Studium synteticky letální kombinace DNA poškození a CHK1 inhibice v kontextu protinádorové terapie

Bc. Stanislav Drápela

Master's thesis

Synthetic lethality via DNA damage and CHK1 inhibition in the context of anti-cancer therapy

Abstract:

Využití chemoterapeutik v léčbě nádorových onemocnění vede k usmrcení nejen nádorových, ale i zdravých buněk. Navíc, během léčby často dochází k vývoji rezistence na dané protinádorové léčivo. Hledání nových léčebných přístupů, směřuje k efektivnímu a selektivnímu usmrcení nádorových buněk. Nový přístup v protinádorové léčbě představuje koncept tzv. syntetické letality. Prvním cílem této práce bylo charakterizovat získané experimentální buněčné modely docetaxel rezistentních nádorových buněk prostaty na základě buněčné morfologie, exprese povrchových molekul, klonogenní kapacity a aktivity ABC transportních proteinů. Druhým cílem práce bylo identifikovat účinné chemoterapeutikum a jeho efektu využít v synteticky letální kombinaci s inhibicí Chk1, vedoucí k překonání docetaxelové rezistence u nádoru prostaty in vitro. V první části práce zabývající se porovnáním kontrolních a docetaxel rezistentních linií byly pozorovány změny v morfologii a expresi povrchových molekul EpCAM a CD44 u docetaxel rezistentních buněk. U těchto buněk byla prokázána vyšší aktivita ABC transportních proteinů P-glykoproteinu a ABCG2. Navíc zvýšené hladiny P-glykoproteinu u docetaxel rezistentních byly asociovány se změnami hladin E-kadherinu a vimentinu, tedy s procesem EMT. V druhé části práce se nám podařilo identifikovat účinné protinádorové léčivo gemcitabin jehož použití vedlo k efektivnímu usmrcení kontrolních i docetaxel rezistentních buněk prostaty. Následná kombinace gemcitabinu s inhibitory Chk1 měla za následek posílení efektu indukce buněčné smrti. Navíc bylo prokázáno, že nový dosud netestovaný inhibitor Chk1 měl významně vyšší efekt než inhibitor, nacházející se ve druhé fázi klinického testování. Získaná data tedy naznačují, že princip syntetické letality v kontextu kombinace protinádorového léčiva a inhibitorů Chk1 vede k překonání docetaxelové rezistence a v praxi by mohl umožnit významné snížení dávek chemoterapeutika a tím snížení vedlejších účinků na zdravé buňky.

Abstract:

Usage of chemotherapy in anti-cancer treatment results not only in death of cancer cells but also of normal cells. Moreover, this therapy leads often to development of resistance against anti-cancer drugs. Investigation of new therapeutic possibilities is focused on effective and selective killing of tumour cells while the normal cells are protected. One of the new approaches in anti-cancer treatment is represented by concept of synthetic lethality. First goal of this study was to characterize our experimental models of docetaxel-resistant prostate cancer cell lines based on cell morphology, expression of surface markers, clonogenic capacity and activity of ABC transporters. The next aim was to identify potent anti-cancer drug and its suitability for synthetically lethal combination with Chk1 inhibitors leading to higher effectiveness of docetaxel-resistant prostate cancer treatment in vitro. The first part, dealing with comparison of control and docetaxel-resistant cell lines, describes in morphology and changes in expression of surface molecules EpCAM and CD44 in docetaxel-resistant cells. These cell lines also showed higher activity of ABC transporters, particularly P-glycoprotein. Moreover elevated levels of P-glycoprotein were associated with changes in levels of E-cadherin and vimentin and thus with EMT in docetaxel-resistant cell lines. In the second part of this study we have identified gemcitabine as an effective anti-cancer drug which was able to efficiently kill both control and docetaxel-resistant cells. Subsequent combination of gemcitabine with Chk1 inhibitors showed enhanced induction of cell death. In addition, it was found out, that newly prepared inhibitor of Chk1 was more effective in comparison to so far available inhibitor which underwent second phase of clinical trials. To sum up, acquired data suggest that synthetically lethal treatment using the combination of anti-cancer drug and inhibition of Chk1 can overcome docetaxel resistance, enables to reduce doses of anti-cancer drug and thus spares the normal cells.

Keywords

syntetická letalita, DNA poškození, checkpoint kináza 1, nádorové onemocnění prostaty, docetaxelová rezistence, synthetic lethality, DNA damage, checkpoint kinase 1, prostate cancer, docetaxel resistance

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 5. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 8. 6. 2016
• Supervisor: Mgr. Karel Souček, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biochemistry