T

Tytuł artykułu: „Salinomycyna w raku piersi – mechanizmy działania  przeciwnowotworowego i jej zastosowania kliniczne”

Tłumaczenie i modyfikacje na potrzeby artykułu – Norbert Szaluś

Drodzy Państwo

Artykuł, zdaję sobie z tego świadomość, może być trudny dla osób spoza nauk biologicznych. Intencją moją, jako tłumaczącego było wyartykułowanie jakie szerokie możliwości zawiera w sobie salinomycyna. Mam nadzieje ze dotrwacie Państwo do końca artykułu.

Szanowni czytelnicy – salinomycyna która jest stosowana u ludzi jest specjalnie przygotowaną formą o najwyższej czystości laboratoryjnej – 99,9%,  natomiast stosowana do eliminacji patogenów u zwierząt jest to sól sodowa o czystości 24%. Czyli nazwy bardzo zbliżone ale jakość znacznie różna

STRESZCZENIE

Na świecie rak piersi (Breast Cancer – BC) jest najczęstszym nowotworem złośliwym u kobiet i stanowi  główną przyczynę ich zgonów (biorąc pod uwagę wszystkie nowotwory złośliwe). Komórki nowotworowe o cechach komórek macierzystych i komórki o potencjale inicjowania nowotworów przyczyniają się do oporności na leki, nawrotów nowotworu i powstawania przerzutów. Aby osiągnąć lepsze wyniki kliniczne, kluczowe jest wyeliminowanie zarówno typowych komórek raka piersi jak i komórek macierzystych raka piersi (BCSCs – Breast Cancer Stem Cells). Salinomycyna, antybiotyk wyizolowany z bakterii Streptomyces albus (Japonia 1974 rok, miasto Fuji – przypis N. Szaluś), poprzez różne mechanizmy (apoptoza, autofagia, nekroza) może precyzyjnie zabijać nowotworowe komórki macierzyste (CSCs – Cancer Stem Cells), szczególnie BCSC. W raku piersi, istnieje coraz więcej dowodów na to, że salinomycyna może hamować proliferację komórek raka piersi, ich inwazję i migrację oraz „odwrócić” mikrośrodowisko hamujące układ immunologiczny, przez co zapobiega wzrostowi nowotworu i powstawaniu przerzutów. Dlatego salinomycyna jest obiecującym lekiem terapeutycznym w raku piersi.

W niniejszym przeglądzie podsumowujemy ustalone mechanizmy, dzięki którym salinomycyna chroni przed BC, oraz omawiamy jej przyszłe zastosowania kliniczne.

WPROWADZENIE

Według danych Międzynarodowej Agencji Badań nad Rakiem Światowej Organizacji Zdrowia, liczba nowych zachorowań na raka piersi (Breast Cancer – BC) wzrosła do 2,26 mln w 2020 r., przewyższając po raz pierwszy liczbę zachorowań na raka płuca (2,21 mln w 2020 r.); tym samym rak piersi oficjalnie zastąpił raka płuca jako najczęstszego nowotworu na świecie. BC stanowi 1/4 zachorowań na raka wśród kobiet i 1/6 zgonów wśród kobiet z powodu wszystkich nowotworów.

Ze względu na ograniczenia obecnie stosowanych terapii, wielu pacjentów umiera z powodu przerzutów, nawrotów i oporności na zastosowane leczenie (1, 2). W ciągu ostatnich dwóch dekad badania wykazały, że komórki macierzyste raka piersi (BCSCs – Breast Cancer Stem Cells), to niewielka subpopulacja komórek, które mają zdolność do samoodnawiania i różnicowania się w komórki nowotworowe. Znaczenie kliniczne BCSCs było przedmiotem wielu badań (3, 4), w których wykazano, że komórki te są oporne na konwencjonalną chemioterapię i radioterapię oraz że najprawdopodobniej są źródłem nawrotu nowotworu oraz przerzutów (5-9). W związku z tym, aby poprawić wyniki kliniczne, kluczowe znaczenie ma eliminacja zarówno podstawowych komórek raka piersi, jak i BCSC.

Salinomycyna jest monokarboksylowym antybiotykiem polieterowym otrzymywanym z bakterii Streptomyces albus (10). Działa ona błonach biologicznych komórek wykazując duże powinowactwo do jonów dodatnich, zwłaszcza potasu, zakłócając ich równowagę pomiędzy przestrzenią wewnątrz i zewnątrzkomórkową, co wpływa na ciśnienie osmotyczne i prowadzi ostatecznie do uszkodzenia komórek mn. germinalnych (12). Pod koniec ubiegłej dekady Gupta i współpracownicy opisali, że salinomycyna wykazuje preferencyjną toksyczność wobec nowotworowych komórek macierzystych (CSCs – Cancer Stem Cell) (13). Oprócz raka piersi, salinomycyna może również selektywnie zabijać CSCs w wielu innych typach nowotworów, takich jak rak jajnika, płuc, prostaty i jelita grubego (14-19). Wielokierunkowe działanie salinomycyny na nowotworowe komórki macierzyste i jej molekularny mechanizm działania były intensywnie badane w wielu typach komórek nowotworowych, a badania te obszernie omówiono w kilku publikacjach (11, 20-22).

W pracach poglądowych opisywano również szczegółowo właściwości chemiczne salinomycyny i podsumowano jej rolę w terapii komórek nowotworowych i CSCs. Szeroko zakrojone badania nad rakiem piersi pozwoliły ustalić, że salinomycyna hamuje proliferację, inwazję i migrację komórek, moduluje ich śmierć i odwraca hamujący wpływ mikrośrodowiska na układ immunologiczny, co zapobiega wzrostowi guza i powstawaniu przerzutów (13, 16, 23-26). Co więcej, salinomycyna może być stosowana do likwidowania komórek raka piersi wykazujących oporność na konwencjonalne leki (27, 28). Dlatego też oczekuje się, że salinomycyna będzie skutecznym środkiem terapeutycznym na raka piersi.

W przeglądzie tym podsumowujemy mechanizmy, dzięki którym salinomycyna hamuje rozwój raka piersi, w tym jej dokładny wpływ na proliferację, inwazję, migrację i apoptozę BCSC. Ponadto omawiamy jej potencjalne zastosowania w raku piersi, w tym w terapiach skojarzonych, jak również potencjalną przydatność nowych możliwości jej przenoszenia w tym technologii opartej na nanonośnikach.

WPŁYW SALINOMYCYNY NA NOWOTWOROWE KOMÓRKI MACIERZYSTE RAKA PIERSI

CSCs to komórki nowotworowe o cechach komórek macierzystych, które inicjują powstawanie nowotworu. Tworzą one i utrzymują heterogenne komórki nowotworowe poprzez samoodnawianie i ich asymetryczne podziały (29). W porównaniu z wysoko zróżnicowanymi komórkami nowotworowymi, CSCs (nowotworowe komórki macierzyste) charakteryzują się niższym stopniem zróżnicowania, silniejszym metabolizmem leków oraz większą zdolnością do naprawy uszkodzeń wywołanych przez leki (30). Mogą się one odnawiać poprzez zmiany epigenetyczne, nabywać nowe mutacje i szybko przystosowywać się do środowiska, tworząc w ten sposób nową jednostkę nowotworu o charakterystyce molekularnej bardzo różnej od charakterystyki molekularnej guza pierwotnego. Dlatego CSCs są również uważane za źródło przerzutów nowotworowych i oporności na leki (31). Jeśli terapie są ukierunkowane wyłącznie na zróżnicowane komórki nowotworowe i nie są w stanie skutecznie wyeliminować CSCs, nawrót nowotworu będzie (niemal – przypis N. Szaluś) nieunikniony. Dlatego też skuteczne hamowanie rozwoju zróżnicowanych komórek nowotworowych oraz jednoczesna i specyficzna eliminacja CSCs są głównym celem aktualnie prowadzonych badań w dziedzinie terapii nowotworów.

Salinomycyna jest ponad 100 razy skuteczniejsza w zwalczaniu BCSCs niż paklitaksel, tradycyjny lek stosowany w chemioterapii w leczeniu raka piersi (26). Salinomycyna zwiększa apoptozę komórek mammosfer BC, czemu towarzyszy obniżenie ekspresji Bcl-2 i zmniejsza ich zdolność do migracji, czemu towarzyszy obniżenie ekspresji c-Myc i ekspresji Snail (23). Ponadto w szeroko zakrojonych badaniach nad BCSC ustalono, że salinomycyna zmniejsza populację CSC (32-34). Całościowe analizy ekspresji genów wykazały, że salinomycyna hamuje ekspresję genów BCSC (13). Ponadto, zgodnie z wcześniejszymi ustaleniami dotyczącymi raka prostaty, salinomycyna zmniejsza aktywność dehydrogenazy aldehydowej oraz ekspresję MYC, AR i ERG; wywołuje stres oksydacyjny i hamuje aktywność czynnika jądrowego (NF)-kB (35). W komórkach raka piersi, salinomycyna wpływa na szlaki sygnałowe w komórkach macierzystych, takie jak Wnt i Hedgehog i/lub aktywność ALDH1, aby hamować tworzenie mammosfer (mammosfery – sferyczne struktury zbudowane z komórek macierzystych), indukując apoptozę komórek nowotworowych lub hamując ich proliferację (34, 36-39). Co więcej, salinomycyna skutecznie hamuje wzrost guzów sutka in vivo. W modelu doświadczalnym raka piersi znacząco zmniejsza wzrost guza, czemu towarzyszy zmniejszenie ekspresji PTCH, SMO, Gli1 i Gli2 (23).

Pomimo, że dokładne mechanizmy leżące u podstaw działania salinomycyny na nowotworowe komórki macierzyste raka piersi (BCSCs) nie są w pełni poznane, jednak ostatnie badania pozwoliły na ich przybliżenie (w tym mechanizm działania molekularnego). W niniejszym przeglądzie podsumowano wpływ salinomycyny na BCSCs i komórki raka piersi opisując jej mechanizmy działania oraz cele molekularne (patrz tabele 1, 2 i rycina 2).

WIELOKIERUNKOWE DZIAŁANIE SALINOMYCYNY W RAKU PIERSI

W przypadku nowotworów złośliwych opisano trzy podstawowe szlaki powodujące ich śmierć: apoptoza, autofagia i nekroza. Śmierć komórek nowotworowych indukowana przez salinomycynę odbywa się na drodze wielu mechanizmów (13, 16, 24). W rzeczywistości, coraz więcej dowodów wskazuje na to, że są to apoptoza i autofagia, przy czym pomiędzy tymi dwoma szlakami może zachodzić sprzężenie zwrotne. Co więcej, oba szlaki mogą ostatecznie prowadzić do martwicy (martwica wtórna), w zależności od bodźca i typu komórki (49).

Wpływ salinomycyny na szlak apoptozy

Apoptoza jest głównym (zaprogramowanym) szlakiem śmierci komórkowej przyczyniającym się do usuwania niepotrzebnych i szkodliwych komórek podczas rozwoju embrionalnego, utrzymania homeostazy tkanek i regulacji układu odpornościowego. Apoptoza jest realizowana głównie przez wewnątrzkomórkowe proteazy cysteinowe zwane kaspazami, które mogą być aktywowane przez dwa główne szlaki: zależny od receptora śmierci – death receptor-dependent (zewnątrzpochodny) i niezależny (wewnątrzpochodny lub mitochondrialny) (50).

             Salinomycyna indukuje apoptozę w CSCs wielu nowotworów (18, 51, 52). Jednak dokładne mechanizmy różnią się znacznie i są ściśle skorelowane z jakiego nowotworu wywodzą się CSCs (26, 53-55). Salinomycyna zwiększa liczbę pęknięć DNA w komórkach raka piersi, jak również zwiększa ekspresję fosforylowanego p53 i gH2AX w komórkach Hs578T. Wykazano, że salinomycyna zwiększa uszkodzenia DNA, a efekt ten odgrywa ważną rolę w nasilaniu apoptozy (26). Ponadto, salinomycyna indukuje ekspresję proapoptotycznego białka Bax, ale hamuje ekspresję antyapoptotycznego białka Bcl-2 w komórkach raka piersi MDA-MB231, co sugeruje, że wzrost stosunku Bax/Bcl-2 może być zaangażowany w apoptozę indukowaną salinomycyną (46). Ten sam wynik uzyskano w komórkach raka piersi – MCF7^DDP opornych na cisplatynę. W komórkach tych salinomycyna hamowała translokację jądrową NF-kB i spowodowała jednoczesne  zmniejszenie ekspresji białek pro-odżywczych zależnych od czynnika NF-kB (27). Ponadto, salinomycyna prawdopodobnie aktywuje odrębny szlak apoptotyczny, któremu nie towarzyszy zatrzymanie cyklu komórkowego i który jest niezależny od białka supresorowego nowotworów p53, aktywacji kaspaz, systemu CD95/CD95L i proteasomu (54). Co ciekawe, Yusra Al Dhaheri i wsp. opisali że połączenie salinomycyny z paklitakselem lub docetakselem może synergistycznie zwiększać apoptozę w linii komórkowej raka piersi MDA-MB-231, która nie jest wystarczająco wrażliwa na salinomycynę, dając nowy pogląd na kliniczne jej zastosowanie (53).

             Wyniki te sugerują, że indukcja apoptotycznej lub nieapoptotycznej śmierci komórek przez salinomycynę w komórkach nowotworowych zależy od konkretnego typu komórek oraz że szczegółowe mechanizmy leżące u podstaw indukowanej salinomycyną śmierci komórek w komórkach nowotworowych nie zostały jeszcze w pełni wyjaśnione.

Wpływ salinomycyny na szlak autofagii

Autofagia jest procesem katabolicznym, który reguluje degradację własnych składników komórki za pośrednictwem mechanizmów lizosomalnych. Charakteryzuje się powstawaniem dużych wakuoli autofagicznych w cytoplazmie. Można ją uznać za proces fizjologiczny wykorzystywany do recyklingu uszkodzonych organelli i dostarczania energii w „gorszych okresach”, a w przypadku nadmiernej jej aktywacji prowadzi do śmierci komórki. Na niskich poziomach autofagia wspomaga przeżycie komórek poprzez usuwanie uszkodzonych białek i organelli przy jednoczesnym dostarczaniu dodatkowej energii. Po przekroczeniu pewnego progu (nadmierne i długotrwałe) pobudzenie autofagii prowadzi w końcu niszczenia niezbędnych białek raz organelli komórkowych, co prowadzi do ich śmierci. Salinomycyna przypuszczalnie indukuje i hamuje autofagię (56).

Z jednej strony, w badaniach Jangamreddy i wspł. w komórkach raka piersi (SKBR3 i MDA-MB-468) stwierdzono znaczną odpowiedź autofagiczną na salinomycynę (znacznie silniejszą niż odpowiedź na powszechnie stosowany czynnik indukujący autofagię – rapamycynę) oraz w mniejszym jej stopniu w prawidłowych ludzkich fibroblastach skóry (16). Zależnie od czasu salinomycyna również silnie obniża poziom ATP w komórkach raka piersi.

Wpływ salinomycyny na nekrozę

Nekroza (martwica komórki – N.Sz), inaczej niż apoptoza, jest innym rodzajem śmierci komórki który zazwyczaj nie jest związany z aktywacją kaspaz. Charakteryzuje się pęcznieniem retikulum endoplazmatycznego (ER), mitochondriów i cytoplazmy, z następowym pęknięciem błony plazmatycznej i lizą komórki. Śmierć komórek w mechanizmie nekrozy  jest wynikiem współdziałania kilku kaskad sygnałowych. Czynnikami determinującymi nekrozę są głównie RIP3, wapń i mitochondria. RIP3 oddziałuje z RIP1 i wiąże się z kilkoma enzymami biorącymi udział w metabolizmie węglowodanów i glutaminy. Wapń natomiast kontroluje aktywację PLA, kalpain i NOS, wywołując szereg zdarzeń prowadzących do nekrotycznej śmierci komórek.

             Mechanizm leżący u podstaw nekrotycznego działania salinomycyny w raku piersi nie został dokładnie ustalony. Może ona powstawać jako konsekwencja masywnego uszkodzenia komórek lub w odpowiedzi na ekstremalne zmiany warunków fizjologicznych.

Wpływ salinomycyny na zahamowanie cyklu komórkowego (Cell Cycle Arrest)

Jak wspomniano wcześniej, leczenie salinomycyną hamuje proliferację komórek raka piersi, a efekt ten jest wywoływany poprzez różnorodne mechanizmy. Dla przykładu salinomycyna hamuje proliferację komórek MDA-MB-231 w sposób zależny od jej stężenia i czasu działania; w szczególności blokuje przejście z fazy G1 do S (regulacja genów powodujących zmniejszenie ekspresji szlaku sygnałowego Hedgehog) (38). Ponadto, salinomycyna blokuje proliferację komórek raka piersi poprzez tłumienie ekspresji cykliny D1 i hamowanie szlaku sygnałowego Wnt przez GSK3β (36). Hamuje również proliferację BCSC, czemu towarzyszy obniżenie stężenia cykliny D1 oraz zwiększonej akumulacji jądrowej p27(kip1) (34).

Ponadto, interesujące badanie wykazało, że w niskich stężeniach, salinomycyna może wywoływać przejściowe zatrzymanie fazy G1 (podziału komórkowego) we wczesnych i zatrzymanie fazy G2 w późnych punktach czasowych, jak również senescencję (stałe zatrzymanie komórki w cyklu komórkowym), oprócz wywoływania powiększonej morfologii komórek, podwyższenia wzrost stężenia białka p21, wzrost stężenia histonów H3 i H4, hiperacetylacji i aktywności SA-β-Gal (44).

Salinomycyna a reaktywne formy tlenu (Reactive Oxygen Species – ROS)

Reaktywne formy tlenu (ROS = wolne rodniki), są produktami prawidłowego metabolizmu jak również efektem narażenia na ksenobiotyki (związki chemiczne obce dla organizmu). W zależności od ich stężenia wolne rodniki mogą być korzystne lub szkodliwe dla komórek
i tkanek. Nadmierna produkcja ROS wyzwala oksydacyjną modyfikację makrocząsteczek komórkowych, hamuje funkcje białek i prowadzi do śmierci komórek.

             Wzmożony stres oksydacyjny i depolaryzacja błony mitochondrialnej w odpowiedzi na apoptozę wywołaną salinomycyną po raz pierwszy zostały opisane w komórkach raka prostaty (55). Salinomycyna może indukować wzrost poziomu wewnątrzkomórkowych ROS, któremu towarzyszy obniżenie potencjału błony mitochondrialnej, powodując uszkodzenie ER (retikulum endoplazmatyczne), z podwyższonym poziomem Ca²⁺ uwalnianym do cytoplazmy; proces ten jest regulowany przez Bcl-2 i Bax/Bak, dalej aktywując kaspazę-3 i rozszczepia PARP-1, co ostatecznie prowadzi do apoptozy mitochondrialnej. Co więcej, Bcl-2, Bax i Bak są również zlokalizowane w ER; tak więc ER jest ważną organellą dla kontroli apoptozy, która jest dodatkowo wzmocniona przez połączenie mitochondriów z ER.

W liniach komórkowych raka piersi (MCF-7, T47D i MDA-MB-453), salinomycyna indukuje powstawanie ROS, powodując aktywację JNK oraz indukcję czynnika transkrypcyjnego JUN, a w konsekwencji śmierć komórek pod wpływem salinomycyny. Śmierć tych komórek była częściowo hamowana przez N-acetylo-cysteinę (NAC), zmiatacza wolnych rodników, w ten sposób sugerując, że powstawanie ROS w wyniku działania salinomycyny przyczynia się do jej efektów terapeutycznych (45). Zaobserwowano również to w komórkach MDA-MB-231, w których wytwarzanie ROS pod wpływem salinomycyny prowadzi do dysfunkcji mitochondriów, a NAC hamuje apoptozę i autofagię indukowane salinomycyną. Wynik ten wydaje się sprzeczny z faktem, że przyspieszenie apoptozy wywołanej przez salinomycynę jest związane z hamowaniem autofagii.

Co więcej, jonomycyna (AM5), syntetyczna pochodna salinomycyny, wykazuje silną i selektywną aktywność wobec BCSC in vitro i in vivo poprzez gromadzenie i sekwestrację żelaza w lizosomach, powodując zwiększoną produkcję ROS (40). Wyniki te podkreślają znaczenie homeostazy żelaza w BCSCs, co sugeruje, że zarówno procesy związane z żelazem, jak i te, w których pośredniczy żelazo, mogą być potencjalnymi celami terapeutycznymi w raku piersi.

Wpływ na migrację komórek nowotworowych

Przemiana komórek nowotworowych raka piersi z nabłonkowych w mezenchymalne (EMT – Epithelial-to-Mesenchymal Transition) jest jedną przyczyn ich inwazji i tworzenia przerzutów.  Oprócz istotnego hamującego wpływu salinomycyny na powyższe dwa stany (inwazja i przerzuty), co stwierdzono na podstawie śledzenia pojedynczych komórek, salinomycyna (w badaniach na zwierzętach) znacząco zmniejsza wielkość zmian przerzutowych u myszy (58). Ponadto, wiele ocenianych parametrów związanych z migracją komórek raka piersi MDAMB-231 jest znacząco niższych po leczeniu salinomycyną, w porównaniu z komórkami z grupy kontrolnej (efekty działania salinomycyny były zależne od jej stężenia) (59). Co więcej, salinomycyna hamuje indukowaną przez TGF-b1 transformację fenotypową EMT oraz aktywację Smad i nie-Smad  cząsteczek sygnałowych, które wspólnie regulują indukcję EMT. Co ważne, wyniki te zostały potwierdzone w serii próbek raka piersi, w których stwierdzono silną korelację między poziomem E-kadheryny i b-kateniny a potencjałem przerzutowym raka piersi do węzłów chłonnych (60).

Wpływ na neowaskularyzację (tworzenie nowych naczyń) w raku piersi

Jedną z cech charakterystycznych dla CSC jest angiogeneza (tworzenie nowych naczyń krwionośnych). Stwierdzono, że ekspresja kilku biomarkerów CSC koreluje z ekspresją markerów angiogenezy, a niektóre szlaki sygnalizacyjne komórek macierzystych (np. Notch) są wykorzystywane zarówno przez CSC, jak i przez czynniki proangiogenne (61). Wskazuje to, że połączone leczenie z terapią antyangiogenną i ukierunkowane na CSCs może być skuteczne w leczeniu wielu nowotworów złośliwych, w tym raka piersi. Zbadano skuteczność antyangiogenną i przeciwnowotworową salinomycyny w raku piersi. W szczególności, salinomycyna przerywa szlak sygnałowy HIF-1α/VEGF hamując angiogenezę indukowaną przez VEGF  a jednocześnie hamuje wzrost komórek raka piersi. Salinomycyna u myszy z nowotworami zmniejsza w surowicy krwi stężenie VEGFA jak również indukuje apoptozę zależną od kaspazy w komórkach raka piersi (47).

(HIF-1α – Hypoxia-Inducible Factor-1 – czynnik indukowany hipoksją, VEGF – Vascular Endothelial Growth Factor –  naczyniowo-śródbłonkowy czynnik wzrostu)

Wpływ na mikrośrodowisko immunologiczne

Salinomycyna może odgrywać rolę w modulowaniu mikrośrodowiska immunologicznego raka piersi. Może ona wywierać działanie modulacyjne poprzez dwa mechanizmy. Po pierwsze, w stężeniach niewystarczających dla bezpośredniego działania przeciwnowotworowego, może ona skutecznie stymulować makrofagi typu M1 oraz ograniczać wzrost guza i powstawanie przerzutów. W jednym z badań, w przeszczepionym guzie 4T1, doguzowe podanie salinomycyny zwiększyło odsetek komórek z ekspresją białka CD86 i zmniejszyło liczbę komórek CD206 , zapobiegając w ten sposób wzrostowi nowotworu i powstawaniu przerzutów do płuc (62). Po drugie, salinomycyna może silnie odwrócić tolerancję immunologiczną nowotworu poprzez zahamowanie aktywności enzymatycznej IDO1. Ponadto tłumi ona i hamuje indukowaną przez IFN-y (mn.) aktywacje szlaku czynnika jądrowego NF-κB, odpowiednio poprzez hamowanie degradacji IκB i fosforylacji NF-κB. Ponadto salinomycyna, przywraca proliferację komórek T hodowanych wspólnie z komórkami raka piersi poddanymi działaniu IFN-y i zwiększa aktywność przeciwnowotworową cisplatyny in vivo (63).

MOŻLIWE MOLEKULARNE MECHANIZMY DZIAŁANIA SALINOMYCYNY

Salinomycyna jest jonoforem błonowym, który ułatwia ich przepływ przez błony cytoplazmatyczne i mitochondrialne. Działa ona jako ruchomy nośnik głównie dla potasu (K+) (64-66). Niemniej jednak, ostatnie badania wykazały, że salinomycyna w terapii CSC jest fizycznie wymierzona w  przedział lizosomalny, a nie ER, mitochondria czy aparat Golgiego (40, 67). W przedziale lizosomalnym salinomycyna może oddziaływać z żelazem(II) i hamować efektywną translokację tego metalu do cytosolu, blokując w ten sposób jego uwalnianie z lizosomów, co prowadzi do akumulacji w nich żelaza. W efekcie, podwyższony poziom żelaza w lizosomach sprzyja zwiększonej produkcji reaktywnych form tlenu (ROS)(68), jak również w przebiegu innych reakcji, prowadzi do permeabilizacji (zwiększonej przepuszczalności) błony lizosomalnej – (LMP – lysosomal membranę permeabilization) (69) . W szczególności CSCs zawierają znacznie wyższe poziomy żelaza, co albo bezpośrednio zmienia ich różnicowanie, albo powoduje ich selekcję do proliferacji na korzyść subpopulacji wykazującej wyraźny fenotyp CSC.

Dlatego w nowotworowych komórkach macierzystych (CSCs) salinomycyna może wywołać znacznie silniejsze wytwarzanie ROS i znacznie silniejszą przepuszczalność błon lizosomalnych. Jedna z ostatnich publikacji wykazała, że salinomycyna może zabijać CSCs poprzez sekwestrację żelaza w lizosomach w procesie wywołanym przez silną peroksydację lipidów związaną z produkcją ROS i dostępnością żelaza, a takiej śmierci komórek można częściowo zapobiec przez inhibitor ferroptozy, ferrostatynę-1 lub inhibitory apoptozy i nekrozy (67) (Rysunek 3).

ZASTOSOWANIE SALINOMYCYNY W KLINICZNEJ TERAPII RAKA PIERSI

Salinomycyna, jako silny środek przeciwnowotworowy, jest nadal w początkowej fazie badań przedklinicznych. Do chwili obecnej nie ma jeszcze zarejestrowano żadnego badania klinicznego dotyczącego jej zastosowania. W literaturze opisano następujące dwa przypadki: pierwszy dotyczący 40-letniej pacjentki z przewodowym rakiem piersi oraz przerzutami (do kości i tkanek podskórnych) i drugi opisujący 82-letnią pacjentkę z zaawansowanym i przerzutowym (przerzuty do węzłów chłonnych miednicy miednicy) z rakiem płaskonabłonkowym sromu.

W obu przypadkach zastosowano leczenie ogólnoustrojowe, polegające na dożylnym podawaniu Salinomycyny. Po 3 tygodniach jej stosowania u obu pacjentek stwierdzono częściową regresje zmian nowotworowych z niewielkimi objawami ubocznymi w trakcie jej stosowania, w przeciwieństwie do poważnych działań niepożądanych powszechnie występujących w przypadku konwencjonalnej chemioterapii (24). Wyniki te potwierdzają bezpieczeństwo i skuteczność salinomycyny w selektywnym stosowaniu klinicznym.

POTENCJALNE TERAPIE SKOJARZONE Z SALINOMYCYNĄ

Nowotwory składają się z heterogennych (niejednorodnych) populacji komórek o różnych mutacjach i/lub fenotypach. W związku z tym zastosowanie jednego leku w celu zapobiegania progresji nowotworu jest najczęściej nieskuteczne. W związku z powyższym do jak najlepszego leczenia nowotworów i zminimalizowania ryzyka wystąpienia oporności lekowej, stosuje się jednocześnie kilka preparatów o różnych, jednak uzupełniających się mechanizmach działania. Połączenie takie nazywamy terapią skojarzoną. Niedawny rozwój innowacyjnych metod dostarczania leków przy użyciu biokompatybilnych nanonośników umożliwił badania nad różnymi kombinacjami. W szczególności terapia skojarzona z salinomycyną może przynieść obiecujące wyniki, a selektywne dostarczanie za pomocą biokompatybilnych nanonośników stanowi nowe podejście terapeutyczne (82 – 85).

Efekty działania różnych leków z salinomycyną na komórki raka piersi podsumowano w Tabeli 3. Salinomycyna i dasatinib (inhibitor kinazy Src) wykazują synergistyczne działanie w komórkach BC (Breast Cancer – rak piersi) poprzez hamowanie wielu szlaków sygnałowych (96). Dodatkowo, salinomycyna zwiększa wrażliwość komórek nowotworowych na apoptotyczne działanie doksorubicyny (DOX) lub etopozydu (ETO). Wartości pH2AX, pBRCA1, p53BP1 i pChk1 znacząco wzrastają w odpowiedzi na jednoczesne leczenie salinomycyną i DOX lub ETO. Poziom antyapoptotycznego białka p21 zwiększa się w odpowiedzi na DOX lub ETO, ale zmniejsza się w odpowiedzi na salinomycynę. Wyniki te wskazują, że zdolność salinomycyny do uwrażliwiania komórek nowotworowych na DOX lub ETO jest związana ze wzrostem uszkodzeń DNA i obniżeniem poziomu p21. W związku z powyższym, chemioterapia oparta na salinomycynie może być korzystna dla pacjentów z nowotworami przyjmującymi DOX lub ETO (26).

Opracowanie innowacyjnych systemów dystrybucji leków znacznie poprawiło skuteczność terapii skojarzonej (100). Dla przykładu, Gao i wsp. (87) stwierdzili, że synergistyczne efekty działania salinomycyny i docetakselu mogą być skuteczniej utrzymywane in vivo przez współkapsułkowanie tych dwóch preparatów nanocząsteczkach typu PLGA/TPGS, co stanowi obiecującą strategię dla nowotworów raka piersi. Hybrydowe nanocząstki polimerowo-lipidowe przeciw HER2 zawierające salinomycynę (Sali-NP-HER2) zostały opracowane w celu oddziaływania z wysoką skutecznością i niską toksycznością zarówno na HER2-dodatnie CSCs raka piersi, jak i na nabłonkowe komórki nowotworowe (91). Jak wspomniano powyżej, jednoczesne leczenie zarówno CSCs, jak i epitelialnych komórek nowotworowych jest konieczne dla optymalizacji skuteczności terapii (101) a połączenie salinomycyny z tradycyjnymi terapiami okazało się skuteczne w leczeniu raka piersi.

WNIOSKI

Zdolność inicjowania powstawania nowotworu i lekooporność BCSCs (nowotworowe komórki macierzyste raka piersi) są kluczowymi czynnikami przyczyniającymi się do powstawania przerzutów, wznowy i nawrotów raka piersi, a tym samym zwiększenia śmiertelności. Salinomycyna w połączeniu z tradycyjną chemioterapią i terapią celowaną może niszczyć zarówno zwykłe komórki nowotworowe, jak i CSCs, stanowiąc bardzo obiecującą strategię kliniczną w leczeniu raka piersi.

Salinomycyna pełni wiele funkcji w regulacji procesów komórkowych w komórkach raka piersi. Co ważne, pełni ona funkcję w regulacji śmierci komórek poprzez wysoce złożony mechanizm obejmujący wiele ścieżek i interakcji pomiędzy wieloma procesami biologicznymi związanymi ze śmiercią komórki.

Literatura dostępna w oryginalnym tekście.