РАЦИОНАЛЬНОЕ СОЧЕТАНИЕ ОНКОЛИТИЧЕСКИХ ВИРУСОВ И АНАЛОГОВ РАПАМИЦИНА В ТЕРАПИИ РАКА (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

Илья Андреевич Баранов; Дмитрий Павлович Гладин; Надежда Сергеевна Козлова

doi:10.56871/RBR.2024.55.41.008

Илья Андреевич Баранов Северо-Западный медицинский университет им. И.И. Мечникова. 191015, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, ул. Кирочная, д. 41
Дмитрий Павлович Гладин Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет. 194100, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, ул. Литовская, д. 2 https://orcid.org/0000-0003-4957-7110
Надежда Сергеевна Козлова Северо-Западный медицинский университет им. И.И. Мечникова. 191015, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, ул. Кирочная, д. 41

DOI: https://doi.org/10.56871/RBR.2024.55.41.008

Ключевые слова: mTOR, рапамицин, рапалоги, онколитические вирусы, канцерогенез, рак, старение, противоопухолевый иммунитет, T-VEC, вирус миксомы

Аннотация

Злокачественные новообразования являются в настоящее время одной из главных причин смертности в большинстве стран мира, в связи с чем крайне остро стоит вопрос разработки новых лекарственных средств для лечения рака. Среди возможных перспективных направлений борьбы с ним обращает на себя внимание использование препаратов, содержащих онколитические вирусы, и препаратов на основе рапамицина. Онколитические вирусы, преимущественно поражающие раковые клетки, оказывают прямой цитолитический эффект, разрушая злокачественную опухоль, а также стимулируют противоопухолевый иммунитет организма. Рапамицин представляет собой мощный ингибитор сигнального пути mTOR — mechanistic (ранее mammalian) target of rapamycin. Доказано, что рапамицин и его аналоги могут эффективно применяться для лечения и профилактики рака, а также влиять на процессы старения. В то время как каждая группа препаратов в отдельности имеет определенные недостатки, существует возможность их нивелирования при совместном применении, которое в ряде исследований показало хороший терапевтический результат. Синергидное действие онколитических вирусов и рапамицина связано, прежде всего, со способностью последнего стимулировать репликацию вируса в пораженных им клетках, проявляя в непораженных свой собственный цитостатический эффект. Стимулирование репликации может происходить через активацию Akt или через подавление mTORC1-зависимой продукции интерферона I типа. Также каталитические ингибиторы mTORC1 и mTORC2 усиливают репликацию вируса простого герпеса в раковых клетках по оси eIF4E/4EBP. Механизмы действия онколитических вирусов, рапамицина и их комбинации на злокачественные клетки рассмотрены в данном литературном обзоре.

Литература

Баранов И.А., Гладин Д.П., Козлова Н.С. Взаимосвязь гиперактивации сигнального пути mTOR, процессов старения и патогенеза COVID-19 (обзор литературы). Российские биомедицинские исследования. 2023; 8(2): 64–77.

Баранов И.А., Мелиева З.Ю., Мелиева Ф.Ю. Патологическая анатомия туберозного склероза. Интернаука. 2022; 38-1(261): 15–20.

Бородкина А.В., Дерябин П.И., Грюкова А.А., Никольский Н.Н. «Социальная жизнь» стареющих клеток: что такое SASP и зачем его изучать? Acta Naturae (русскоязычная версия). 2018; 1(36).

Давыдов М.И., Ганцев Ш.Х., Вельшер Л.З. и др. Онкология. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2010.

Дементьева Е.А., Гурина О.П. Иммунологические изменения, сопровождающие развитие экспериментального неопластического процесса. Педиатр. 2015; 6(2): 96–108. DOI: 10.17816/PED6296-108.

Имянитов Е.Н., Хансон К.П. Молекулярная онкология: клинические аспекты. СПб.: Издательский дом СПбМАПО; 2007.

Москалев А.А. 120 лет жизни — только начало. Как победить старение? 2-е издание. М.: Эксмо; 2018.

Селезнева А.А., Козлова Н.С. Микробиота и рак: союзники или враги? Здоровье — основа человеческого потенциала: проблемы и пути их решения. 2022; 17(2): 774–81.

Alain T., Lun X., Martineau Y. et al. Vesicular stomatitis virus oncolysis is potentiated by impairing mTORC1-dependent type I IFN production. Proc Natl Acad Sci USA. 2010; 107(4): 1576–81. DOI: 10.1073/pnas.0912344107. Epub 2010 Jan 4.

Blagosklonny M.V. Cancer prevention with rapamycin. Oncotarget. 2023; 14: 342–50. DOI: 10.18632/oncotarget.28410.

Blagosklonny M.V. From causes of aging to death from COVID-19. Aging (Albany NY). 2020; 12(11): 10004–21. DOI: 10.18632/aging.103493. Epub 2020 Jun 12.

Chen X.G., Liu F., Song X.F. et al. Rapamycin regulates Akt and ERK phosphorylation through mTORC1 and mTORC2 signaling pathways. Mol Carcinog. 2010; 49(6): 603–10. DOI: 10.1002/mc.20628.

Dominick G., Bowman J., Li X. et al. mTOR regulates the expression of DNA damage response enzymes in long-lived Snell dwarf, GHRKO, and PAPPA-KO mice. Aging Cell. 2017; 16(1): 52–60. DOI: 10.1111/acel.12525. Epub 2016 Sep 13.

Dorrello N.V., Peschiaroli A., Guardavaccaro D. et al. S6K1- and betaTRCP-mediated degradation of PDCD4 promotes protein translation and cell growth. Science. 2006; 314(5798): 467–71. DOI: 10.1126/science.1130276.

Fukuhara H., Ino Y., Todo T. Oncolytic virus therapy: A new era of cancer treatment at dawn. Cancer Sci. 2016; 107(10): 1373–9. DOI: 10.1111/cas.13027. Epub 2016 Sep 9.

García-Martínez J.M., Alessi D.R. mTOR complex 2 (mTORC2) controls hydrophobic motif phosphorylation and activation of serum- and glucocorticoid-induced protein kinase 1 (SGK1). Biochem J. 2008; 416(3): 375–85. DOI: 10.1042/BJ20081668.

Grabiner B.C., Nardi V., Birsoy K. et al. A diverse array of cancer-associated MTOR mutations are hyperactivating and can predict rapamycin sensitivity. Cancer Discov. 2014; 4(5): 554–63. DOI: 10.1158/2159-8290.CD-13-0929. Epub 2014 Mar 14.

Granville C.A., Warfel N., Tsurutani J. et al. Identification of a highly effective rapamycin schedule that markedly reduces the size, multiplicity, and phenotypic progression of tobacco carcinogen-induced murine lung tumors. Clin Cancer Res. 2007; 13(7): 2281–9. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-06-2570.

Holz M.K., Ballif B.A., Gygi S.P., Blenis J. mTOR and S6K1 mediate assembly of the translation preinitiation complex through dynamic protein interchange and ordered phosphorylation events. Cell. 2005; 123(4): 569–80. DOI: 10.1016/j.cell.2005.10.024.

Homicsko K., Lukashev A., Iggo R.D. RAD001 (everolimus) improves the efficacy of replicating adenoviruses that target colon cancer. Cancer Res. 2005; 65(15): 6882–90. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-05-0309.

Huang S. mTOR Signaling in Metabolism and Cancer. Cells. 2020; 9(10): 2278. DOI: 10.3390/cells9102278.

Javanbakht M., Tahmasebzadeh S., Cegolon L. et al. Oncolytic viruses: A novel treatment strategy for breast cancer. Genes Dis. 2021; 10(2): 430–46. DOI: 10.1016/j.gendis.2021.11.011.

Kaufman H.L., Kohlhapp F.J., Zloza A. Oncolytic viruses: a new class of immunotherapy drugs. Nat Rev Drug Discov. 2015; 14(9): 642–62. DOI: 10.1038/nrd4663. Erratum in: Nat Rev Drug Discov. 2016; 15(9): 660.

Kim J., Kundu M., Viollet B., Guan K.L. AMPK and mTOR regulate autophagy through direct phosphorylation of Ulk1. Nat Cell Biol. 2011; 13(2): 132–41. DOI: 10.1038/ncb2152. Epub 2011 Jan 23.

Laberge R.M., Sun Y., Orjalo A.V. et al. MTOR regulates the pro-tumorigenic senescence-associated secretory phenotype by promoting IL1A translation. Nat Cell Biol. 2015; 17(8): 1049–61. DOI: 10.1038/ncb3195. Epub 2015 Jul 6. Erratum in: Nat Cell Biol. 2021; 23(5): 564–5.

Lun X.Q., Zhou H., Alain T. et al. Targeting human medulloblastoma: oncolytic virotherapy with myxoma virus is enhanced by rapamycin. Cancer Res. 2007; 67(18): 8818–27. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-07-1214.

Ma X.M., Yoon S.O., Richardson C.J. et al. SKAR links pre-mRNA splicing to mTOR/S6K1-mediated enhanced translation efficiency of spliced mRNAs. Cell. 2008; 133(2): 303–13. DOI: 10.1016/j.cell.2008.02.031.

Mafi S., Mansoori B., Taeb S. et al. mTOR-Mediated Regulation of Immune Responses in Cancer and Tumor Microenvironment. Front Immunol. 2022; 12: 774103. DOI: 10.3389/fimmu.2021.774103.

Martina J.A., Chen Y., Gucek M., Puertollano R. MTORC1 functions as a transcriptional regulator of autophagy by preventing nuclear transport of TFEB. Autophagy. 2012; 8(6): 903–14. DOI: 10.4161/auto.19653. Epub 2012 May 11.

Melcher A., Parato K., Rooney C.M., Bell J.C. Thunder and lightning: immunotherapy and oncolytic viruses collide. Mol Ther. 2011; 19(6): 1008–16. DOI: 10.1038/mt.2011.65. Epub 2011 Apr 19.

Mukhopadhyay S., Frias M.A., Chatterjee A. et al. The Enigma of Rapamycin Dosage. Mol Cancer Ther. 2016; 15(3): 347–53. DOI: 10.1158/1535-7163.MCT-15-0720. Epub 2016 Feb 25.

Popova N.V., Jücker M. The Role of mTOR Signaling as a Therapeutic Target in Cancer. Int J Mol Sci. 2021; 22(4): 1743. DOI: 10.3390/ijms22041743.

Powell J.D., Pollizzi K.N., Heikamp E.B., Horton M.R. Regulation of immune responses by mTOR. Annu Rev Immunol. 2012; 30: 39–68. DOI: 10.1146/annurev-immunol-020711-075024. Epub 2011 Nov 29.

Rousseau A., Bertolotti A. An evolutionarily conserved pathway controls proteasome homeostasis. Nature. 2016; 536(7615): 184–9. DOI: 10.1038/nature18943. Epub 2016 Jul 27.

Sarbassov D.D., Guertin D.A., Ali S.M., Sabatini D.M. Phosphorylation and regulation of Akt/PKB by the rictor-mTOR complex. Science. 2005; 307(5712): 1098–101. DOI: 10.1126/science.1106148.

Saxton R.A., Sabatini D.M. mTOR Signaling in Growth, Metabolism, and Disease. Cell. 2017; 168(6): 960–76. DOI: 10.1016/j.cell.2017.02.004. Erratum in: Cell. 2017; 169(2): 361–71.

Sokolenko A.P., Imyanitov E.N. Molecular diagnostics in clinical oncology. Frontiers in Molecular Biosciences. 2018; 5(AUG.): 76. DOI 10.3389/fmolb.2018.00076.

Stanford M.M., Barrett J.W., Nazarian S.H. et al. Oncolytic virotherapy synergism with signaling inhibitors: Rapamycin increases myxoma virus tropism for human tumor cells. J Virol. 2007; 81(3): 1251–60. DOI: 10.1128/JVI.01408-06. Epub 2006 Nov 15.

Strong J.E., Coffey M.C., Tang D. et al. The molecular basis of viral oncolysis: usurpation of the Ras signaling pathway by reovirus. EMBO J. 1998; 17(12): 3351–62. DOI: 10.1093/emboj/17.12.3351.

Thoreen C.C., Chantranupong L., Keys H.R. et al. A unifying model for mTORC1-mediated regulation of mRNA translation. Nature. 2012; 485(7396): 109–13. DOI: 10.1038/nature11083.

Weichhart T. mTOR as Regulator of Lifespan, Aging, and Cellular Senescence: A Mini-Review. Gerontology. 2018; 64(2): 127–34. DOI: 10.1159/000484629. Epub 2017 Dec 1.

Werden S.J., Barrett J.W., Wang G. et al. M-T5, the ankyrin repeat, host range protein of myxoma virus, activates Akt and can be functionally replaced by cellular PIKE-A. J Virol. 2007; 81(5): 2340–8. DOI: 10.1128/JVI.01310-06. Epub 2006 Dec 6.

Yu Z., Chan M.K., O-charoenrat P. et al. Enhanced nectin-1 expression and herpes oncolytic sensitivity in highly migratory and invasive carcinoma. Clin Cancer Res. 2005; 11(13): 4889–97. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-05-0309.

Zakaria C., Sean P., Hoang H.D. et al. Active-site mTOR inhibitors augment HSV1-dICP0 infection in cancer cells via dysregulated eIF4E/4E-BP axis. PLoS Pathog. 2018; 14(8): e1007264. DOI: 10.1371/journal.ppat.1007264.

Zhu Z., McGray A.J.R., Jiang W. et al. Improving cancer immunotherapy by rationally combining oncolytic virus with modulators targeting key signaling pathways. Mol Cancer. 2022; 21(1): 196. DOI: 10.1186/s12943-022-01664-z.

РАЦИОНАЛЬНОЕ СОЧЕТАНИЕ ОНКОЛИТИЧЕСКИХ ВИРУСОВ И АНАЛОГОВ РАПАМИЦИНА В ТЕРАПИИ РАКА (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

Аннотация

Литература

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)