肺がん細胞のミトコンドリア機能障害と薬剤耐性を促します

ゲフィチニブ（イレッサ）やエルロチニブ（タルセバ）などのチロシンキナーゼ阻害剤（TKI）が提供する治療効果は、耐性の発生により制限されており、治療の失敗と癌関連の死亡率に寄与しています。この研究の目的は、肺がん細胞の後天性のゲフィチニブ耐性に伴う細胞摂動に対する機械的洞察を解明することでした。いくつかの肺腺癌（LAD）細胞株をスクリーニングして、表皮成長因子受容体（EGFR）の発現と突然変異プロファイルを特徴付けました。薬物治療に対する反応に関して細胞株間の固有の変動を回避するために、親細胞株のゲフィチニブ選択の下での長期的な慢性培養により、ゲフィチニブ耐性H1650クローンを生成しました。同質性細胞は、マイクロアレイ、ウエスタンブロット、フローサイトメトリー、および共焦点および透過電子顕微鏡によって分析されました。慢性ゲフィチニブ治療は、その主要な標的（異常なEGFR活性）に対して効果的な作用をもたらしたが、二次効果により細胞活性酸素種（ROS）が増加することが観察された。ゲフィチニブを介したROSは、上皮間葉系移行と、ミトコンドリアの形態と機能の顕著な摂動と相関していました。しかし、ROSスカベンジャーの存在下でのゲフィチニブ治療は、ミトコンドリア異常の部分的な救助を提供しました。さらに、以前に耐性のあるクローンからのゲフィチニブの撤退は、上皮間葉系遷移遺伝子の正規化された発現と相関していた。これらの発見は、慢性ゲフィチニブ治療が肺癌細胞のROSおよびミトコンドリア機能障害を促進することを示しています。抗酸化物質は、ROSを介した耐性を緩和する可能性があります。

Therapeutic benefits offered by tyrosine kinase inhibitors (TKIs), such as gefitinib (Iressa) and erlotinib (Tarceva), are limited due to the development of resistance, which contributes to treatment failure and cancer-related mortality. The aim of this study was to elucidate mechanistic insight into cellular perturbations that accompany acquired gefitinib resistance in lung cancer cells. Several lung adenocarcinoma (LAD) cell lines were screened to characterize epidermal growth factor receptor (EGFR) expression and mutation profile. To circumvent intrinsic variations between cell lines with respect to response to drug treatments, we generated gefitinib-resistant H1650 clone by long-term, chronic culture under gefitinib selection of parental cell line. Isogenic cells were analyzed by microarray, Western blot, flow cytometry, and confocal and transmission electron microscope. We observed that although chronic gefitinib treatment provided effective action against its primary target (aberrant EGFR activity), secondary effects resulted in increased cellular reactive oxygen species (ROS). Gefitinib-mediated ROS correlated with epithelial-mesenchymal transition, as well as striking perturbation of mitochondrial morphology and function. However, gefitinib treatment in the presence of ROS scavenger provided a partial rescue of mitochondrial aberrations. Furthermore, withdrawal of gefitinib from previously resistant clones correlated with normalized expression of epithelial-mesenchymal transition genes. These findings demonstrate that chronic gefitinib treatment promotes ROS and mitochondrial dysfunction in lung cancer cells. Antioxidants may alleviate ROS-mediated resistance.