представленному проекту.

Также благодарю всех сотрудников отдела молекулярных и клеточных взаимодействий и в особенности Ирину Владимировну Гужову за ценные советы и помощь.

Отдельно благодарю Николая Дмитриевича Аксенова за неизменную помощь в проведении экспериментов с использованием методов проточной цитометрии и сортировки клеток.

Благодарю Александру Александровну Дакс за отзывчивость и рецензирование данной работы.

В заключение, хочу поблагодарить своего мужа, Юрия Екимова, за интерес к моей работе, корректуру текста и поддержку; и свою маму, Заяц Ирину Владимировну, за поддержку и мудрые советы. Без этой поддержки работа над диссертацией далась бы мне гораздо сложнее.