Biopolym. Cell. 2024; 40(4):305-313.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.000B08
Молекулярна Біомедицина
Цитотоксична дія ендотеліального моноцит активуючого поліпептиду II на клітини гліоми in vitro
1, 2Шуба І. М., 2Лило В. В., 2Карпова І. С., 1Главацький О. Я., 1Корнелюк А. І.
  1. ДУ “Інститут нейрохірургії ім. акад. А. П. Ромоданова НАМН України”
    Вул. Платона Майбороди, 32, Київ, Україна, 04050
  2. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143

Abstract

Мета. Дослідити in vitro цитотоксичну дію різних концентрацій EMAP II на клітини гліоми шляхом визначення життєздатності клітинної культури за допомогою МТТ тесту. Методи. Культуру клітин гліоми людини лінії U251MG та первинну культуру клітин, отриману з фрагментів тканин злоякісних гліом після хірургічного втручання, обробляли різними концентраціями EMAP II. Життєздатність клітин визначали за допомогою МТТ тесту. Результати. цитокін EMAP II проявляє дозозалежні цитотоксичні властивості в культурі клітин U251GM. У досліджуваному діапазоні концентрацій (1,024 пМ – 10,0 мкМ) він виявляє за результатами МТТ тесту двофазний ефект на виживання клітин з двома статистично значущими мінімумами в діапазоні концентрацій 640,0 пМ (71,6 ± 6,4 %) і 10,0 мкМ (49,2 ± 11,4 %). Отримані результати можуть свідчити про те, що EMAP II у наднизьких концентраціях може взаємодіяти з рецепторами інакше, ніж при високих концентраціях. Було також показано дозозалежний цитотоксичний ефект EMAP II на клітини гліоми в первинній культурі, але в клітинах гліобластоми ця залежність була менш вираженою, ніж у гліомах 3 ступеня анаплазії. Це може бути пов'язано як з індивідуальними особливостями хворих, так і з генетичними відмінностями між гліобластомою та дифузними гліомами 3 ступеня анаплазії. Висновки. Складний патерн дозозалежної дії цього білка на клітини гліоми може бути результатом багатофункціональності EMAP II та його здатності взаємодіяти з різними цільовими рецепторами.
Keywords: цитокін EMAP II, стандартна лінія клітин гліоми U251GM, первинна культура клітин гліом, цитотоксичність
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Zeng T, Cui D, Gao L. Glioma: an overview of current classifications, characteristics, molecular biology and target therapies. Front Biosci (Landmark Ed). 2015; 20(7):1104-15.
[2] Zozulya YuA, Vasil'yeva IG, Glavatskiy AYa, Rozumenko VD, Lisyaniy NI, Gridina NY. Gliomy golovnogo mozga, Ed. by YuA Zozulya. - K.: UIPK "YeksOb", 2007. - 630 p.
[3] Goodenberger ML, Jenkins RB. Genetics of adult glioma. Cancer Genet. 2012; 205(12):613-21.
[4] Arruebo M, Vilaboa N, Sáez-Gutierrez B, Lambea J, Tres A, Valladares M, González-Fernández A. Assessment of the evolution of cancer treatment therapies. Cancers (Basel). 2011; 3(3):3279-330.
[5] Khranovs'ka NM, Skachkova OV, Horbach OI, Zhukova VM, Hlavats'kyi OYa, Zemskova OV, Khmelnytskyi HV, Shuba IM. The first experience of using dendritic cells immunotherapy in complex treatment of patients with glioblastoma in Ukraine. Clin Oncol. 2019; 34(2):80-6.
[6] Moses MA, Brem H, Langer R. Advancing the field of drug delivery: taking aim at cancer. Cancer Cell. 2003; 4(5):337-41.
[7] Russo S, Cinausero M, Gerratana L, Bozza C, Iacono D, Driol P, Deroma L, Sottile R, Fasola G, Puglisi F. Factors affecting patient's perception of anticancer treatments side-effects: an observational study. Expert Opin Drug Saf. 2014; 13(2):139-50.
[8] Rahman M, Alam K, Hafeez A, Ilyas R, Beg S. Protein-based nanomedicines as anticancer drug delivery platforms. In Micro and Nano Technologies, Nanoformulation Strategies for Cancer Treatment, Elsevier. 2021; 153-69.
[9] Serna N, Sánchez-García L, Unzueta U, Díaz R, Vázquez E, Mangues R, Villaverde A. Protein-Based Therapeutic Killing for Cancer Therapies. Trends Biotechnol. 2018; 36(3):318-35.
[10] Shapira A, Livney YD, Broxterman HJ, Assaraf YG. Nanomedicine for targeted cancer therapy: towards the overcoming of drug resistance. Drug Resist Updat. 2011; 14(3):150-63.
[11] Bar-Zeev M, Livney YD, Assaraf YG. Targeted nanomedicine for cancer therapeutics: Towards precision medicine overcoming drug resistance. Drug Resist Updat. 2017; 31:15-30.
[12] Schwarz MA, Kandel J, Brett J, Li J, Hayward J, Schwarz RE, Chappey O, Wautier JL, Chabot J, Lo Gerfo P, Stern D. Endothelial-monocyte activating polypeptide II, a novel antitumor cytokine that suppresses primary and metastatic tumor growth and induces apoptosis in growing endothelial cells. J Exp Med. 1999; 190(3):341-54.
[13] van Horssen R, Eggermont AM, ten Hagen TL. Endothelial monocyte-activating polypeptide-II and its functions in (patho)physiological processes. Cytokine Growth Factor Rev. 2006; 17(5):339-48.
[14] Schwarz RE, Awasthi N, Konduri S, Cafasso D, Schwarz MA. EMAP II-based antiangiogenic-antiendothelial in vivo combination therapy of pancreatic cancer. Ann Surg Oncol. 2010; 17(5):1442-52.
[15] Ivakhno SS, Kornelyuk AI. Cytokine-like activities of some aminoacyl-tRNA synthetases and auxiliary p43 cofactor of aminoacylation reaction and their role in oncogenesis. Exp Oncol. 2004; 26(4):250-5.
[16] Reznikov AG, Chaykovskaya LV, Polyakova LI, Kornelyuk AI. Antitumor effect of endothelial monocyte-activating polypeptide-II on human prostate adenocarcinoma in mouse xenograft model. Exp Oncol. 2007; 29(4):267-71.
[17] Reznikov AG, Chaykovskaya LV, Polyakova LI, Kornelyuk AI, Grygorenko VN. Cooperative antitumor effect of endothelial-monocyte activating polypeptide II and flutamide on human prostate cancer xenografts. Exp Oncol. 2011; 33(4):231-4.
[18] Shuba IM, Lylo VV, Karpova IS, Glavatskyi OY, Kornelyuk OI. The primary culture of malignant glioma cells as a model for the study of anti-tumor activity of substances. Visnik ukrains'kogo tovaristva genetikiv i selekcioneriv. 2020; 17(2):196-203.
[19] Dubrovsky AL, Brown Jn, Kornelyuk AI, Murray JC, Matsuka GKh. Bacterial Expression of Full Length and Truncated Forms of Cytokine EMAP2 and Cytokine Like Domain of Mammalian Tyrosyl tRNA Synthetase. Biopolym Cell. 2000; 16:229-35.
[20] Kolomiiets LA, Vorobyova NV, Lozhko DM, Zayets VM, Kornelyuk AI. Stabilization of AIMP1/p43 and EMAP II recombinant proteins in the complexes with polysaccharide dextran-70. Pharmacol Rep. 2020; 72(1):238-45.
[21] Stockert JC, Horobin RW, Colombo LL, Blázquez-Castro A. Tetrazolium salts and formazan products in Cell Biology: Viability assessment, fluorescence imaging, and labeling perspectives. Acta Histochem. 2018; 120(3):159-67.
[22] Zaman R, Islam RA, Chowdhury EH. Evolving therapeutic proteins to precisely kill cancer cells. J Control Release. 2022; 351:779-804.
[23] Boohaker RJ, Lee MW, Vishnubhotla P, Perez JM, Khaled AR. The use of therapeutic peptides to target and to kill cancer cells. Curr Med Chem. 2012; 19(22):3794-804.
[24] Schwarz MA, Kandel J, Brett J, Li J, Hayward J, Schwarz RE, Chappey O, Wautier JL, Chabot J, Lo Gerfo P, Stern D. Endothelial-monocyte activating polypeptide II, a novel antitumor cytokine that suppresses primary and metastatic tumor growth and induces apoptosis in growing endothelial cells. J Exp Med. 1999; 190(3):341-54.
[25] Berger AC, Tang G, Alexander HR, Libutti SK. Endothelial monocyte-activating polypeptide II, a tumor-derived cytokine that plays an important role in inflammation, apoptosis, and angiogenesis. J Immunother. 2000; 23(5):519-27.
[26] Berger AC, Alexander HR, Tang G, Wu PS, Hewitt SM, Turner E, Kruger E, Figg WD, Grove A, Kohn E, Stern D, Libutti SK. Endothelial monocyte activating polypeptide II induces endothelial cell apoptosis and may inhibit tumor angiogenesis. Microvasc Res. 2000; 60(1):70-80.
[27] Kayton ML, Libutti SK. Endothelial monocyte activating polypeptide II (EMAP II) enhances the effect of TNF on tumor-associated vasculature. Curr Opin Investig Drugs. 2001; 2(1):136-8.
[28] Lans TE, Van Horssen R, Eggermont AM, Ten Hagen TL. Involvement of endothelial monocyte activating polypeptide II in tumor necrosis factor-alpha-based anti-cancer therapy. Anticancer Res. 2004; 24(4):2243-8.
[29] Crippa L, Gasparri A, Sacchi A, Ferrero E, Curnis F, Corti A. Synergistic damage of tumor vessels with ultra low-dose endothelial-monocyte activating polypeptide-II and neovasculature-targeted tumor necrosis factor-alpha. Cancer Res. 2008; 68(4):1154-61.
[30] Levanets OV, Naidenov VG, Odynets KA, Woodmaska MI, Matsuka GK, Kornelyuk AI. Homology of C-terminal non-catalytic domain of mammalian tyrosyl-tRNAsynthetase with cylokine EMAP II and non-catalytic domains of methionyl- and phenylalanyl-tRNA synthetases. Biopolym Cell. 1997; 13(6): 474-8.
[31] Kornelyuk AI, Tas M, Dubrovsky AL, Murray JC. Cytokine activity of the non-catalytic EMAP-2-like domain of mammalian tyrosyl-tRNA synthetase. Biopolym Cell. 1999; 15(2):168-72.
[32] Chen J, Liu L, Liu Y, Liu X, Qu C, Meng F, Ma J, Lin Y, Xue Y. Low-Dose Endothelial-Monocyte-Activating Polypeptide-II Induced Autophagy by Down-Regulating miR-20a in U-87 and U-251 Glioma Cells. Front Cell Neurosci. 2016; 10:128.
[33] Li Z, Ma J, Liu L, Liu X, Wang P, Liu Y, Li Z, Zheng J, Chen J, Tao W, Xue Y. Endothelial-Monocyte Activating Polypeptide II Suppresses the In Vitro Glioblastoma-Induced Angiogenesis by Inducing Autophagy. Front Mol Neurosci. 2017; 10:208.
[34] Xie H, Xue YX, Liu LB, Liu YH, Wang P. Role of RhoA/ROCK signaling in endothelial-monocyte-activating polypeptide II opening of the blood-tumor barrier: role of RhoA/ROCK signaling in EMAP II opening of the BTB. J Mol Neurosci. 2012; 46(3):666-76.
[35] Li Z, Liu YH, Liu XB, Xue YX, Wang P, Liu LB. Low-dose endothelial monocyte-activating polypeptide-II increases permeability of blood-tumor barrier via a PKC-ζ/PP2A-dependent signaling mechanism. Exp Cell Res. 2015; 331(2):257-66.
[36] Reddy S, Tatiparti K, Sau S, Iyer AK. Recent advances in nano delivery systems for blood-brain barrier (BBB) penetration and targeting of brain tumors. Drug Discov Today. 2021; 26(8):1944-52.
[37] Glavatskyi OY, Zemskova OV, Khmelnytskyi HV, Kardash KA, Shuba IM, Stuley VA. Temozolomide in glioblastoma treatment: 15-year clinical experience and analysis of its efficacy. Exp Oncol. 2020; 42(2):148-56.