Účinky metotrexátu na linie derivované ze solidních nádorů dětského věku

Bc. Gabriela Pavlasová

Master's thesis

Effects of methotrexate on cell lines derived from solid tumors of the children's age

Abstract:

Metotrexát (MTX), analog kyseliny listové, je používaný v léčbě hematologických malignit i solidních nádorů. Jeho protinádorový potenciál spočívá zejména v inhibici enzymu dihydrofolát reduktáza (DHFR), který je nezbytný pro biosyntézu purinových a pyrimidinových prekurzorů. Limitujícími faktory MTX jsou však častá rezistence a toxicita. Proto je onkologickým pacientům podáván vysokodávkový (HD) MTX a jako protektivum leukovorin (LV). Nicméně i přes to, že je MTX v praxi využíván již více než 60 let, nebyly dosud stále ustanoveny obecně platné léčebné postupy, jako je velikost dávky a načasování podání MTX a LV. Cílem předkládané práce bylo zaměřit se na studium účinku MTX na buněčné linie derivované ze solidních nádorů dětského věku: meduloblastomu (sbírková linie Daoy a pacientská linie MBL-02) a osteosarkomu (sbírková linie Saos-2 a pacientská linie OSA-08). Výsledky prokázaly, že MTX významně inhibuje proliferační aktivitu linie Daoy a Saos-2, zastavuje jejich buněčný cyklus a indukuje apoptózu. Přitom nebyl pozorován rozdíl v rozmezí 1 – 40μM MTX. Ovlivnění účinku MTX prostřednictvím LV bylo zaznamenáno pouze v případě nejnižší koncentrace MTX (0,1 μM), kdy LV částečně potlačil toxické působení MTX. U pacientských linií MBL-02 a OSA-08 nebyl pozorován žádný vliv MTX a LV na proliferaci a viabilitu. Analýza exprese vybraných genů spojených s rezistencí k MTX ukázala, že MTX ovlivňuje jejich expresi v závislosti na buněčné linii. Ačkoliv se účinek MTX na jednotlivé linie lišil, výsledky na sbírkových liniích ukazují, že MTX v řádově nižších koncentracích má in vitro stejné účinky, které navíc nejsou ovlivněny působením LV.

Abstract:

Methotrexate (MTX) is an analogue of folic acid used in the treatment of haematological malignancies and various solid tumours. It acts by binding and inhibiting dihydrofolate reductase (DHFR), a key enzyme required for biosynthesis of purine and pyrimidine precursors. However, limiting factors of MTX are resistance and toxicity. Due to resistance, cancer patients are given high dose (HD) MTX followed by leucovorin (LV) to prevent side effects of MTX. Although MTX has been used as a folate metabolism antagonist in anticancer therapy for more than 60 years, there is no agreement in terms of dosing and scheduling of MTX and LV. The main aim of this work was a detailed study of the effects of MTX on selected cell lines derived from solid tumours of the children's age: medulloblastoma (Daoy cell line purchased from ATCC collection and MBL-02 cell line derived from patient´s tissue) and osteosarcoma (Saos-2 cell line purchased from ATCC collection and OSA-08 cell line derived from patient´s tissue). Results demonstrated that MTX significantly inhibits Daoy and Saos-2 proliferation, arrests their cell cycle and induces the apoptosis. No difference was observed in the range of 1 – 40μM MTX. Moreover, only the lowest concentration of MTX (0,1 μM) was influenced by LV that partially inhibited MTX cytotoxicity. Neither MTX nor LV had an effect on MBL-02 and OSA-08. Finally, the analysis of selected genes associated with MTX resistance showed that MTX affects their expression depending on the cell line. Despite the fact that there are some differences among effects of MTX on cell lines, results observed on Daoy and Saos-2 cell lines demonstrate that several orders lower concentration of MTX has in vitro the same effects and is not influenced by LV.

Keywords

Metotrexát, antifolát, folátový metabolismus, leukovorin, rezistence, meduloblastom, osteosarkom, methotrexate, antifolate, folate metabolism, leucovorin, resistance, medulloblastoma, osteosarcoma

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 5. 2013

Thesis defence

• Date of defence: 12. 6. 2013
• Supervisor: doc. RNDr. Jakub Neradil, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Experimental Biology / Molecular Biology and Genetics