Interakce inhibitorů tyrosinových kinas s lékovými transportéry

Bc. Jana POTOČKOVÁ

Master's thesis

Interaction of tyrosin kinase inhibitors with drug transporters

Abstract:

Tyrosinkinasové inhibitory (TKI) představují skupinu moderních protinádorových léčiv schopných inhibovat receptorové i nereceptorové tyrosinkinasy. Při aplikaci TKI však může dojít k rozvoji mnohočetné lékové rezistence. Jedním z mechanismů, které přispívají k tomuto fenoménu, je zvýšená exprese lékových transportérů z ABC (ATP ? binding cassette) rodiny, zejména P-glykoproteinu (P-gp, ABCB1), MXR (mitoxantrone resistence protein, ABCG2) a MRP (multidrug associated protein 1, ABCC1). Ty mají schopnost transportovat molekuly léčiva ven z buňky, čímž přispívají ke vzniku rezistence. Nejnovější studie ukázaly, že TKI, které se používají k léčbě nádorů, mohou sloužit nejen jako substráty, ale i jako inhibitory výše zmíněných lékových transportérů. Údaje v literatuře však jsou často protichůdné. Proto jsme se touto otázkou zabývali v této práci. Měřili jsme vliv vybraných TKI (imatinib, N-desmethylimatinib, nilotinib a dasatinib) na aktivitu P-gp. Pro srovnání byla rovněž měřena aktivita P-gp po aplikaci klasických inhibitorů P-gp (cyklosporin A, verapamil, valspodar a zosuquidar). Zjistili jsme, že imatinib působí jako inhibitor P-gp, ale jeho účinek je slabý. Jeho metabolit, N-desmethylimatinib, nevykazuje žádný inhibiční účinek na P-gp stejně jako dasatinib. Nilotinib se jeví jako účinný inhibitor P-gp, srovnatelný s účinky cyklosporinu A nebo verapamilu. Na druhé straně zřejmě nebude možné využít nilotinib v klinické praxi, neboť byla prokázána jeho obecná cytotoxicita v koncentracích, kdy má inhibiční účinek na P-gp. Dlouhodobým působením mitoxantronu v kombinaci s nilotinibem jsme z buněk K562 vyselektovali rezistentní linii K562/ABCG2, u níž jsme pozorovali zvýšenou expresi ABCG2 transportéru. Exprese transportérů ABCB1 a ABCC1 však nebyla ovlivněna. Selektované buňky vykazovaly největší rezistenci vůči imatinibu, méně potom vůči nilotinibu a nejméně vůči dasatinibu. Pozorovanou rezistenci bylo možné zvrátit selektivním inhibitorem ABCG2 transportéru.

Abstract:

Tyrosine-kinase inhibitors (TKIs) are a group of modern anticancer drugs capable of inhibiting receptor and non-receptor tyrosine kinases. The use of TKIs may lead to the development of multiple drug resistances. One of the mechanisms that contribute to this phenomenon is the increased expression of drug transporters from the ABC (ATP ? binding cassette) family (P-glycoprotein (P-gp, ABCB1), MXR (mitoxantrone resistance protein; ABCG2) and MRP1 (multidrug associated protein 1; ABCC1). These molecules have the ability to transport drugs out of cells, thereby contributing to the emergence of resistance. Recent studies have shown that TKIs, which are used in the treatment of tumors, can serve not only as substrates, but also as inhibitors of the above mentioned drug transporters. The data found in the literature, however, is often contradictory, and it is therefore that we address this issue in this thesis. We measured the effect of selected TKIs (imatinib, N-desmethylimatinib, nilotinib a dasatinib) on the activity of P-gp. For comparison, the activity of P-gp was likewise measured after the application of classical P-gp inhibitors (cyclosporin A, verapamil, valspodar a zosuquidar). We found that imatinib acts as an inhibitor of P-gp, but that it has a weak effect. Its metabolite, N-desmethylimatinib, does not exhibit any inhibitory effect on P-gp, similar to dasatinib. Nilotinib appears to be a very potent inhibitor of P-gp, comparable to the effects of cyclosporin A or verapamil. On the other hand, it will not be possible to use nilotinib in clinical practice, since general cytotoxicity was proven at concentrations for which there is an inhibitory effect on P-gp. Following long-term application of a combination of mitoxantrone with nilotinib on K562 cells, we selected a resistant cell line K562/ABCG2, for which we observed increased expression of ABCG2 transporters. The expression of ABCB1 and ABCC1 transporters was not affected. The selected cells showed the greatest resistance to imatinib, followed by nilotinib, and least to dasatinib. The observed resistance could be reversed with a selective inhibitor of the ABCG2 transporter.

Keywords

Inhibitory tyrosinových kinas, tyrosin kinasy, ABC transportéry, P-glykoprotein, mnohočetná léková rezistence, inhibitory P-gp

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 5. 2012

Accessible from:: 3. 5. 2012

Thesis defence

• Date of defence: 24. 5. 2012
• Supervisor: Doc. RNDr. Petr Mlejnek, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY IN OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology