oncotomskСибирский онкологический журналSiberian journal of oncology1814-48612312-3168Tomsk National Research Medical Сепtеr of the Russian Academy of Sciences10.21294/1814-4861-2020-19-6-73-81oncotomsk-1642Research ArticleЛАБОРАТОРНЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯLABORATORY AND EXPERIMENTAL STUDIESИНГИБИРОВАНИЕ ЭКСПРЕССИИ ГЕНА REDD1 ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ПОБОЧНЫХ ЭФФЕКТОВ ГЛЮКОКОРТИКОИДОВINHIBITION OF REDD1 EXPRESSION FOR THE REDUCTION OF GLUCOCORTICOID-INDUCED SIDE EFFECTShttps://orcid.org/0000-0001-6388-1624ЛыловаЕ. С.LylovaE. S.

лаборант-исследователь отдела химического канцерогенеза

SPIN-код: 2739-8808. Россия, 115478, г. Москва, Каширское шоссе, 24

Laboratory Research Assistant, Department of Chemical Carcinogenesis

24, Kashirskoe shosse, 115478-Moscow, Russia

e.s.lylova@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-9664-0931СавинковаА. В.SavinkovaA. V.

младший научный сотрудник отдела химического канцерогенеза,

SPIN-код: 9805-7127. AuthorID (РИНЦ): 985189. Researcher ID (WOS): K-6838-2018.Россия, 115478, г. Москва, Каширское шоссе, 24

Россия, 111123, г. Москва, ш. Энтузиастов, 86

Junior Reseacher, Department of Chemical Carcinogenesis

Researcher ID (WOS): K-6838-2018

24, Kashirskoe shosse, 115478-Moscow, Russia

86, Entuziastov street, 111123-Moscow, Russia 

https://orcid.org/0000-0003-3318-9391ЖидковаЕ. М.ZhidkovaE. M.

младший научный сотрудник отдела химического канцерогенез

SPIN-код: 6899-7280. Author ID (Scopus): 57195322730Россия, 115478, г. Москва, Каширское шоссе, 24

Junior Reseacher, Department of Chemical Carcinogenesis

Author ID (Scopus): 57195322730

24, Kashirskoe shosse, 115478-Moscow, Russia

https://orcid.org/0000-0002-8599-6833КирсановК. И.KirsanovK. I.

кандидат биологических наук, заведующий лабораторией канцерогенных веществ отдела химического канцерогенез

SPIN-код: 7329-7263. AuthorID (РИНЦ): 184421. Researcher ID (WOS): L-3062-2015. Россия, 115478, г. Москва, Каширское шоссе, 24

Россия, 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, 63

PhD, Head of Laboratory of Chemical Carcinogens

Researcher ID (WOS): L-3062-2015

24, Kashirskoe shosse, 115478-Moscow, Russia

6, Miklukho-Maklaya Street, 117198-Moscow, Russia

https://orcid.org/0000-0002-9710-8178ЯкубовскаяМ. Г.YakubovskayaM. G.

доктор медицинских наук, заведующая отделом химического канцерогенеза

SPIN-код: 6858-3880. AuthorID (РИНЦ): 583045. Researcher ID (WOS): R-6984-2016Россия, 115478, г. Москва, Каширское шоссе, 24

MD, PhD, DSc, Head of Department of Chemical Carcinogenesis

Researcher ID (WOS): R-6984-2016

24, Kashirskoe shosse, 115478-Moscow, Russia

https://orcid.org/0000-0001-5880-6822БудуноваИ. В.BudunovaI. V.

MD, PhD, Associate Professor, Department of Dermatology, Feinberg School of Medicine303, East Chicago Ave, Chicago, IL 60611, USA 

303, East Chicago Ave, Chicago, il 60611,USA

https://orcid.org/0000-0002-1967-9637ЛесоваяЕ. А.LesovayaE. A.

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела химического канцерогенеза

SPIN-код: 7593-2167. AuthorID (РИНЦ): 583044. Researcher ID (WOS): J-7790-2015

Россия, 115478, г. Москва, Каширское шоссе, 24

Россия, 390026, г. Рязань, ул. Высоковольтная, 9

PhD, Senior Researcher, Department of Chemical Carcinogenesis

Researcher ID (WOS): J-7790-2015

24, Kashirskoe shosse, 115478-Moscow, Russia9b, Vysokovoltnaya street, 390026-Ryazan, Russia

ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава РоссииРоссияN.N. Blokhin National Medical Research Center of OncologyRussian FederationФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России; ГБУЗ МКНЦ имени А.С. Логинова ДЗМРоссияN.N. Blokhin NMRCO; Loginov Moscow Clinical Scientific CenterRussian FederationФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава РоссииРоссияN.N. Blokhin NMRCORussian FederationФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России; ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»РоссияN.N. Blokhin NMRCO; RUDN UniversityRussian FederationNorthwestern UniversityСоединённые Штаты АмерикиNorthwestern UniversityUnited StatesФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России; ФГБОУ ВО «Рязанский государственный медицинский университет» Минздрава РоссииРоссияN.N. Blokhin NMRCO; I.P. Pavlov Ryazan State Medical UniversityRussian Federation2020291220201967381Copyright © Лылова Е.С., Савинкова А.В., Жидкова Е.М., Кирсанов К.И., Якубовская М.Г., Будунова И.В., Лесовая Е.А., 20202020Лылова Е.С., Савинкова А.В., Жидкова Е.М., Кирсанов К.И., Якубовская М.Г., Будунова И.В., Лесовая Е.А.Lylova E.S., Savinkova A.V., Zhidkova E.M., Kirsanov K.I., Yakubovskaya M.G., Budunova I.V., Lesovaya E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.siboncoj.ru/jour/article/view/1642

Глюкокортикоиды (GC ) являются неотъемлемым компонентом терапии лейкозов и лимфом на протяжении нескольких десятков лет. Их специфическое цитотоксическое действие на трансформированные лимфобласты обусловливает применение данных препаратов как при индукции ремиссии, так и в ходе дальнейшего лечения. Однако одной из проблем, осложняющих длительное применение GC , является развитие атрофических и метаболических побочных эффектов, а также резистентности. Биологические эффекты GC реализуются посредством активации глюкокортикоидного рецептора (GR) по двум механизмам: трансрепрессии (TR), обусловливающей терапевтическое действие GC , и трансактивации (TA ), опосредующей развитие побочных эффектов. В частности, с индукцией трансактивации связано увеличение экспрессии GC -зависимого гена REDD1, ассоциированного с GC -индуцированной атрофией кожного покрова, мышечной и костной ткани. В связи с этим актуальным является поиск потенциальных ингибиторов экспрессии REDD1 и изучение их эффектов в комбинации с GC на моделях лейкозов и лимфом. Ранее нами с помощью биоинформатического анализа был отобран ряд препаратов класса модуляторов сигнального пути PI 3K/Akt/mTO R. Данные лекарственные средства оказались эффективными ингибиторами экспрессии гена REDD1, модулировали активность GR, усиливая трансрепрессию, а также предотвращали развитие GC -индуцированных побочных эффектов у мышей. В представленной работе изучены эффекты потенциальных ингибиторов экспрессии REDD1, соединений других фармакологических групп, эметина и CGP -60474 на клетки лейкозов и лимфом совместно с GC . Было отмечено противоопухолевое действие соединений in vitro, снижение экспрессии генов, ассоциированных с TA , и усиление TR. В связи с этим дальнейшее изучение противоопухолевых эффектов ингибиторов экспрессии REDD1 эметина и CGP -60474 является перспективным направлением исследований.

Glucocorticoids (GC ) have been an integral component of the treatment of leukemias and lymphomas for several decades. Specific cytotoxic effect of GC on transformed lymphoblasts mediates their use at the stage of the remission induction as well as consolidation of treatment. However, the main problem of the long-term GC use is the development of atrophic and metabolic side effects as well as GC resistance. The biological effects of GC are realized via activation of the glucocorticoid receptor (GR) by two mechanisms: transrepression (TR) associated with the therapeutic effects of GC , and transactivation (TA ), which mediates the development of metabolic and atrophic complications. It was demonstrated that an increase in the expression of the GC - dependent gene REDD1 associated with GC -induced skin, muscle and bone atrophy of the skin, muscle and bone tissue was realized via the induction of transactivation. Therefore, identification of potential inhibitors of REDD1 expression and study of their biological effects in combination with GC in models of leukemia and lymphoma is of particular interest. In our recent study we have selected a number of drugs from the class of PI 3K/Akt/mTO R modulators using bioinformatic screening. These drugs effectively inhibited REDD1 expression, modulated GR activity and shifted it towards transrepression, and prevented the development of GC -induced side effects in mice. Here we aimed to study the effects of potential inhibitors of REDD1 expression from different pharmacological groups, the compounds Emetine and CGP -60474, on leukemia and lymphoma cells in combination with GC . We demonstrated antitumor effect of the compounds in vitro, a decrease in the expression of TA -associated genes and an increase in TR induction. Further studies of the antitumor effects of REDD1 expression inhibitors (Emetine and CGP -60474 is a promising area of research.

глюкокортикоидыглюкокортикоидный рецепторлимфомылейкозыREDD1эметинCGP-60474.glucocorticoidsglucocorticoid receptorlymphomaleukemiaREDD1EmetineCGP-60474Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ, грант № 17-75-20124This work was supported by the Russian Science Foundation, grant No. 17-75-20124ReferencesBarnes P.J., Adcock I.M. Glucocorticoid resistance in inflammatory diseases. Lancet. 2009 May; 373(9678): 1905–17. doi: 10.1016/S0140-6736(09)60326-3.Barnes P.J., Adcock I.M. Glucocorticoid resistance in inflammatory diseases. Lancet. 2009 May; 373(9678): 1905–17. doi: 10.1016/S0140-6736(09)60326-3.Baida G., Bhalla P., Kirsanov K., Lesovaya E., Yakubovskaya M., Yuen K., Guo S., Lavker R.M., Readhead B., Dudley J.T., Budunova I. REDD1 functions at the crossroads between the therapeutic and adverse effects of topical glucocorticoids. EMBO Mol Med. 2015 Jan; 7(1): 42–58. doi: 10.15252/emmm.201404601.Baida G., Bhalla P., Kirsanov K., Lesovaya E., Yakubovskaya M., Yuen K., Guo S., Lavker R.M., Readhead B., Dudley J.T., Budunova I. REDD1 functions at the crossroads between the therapeutic and adverse effects of topical glucocorticoids. EMBO Mol Med. 2015 Jan; 7(1): 42–58. doi: 10.15252/emmm.201404601.Miller W.L., Auchus R.J. The molecular biology, biochemistry, and physiology of human steroidogenesis and its disorders. Endocr Rev. 2011; 32(1): 81–151. doi: 10.1210/er.2010-0013.Miller W.L., Auchus R.J. The molecular biology, biochemistry, and physiology of human steroidogenesis and its disorders. Endocr Rev. 2011; 32(1): 81–151. doi: 10.1210/er.2010-0013.De Bosscher K., Beck I.M., Haegeman G. Classic glucocorticoids versus non-steroidal glucocorticoid receptor modulators: survival of the fittest regulator of the immune system? Brain Behav Immun. 2010 Oct; 24(7): 1035–42. doi: 10.1016/j.bbi.2010.06.010.De Bosscher K., Beck I.M., Haegeman G. Classic glucocorticoids versus non-steroidal glucocorticoid receptor modulators: survival of the fittest regulator of the immune system? Brain Behav Immun. 2010 Oct; 24(7): 1035–42. doi: 10.1016/j.bbi.2010.06.010.Lim H.W., Uhlenhaut N.H., Rauch A., Weiner J., Hübner S., Hübner N., Won K.J., Lazar M.A., Tuckermann J., Steger D.J. Genomic redistribution of GR monomers and dimers mediates transcriptional response to exogenous glucocorticoid in vivo. Genome Res. 2015 Jun; 25(6): 836–44. doi: 10.1101/gr.188581.114.Lim H.W., Uhlenhaut N.H., Rauch A., Weiner J., Hübner S., Hübner N., Won K.J., Lazar M.A., Tuckermann J., Steger D.J. Genomic redistribution of GR monomers and dimers mediates transcriptional response to exogenous glucocorticoid in vivo. Genome Res. 2015 Jun; 25(6): 836–44. doi: 10.1101/gr.188581.114.Sofer A., Lei K., Johannessen C.M., Ellisen L.W. Regulation of mTOR and cell growth in response to energy stress by REDD1. Mol Cell Biol. 2005 Jul; 25(14): 5834–45. doi: 10.1128/MCB.25.14.5834-5845.2005.Sofer A., Lei K., Johannessen C.M., Ellisen L.W. Regulation of mTOR and cell growth in response to energy stress by REDD1. Mol Cell Biol. 2005 Jul; 25(14): 5834–45. doi: 10.1128/MCB.25.14.5834-5845.2005.Lesovaya E., Agarwal S., Readhead B., Vinokour E., Baida G., Bhalla P., Kirsanov K., Yakubovskaya M., Platanias L.C., Dudley J.T., Budunova I. Rapamycin Modulates Glucocorticoid Receptor Function, Blocks Atrophogene REDD1, and Protects Skin from Steroid Atrophy. J Invest Dermatol. 2018 Sep; 138(9): 1935–1944. doi: 10.1016/j.jid.2018.02.045.Lesovaya E., Agarwal S., Readhead B., Vinokour E., Baida G., Bhalla P., Kirsanov K., Yakubovskaya M., Platanias L.C., Dudley J.T., Budunova I. Rapamycin Modulates Glucocorticoid Receptor Function, Blocks Atrophogene REDD1, and Protects Skin from Steroid Atrophy. J Invest Dermatol. 2018 Sep; 138(9): 1935–1944. doi: 10.1016/j.jid.2018.02.045.Agarwal S., Mirzoeva S., Readhead B., Dudley J.T., Budunova I. PI3K inhibitors protect against glucocorticoid-induced skin atrophy. EBioMedicine. 2019 Mar; 41: 526– 537. doi: 10.1016/j.ebiom.2019.01.055.Agarwal S., Mirzoeva S., Readhead B., Dudley J.T., Budunova I. PI3K inhibitors protect against glucocorticoid-induced skin atrophy. EBioMedicine. 2019 Mar; 41: 526– 537. doi: 10.1016/j.ebiom.2019.01.055.Савинкова А.В., Жидкова Е.М., Тилова Л.Р., Лаврова М.Д., Лылова Е.С., Кузин К.А., Портянникова А.Ю., Максимова В.П., Холодова А.В., Власова О.А., Фетисов Т.И., Кирсанов К.И., Белицкий Г.А., Якубовская М.Г., Лесовая Е.А. Варианты и перспективы перепрофилирования лекарственных препаратов для использования в терапии онкологических заболеваний. Сибирский онкологический журнал. 2018; 17(3): 77–87. doi: 10.21294/1814-4861-2018-17-3-77-87.Savinkova A.V., Zhidkova E.M., Tilova L.R., Lavrova M.D., Lylova E.S., Kuzin K.A., Portyannikova A.Yu., Maximova V.P., Kholodova A.V., Vlasova O.A., Fetisov T.I., Kirsanov K.I., Belitskiy G.A., Yakubovskaya M.G., Lesovaya E.A. Variants and perspectives of drug repurposing for cancer treatment. Siberian journal of oncology. 2018; 17(3): 77–87. (in Russian). doi: 10.21294/1814-4861-2018-17-3-77-87.Lamb J., Crawford E.D., Peck D., Modell J.W., Blat I.C., Wrobel M.J., Lerner J., Brunet J.P., Subramanian A., Ross K.N., Reich M., Hieronymus H., Wei G., Armstrong S.A., Haggarty S.J., Clemons P.A., Wei R., Carr S.A., Lander E.S., Golub T.R. The Connectivity Map: using gene-expression signatures to connect small molecules, genes, and disease. Science. 2006 Sep; 313(5795): 1929–35. doi: 10.1126/science.1132939.Lamb J., Crawford E.D., Peck D., Modell J.W., Blat I.C., Wrobel M.J., Lerner J., Brunet J.P., Subramanian A., Ross K.N., Reich M., Hieronymus H., Wei G., Armstrong S.A., Haggarty S.J., Clemons P.A., Wei R., Carr S.A., Lander E.S., Golub T.R. The Connectivity Map: using gene-expression signatures to connect small molecules, genes, and disease. Science. 2006 Sep; 313(5795): 1929–35. doi: 10.1126/science.1132939.Akinboye E.S., Rosen M.D., Bakare O., Denmeade S.R. Anticancer activities of emetine prodrugs that are proteolytically activated by the prostate specific antigen (PSA) and evaluation of in vivo toxicity of emetine derivatives. Bioorg Med Chem. 2017 Dec 15; 25(24): 6707–17. doi: 10.1016/j.bmc.2017.11.015.Akinboye E.S., Rosen M.D., Bakare O., Denmeade S.R. Anticancer activities of emetine prodrugs that are proteolytically activated by the prostate specific antigen (PSA) and evaluation of in vivo toxicity of emetine derivatives. Bioorg Med Chem. 2017 Dec 15; 25(24): 6707–17. doi: 10.1016/j.bmc.2017.11.015.Akinboye E.S., Bakare O. Biological activities of emetine. The Open Nat Prod J. 2011; 4: 8–15. doi: 10.2174/1874848101104010008.Akinboye E.S., Bakare O. Biological activities of emetine. The Open Nat Prod J. 2011; 4: 8–15. doi: 10.2174/1874848101104010008.Boon-Unge K., Yu Q., Zou T., Zhou A., Govitrapong P., Zhou J. Emetine regulates the alternative splicing of Bcl-x through a protein phosphatase 1-dependent mechanism. Chem Biol. 2007 Dec; 14(12): 1386–92. doi: 10.1016/j.chembiol.2007.11.004.Boon-Unge K., Yu Q., Zou T., Zhou A., Govitrapong P., Zhou J. Emetine regulates the alternative splicing of Bcl-x through a protein phosphatase 1-dependent mechanism. Chem Biol. 2007 Dec; 14(12): 1386–92. doi: 10.1016/j.chembiol.2007.11.004.Nomura T., Kutchan T.M. Three new O-methyltransferases are sufficient for all O-methylation reactions of ipecac alkaloid biosynthesis in root culture of Psychotria ipecacuanha. J Biol Chem. 2010 Mar 5; 285(10): 7722–38. doi: 10.1074/jbc.M109.086157.Nomura T., Kutchan T.M. Three new O-methyltransferases are sufficient for all O-methylation reactions of ipecac alkaloid biosynthesis in root culture of Psychotria ipecacuanha. J Biol Chem. 2010 Mar 5; 285(10): 7722–38. doi: 10.1074/jbc.M109.086157.Белицкий Г.А., Кирсанов К.И., Лесовая Е.А., Якубовская М.Г. Механизмы антиканцерогенного действия флавоноидов. Успехи молекулярной онкологии. 2014; 1(1): 56–68. doi: 10.17650/2313-805X.2014.1.1.56-68.Belitsky G.A., Kirsanov K.I., Lesovaya E.A., Yakubovskaya M.G. Mechanisms of carcinogenesis prevention by flavonoids. Advances in Molecular Oncology. 2014; 1(1): 56–68. (in Russian). doi: 10.17650/2313-805X.2014.1.1.56-68.Möller M., Herzer K., Wenger T., Herr I., Wink M. The alkaloid emetine as a promising agent for the induction and enhancement of drug-induced apoptosis in leukemia cells. Oncol Rep. 2007 Sep; 18(3): 737–44.Möller M., Herzer K., Wenger T., Herr I., Wink M. The alkaloid emetine as a promising agent for the induction and enhancement of drug-induced apoptosis in leukemia cells. Oncol Rep. 2007 Sep; 18(3): 737–44.Street E.W. Cyclophosphamide plus emetine in lung cancer. Lancet. 1972 Aug 19; 2(7773): 381–2. doi: 10.1016/s0140-6736(72)91771-0.Street E.W. Cyclophosphamide plus emetine in lung cancer. Lancet. 1972 Aug 19; 2(7773): 381–2. doi: 10.1016/s0140-6736(72)91771-0.Meyuhas O. Ribosomal Protein S6 Phosphorylation: Four Decades of Research. Int Rev Cell Mol Biol. 2015; 320: 41–73. doi: 10.1016/bs.ircmb.2015.07.006.Meyuhas O. Ribosomal Protein S6 Phosphorylation: Four Decades of Research. Int Rev Cell Mol Biol. 2015; 320: 41–73. doi: 10.1016/bs.ircmb.2015.07.006.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.