Комбинированная терапия темозоломидом и онколитическими вирусами потенцирует апоптоз и ингибирует миграционную активность клеток глиобластомы in vitro

Введение. Глиобластома (ГБМ) – наиболее агрессивная форма глиомы – остается одним из самых опасных опухолевых заболеваний ЦНС, и, несмотря на существующие стандартные протоколы лечения, медиана выживаемости пациентов остается крайне низкой. Перспективным направлением в терапии ГБМ являются онколитические вирусы: в частности, простая и контролируемая система, основанная на индукции апоптоза с помощью вирусной тимидинкиназы Herpes simplex и ганцикловира, система «тимидинкиназа – ганцикловир» (ТК-ГЦВ), представляет значительный терапевтический интерес. Комбинация данного подхода с темозоломидом (ТМЗ), стандартным химиотерапевтическим агентом, позволяет одновременно воздействовать на ключевые механизмы выживания опухолевых клеток: подавление репарации ДНК и активацию апоптотической гибели. Такое комбинированное воздействие потенциально может значительно повысить эффективность терапии глиобластомы.

Цель исследования – оценить влияние комбинированного воздействия системы «тимидинкиназа – ганцикловир» (ТК-ГЦВ) и темозоломида (ТМЗ) на жизнеспособность и миграционную активность клеток глиобластомы (ГБМ) in vitro.

Материал и методы. В работе использовали клеточные линии глиобластомы человека U87 и U251, линии эпителия почки HEK293Т/17 и первичные мезенхимальные стволовые клетки человека (МСК). Методом генной инженерии на основе плазмиды, кодирующей тимидинкиназу, были получены рекомбинантные вирусные частицы для трансдукции. Для темозоломида (ТМЗ) и ганцикловира (ГЦВ) подобраны оптимальные концентрации. Жизнеспособность оценивали с помощью MTT-теста; анализ клеточного цикла (фаза G2/M) и экспрессию белка Bax проводили методом проточной цитометрии; экспрессию генов эпителиально-мезенхимального перехода (ЭМП) – с помощью количественной ПЦР; миграционную активность – в тесте «заживления раны» in vitro.

Результаты. Сочетанное воздействие ТМЗ и системы ТК-ГЦВ приводит к достоверному усилению гибели опухолевых клеток по сравнению с моновоздействием; цитотоксический эффект характеризуется значительным увеличением доли клеток глиобластом с признаками апоптоза. Среди анализируемых маркеров ЭМП в клетках глиобластом наиболее выраженное подавление экспрессии наблюдается у генов CD44, ZEB1, SNAI1, SNAI2 и VIM.

Заключение. Комбинированная терапия темозоломидом и системой ТК-ГЦВ обладает синергетическим эффектом, достоверно увеличивая гибель клеток глиобластомы и подавляя их миграционную активность по сравнению с применением каждого из агентов в отдельности.

1. Stupp R., Mason W.P., van den Bent M.J., Weller M., Fisher B., Taphoorn M.J., Belanger K., Brandes A.A., Marosi C., Bogdahn U., Curschmann J., Janzer R.C., Ludwin S.K., Gorlia T., Allgeier A., Lacombe D., Cairncross J.G., Eisenhauer E., Mirimanoff R.O.; European Organisation for Research and Treatment of Cancer Brain Tumor and Radiotherapy Groups; National Cancer Institute of Canada Clinical Trials Group. Radiotherapy plus concomitant and adjuvant temozolomide for glioblastoma. N Engl J Med. 2005; 10; 352(10): 987–96. doi: 10.1056/NEJMoa043330.

2. Ботезату И.В., Кондратова В.Н., Строганова А.М., Дранко С.Л., Насхлеташвили Д.Р., Лихтенштейн A.В. Метилирование промотора гена MGMT как прогностический маркер глиобластомы. Успехи молекулярной онкологии. 2025; 12(3): 70–77. doi: 10.17650/2313-805X-2025-12-3-70-77. EDN: MVJLUP.

3. Gulaia V., Shmelev M., Romanishin A., Shved N., Farniev V., Goncharov N., Biktimirov A., Vargas I.L., Khodosevich K., Kagansky A., Kumeiko V. Single-nucleus transcriptomics of IDH1and TP53-mutant glioma stem cells displays diversified commitment on invasive cancer progenitors. Sci Rep. 2022; 12(1): 18975. doi: 10.1038/s41598-022-23646-3.

4. Antonica F., Santomaso L., Pernici D., Petrucci L., Aiello G., Cutarelli A., Conti L., Romanel A., Miele E., Tebaldi T., Tiberi L. A slowcycling/quiescent cells subpopulation is involved in glioma invasiveness. Nat Commun. 2022; 13(1): 4767. doi: 10.1038/s41467-022-32448-0.

5. Erices J.I., Bizama C., Niechi I., Uribe D., Rosales A., Fabres K., Navarro-Martínez G., Torres Á., San Martín R., Roa J.C., Quezada-Monrás C. Glioblastoma Microenvironment and Invasiveness: New Insights and Therapeutic Targets. Int J Mol Sci. 2023; 24(8): 7047. doi: 10.3390/ijms24087047.

6. Adjei-Sowah E.A., O’Connor S.A., Veldhuizen J., Lo Cascio C., Plaisier C., Mehta S., Nikkhah M. Investigating the Interactions of Glioma Stem Cells in the Perivascular Niche at Single-Cell Resolution using a Microfluidic Tumor Microenvironment Model. Adv Sci (Weinh). 2022; 9(21): e2201436. doi: 10.1002/advs.202201436.

7. Putavet D.A., de Keizer P.L.J. Residual Disease in Glioma Recurrence: A Dangerous Liaison with Senescence. Cancers (Basel). 2021; 13(7): 1560. doi: 10.3390/cancers13071560.

8. Masud N., Hasib M.H.H., Ibironke B., Block C., Hughes J., Ekpenyong A., Sarkar A. Exploring the heterogeneity in glioblastoma cellular mechanics using in-vitro assays and atomic force microscopy. Sci Rep. 2025; 15(1): 19302. doi: 10.1038/s41598-025-04841-4.

9. Zhao W., Xie Q. Exosomal lncRNA-Mediated Intercellular Communication Promotes Glioblastoma Chemoresistance. Cancer Immunol Res. 2021; 9(12): 1372. doi: 10.1158/2326-6066.CIR-21-0846.

10. Ellert-Miklaszewska A., Poleszak K., Pasierbinska M., Kaminska B. Integrin Signaling in Glioma Pathogenesis: From Biology to Therapy. Int J Mol Sci. 2020; 21(3): 888. doi: 10.3390/ijms21030888.

11. Wang Z., Mo Y., Tan Y., Wen Z., Dai Z., Zhang H., Zhang X., Feng S., Liang X., Song T., Cheng Q. The ALDH Family Contributes to Immunocyte Infiltration, Proliferation and Epithelial-Mesenchymal Transformation in Glioma. Front Immunol. 2022; 12:756606. doi: 10.3389/fimmu.2021.756606.

12. Malhotra J., Kim E.S. Oncolytic Viruses and Cancer Immunotherapy. Curr Oncol Rep. 2023; 25(1): 19–28. doi: 10.1007/s11912-022-01341-w.

13. Yang R., Hedberg J., Montagano J., Seals M., Puri S. Oncolytic Virus Therapies in Malignant Gliomas: Advances and Clinical Trials. Cancers (Basel). 2025; 17(19): 3180. doi: 10.3390/cancers17193180.

14. Faisal S.M., Castro M.G., Lowenstein P.R. Combined cytotoxic and immune-stimulatory gene therapy using Ad-TK and Ad-Flt3L: Translational developments from rodents to glioma patients. Mol Ther. 2023; 31(10): 2839–60. doi: 10.1016/j.ymthe.2023.08.009.

15. Romanishin A., Vasilev A., Khasanshin E., Evtekhov A., Pusynin E., Rubina K., Kakotkin V., Agapov M., Semina E. Oncolytic viral therapy for gliomas: Advances in the mechanisms and approaches to delivery. Virology. 2024; 593: 110033. doi: 10.1016/j.virol.2024.110033.

16. Oishi T., Ito M., Koizumi S., Horikawa M., Yamamoto T., Yamagishi S., Yamasaki T., Sameshima T., Suzuki T., Sugimura H., Namba H., Kurozumi K. Efficacy of HSV-TK/GCV system suicide gene therapy using SHED expressing modified HSV-TK against lung cancer brain metastases. Mol Ther Methods Clin Dev. 2022; 26: 253–65. doi: 10.1016/j.omtm.2022.07.001.

17. Luo E.W., Liao M.L., Chien C.L. Neural differentiation of glioblastoma cell lines via a herpes simplex virus thymidine kinase/ganciclovir system driven by a glial fibrillary acidic protein promoter. PLoS One. 2021; 16(8): e0253008. doi: 10.1371/journal.pone.0253008.

18. Erickson N.J., Stavarache M., Tekedereli I., Kaplitt M.G., Markert J.M. Herpes Simplex Oncolytic Viral Therapy for Malignant Glioma and Mechanisms of Delivery. World Neurosurg. 2025; 194: 123595. doi: 10.1016/j.wneu.2024.123595.

19. Liskovykh M., Chuykin I., Ranjan A., Safina D., Popova E., Tolkunova E., Mosienko V., Minina J.M., Zhdanova N.S., Mullins J.J., Bader M., Alenina N., Tomilin A. Derivation, characterization, and stable transfection of induced pluripotent stem cells from Fischer344 rats. PLoS One. 2011; 6(11): e27345. doi: 10.1371/journal.pone.0027345.

20. Coleman J.E., Huentelman M.J., Kasparov S., Metcalfe B.L., Paton J.F., Katovich M.J., Semple-Rowland S.L., Raizada M.K. Efficient large-scale production and concentration of HIV-1-based lentiviral vectors for use in vivo. Physiol Genomics. 2003; 12(3): 221–28. doi: 10.1152/physiolgenomics.00135.2002.

21. Koessinger A.L., Cloix C., Koessinger D., Heiland D.H., Bock F.J., Strathdee K., Kinch K., Martínez-Escardó L., Paul N.R., Nixon C., Malviya G., Jackson M.R., Campbell K.J., Stevenson K., Davis S,. Elmasry Y., Ahmed A., O’Prey J., Ichim G., Schnell O., Stewart W., Blyth K., Ryan K.M., Chalmers A.J., Norman J.C., Tait S.W.G. Increased apoptotic sensitivity of glioblastoma enables therapeutic targeting by BH3-mimetics. Cell Death Differ. 2022; 29(10): 2089–104. doi: 10.1038/s41418-022-01001-3.

22. Foucquier J., Guedj M. Analysis of drug combinations: current methodological landscape. Pharmacol Res Perspect. 2015; 3(3): e00149. doi: 10.1002/prp2.149.

23. Madhavan K., Balakrishnan I., Lakshmanachetty S., Pierce A., Sanford B., Fosmire S., Elajaili H.B., Walker F., Wang D., Nozik E.S., Mitra S.S., Dahl N.A., Vibhakar R., Venkataraman S. Venetoclax Cooperates with Ionizing Radiation to Attenuate Diffuse Midline Glioma Tumor Growth. Clin Cancer Res. 2022; 28(11): 2409–24. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-21-4002.

24. Rainov N.G., Fels C., Droege J.W., Schäfer C., Kramm C.M., Chou T.C. Temozolomide enhances herpes simplex virus thymidine kinase/ganciclovir therapy of malignant glioma. Cancer Gene Therapy. 2001; 8(9): 662–68.

25. Poon M.T.C., Bruce M., Simpson J.E., Hannan C.J., Brennan P.M. Temozolomide sensitivity of malignant glioma cell lines – a systematic review assessing consistencies between in vitro studies. BMC Cancer. 2021; 21(1): 1240. doi: 10.1186/s12885-021-08972-5.

26. Jezierzański M., Nafalska N., Stopyra M., Furgoł T., Miciak M., Kabut J., Gisterek-Grocholska I. Temozolomide (TMZ) in the Treatment of Glioblastoma Multiforme-A Literature Review and Clinical Outcomes. Curr Oncol. 2024; 31(7): 3994–4002. doi: 10.3390/curroncol31070296.

27. Chen Q., Wang W., Chen S., Chen X., Lin Y. miR-29a sensitizes the response of glioma cells to temozolomide by modulating the P53/ MDM2 feedback loop. Cell Mol Biol Lett. 2021; 26(1):21. doi: 10.1186/s11658-021-00266-9.

28. Voce D.J., Bernal G.M., Wu L., Crawley C.D., Zhang W., Mansour N.M., Cahill K.E., Szymura S.J., Uppal A., Raleigh D.R., Spretz R., Nunez L., Larsen G., Khodarev N.N., Weichselbaum R.R., Yamini B. Temozolomide Treatment Induces lncRNA MALAT1 in an NF-κB and p53 Codependent Manner in Glioblastoma. Cancer Res. 2019; 79(10): 2536–48. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-18-2170.

29. Lanskikh D., Kuziakova O., Baklanov I., Penkova A., Doroshenko V., Buriak I., Zhmenia V., Kumeiko V. Cell-Based Glioma Models for Anticancer Drug Screening: From Conventional Adherent Cell Cultures to Tumor-Specific Three-Dimensional Constructs. Cells. 2024; 13(24): 2085. doi: 10.3390/cells13242085.

30. Alomari O., Eyvazova H., Güney B., Al Juhmani R., Odabasi H., Al-Rawabdeh L., Mokresh M.E., Erginoglu U., Keles A., Baskaya M.K. Oncolytic Therapies for Glioblastoma: Advances, Challenges, and Future Perspectives. Cancers (Basel). 2025; 17(15): 2550. doi: 10.3390/cancers17152550.

31. Ageenko A., Vasileva N., Richter V., Kuligina E. Combination of Oncolytic Virotherapy with Different Antitumor Approaches against Glioblastoma. Int J Mol Sci. 2024; 25(4): 2042. doi: 10.3390/ijms25042042.

32. Fan J., Jiang H., Cheng L., Ma B., Liu R. Oncolytic herpes simplex virus and temozolomide synergistically inhibit breast cancer cell tumorigenesis in vitro and in vivo. Oncol Lett. 2021; 21(2): 99. doi: 10.3892/ol.2020.12360.

33. D’arrigo P., Dubois M., Sanchez Gil J., Lassence C., Hego A., Brouwers B., Lombard A., Rogister B., Neirinckx V., Lebrun M., SadzotDelvaux C. An oncolytic herpesvirus expressing a CXCR4 antagonist interferes with glioblastoma cells’ stemness features and migration. Mol Ther Oncol. 2025; 33(4): 201083. doi: 10.1016/j.omton.2025.201083.

34. Kim S., Jung B.K., Kim J., Jeon J.H., Kim M., Jang S.H., Kim C.S., Jang H. Anticancer effect of the oncolytic Newcastle disease virus harboring the PTEN gene on glioblastoma. Oncol Lett. 2024; 29(1): 6. doi: 10.3892/ol.2024.14752.