ヒストンデメチラーゼKDM5Aは、膠芽腫におけるテモゾロミドに対する耐性の重要な要因です

手術、放射線療法、テモゾロミド（TMZ）による化学療法を含む現在のマルチモーダル治療にもかかわらず、治療に耐性がある細胞クローンの急速な出現により、膠芽腫（GBM）患者の生存期間の中央値は約14か月です。したがって、治療の結果を改善するには、化学療法抵抗性の根底にあるメカニズムを理解することが必須です。GBM細胞株と、ヒトGBMから分離された癌幹細胞濃縮培養からTMZ耐性細胞（TMZ-R）を生成しました。TMZ耐性は、薬剤耐性におけるエピジェネティックなメカニズムの寄与を示唆し、以前の薬物曝露後のGBM患者のTMZ再充電の可能性を支持する「薬物ウォッシュアウト」によって部分的に戻ることを実証しました。ヒストンリジンデメチラーゼ遺伝子（KDMS）の発現は、親細胞と比較してTMZ-R細胞で増加し、KDM5aを過剰発現または不活性化することにより、TMZ耐性または回復感度を模倣しました。O6-メチルグアニンDNAメチルトランスフェラーゼ（MGMT）および薬物流出メカニズムのメチル化と発現は、親のTMZ感受性細胞と比較してTMZ-R細胞では変化しませんでした。TMZ-R細胞は、分化した腫瘍細胞の形態学的および分子的特性を一時的に獲得しました。これは、薬物洗浄後に失われた特徴です。結論として、GBMにおける治療誘発TMZ耐性は、薬物細胞毒性を逃れ、G2チェックポイントを克服し、クローン成長を維持するスローサイクリングおよび一時的に部分的に分化した細胞のサブセットにエピジェネティックなメカニズムを伴うことを実証しました。TMZ-R細胞は、TMZと相乗するヒストン脱アセチラーゼ阻害剤（HDACI）に敏感であることがわかりました。この強力な相乗作用は、この急速に進行し、常に致命的な癌のための新しい組み合わせ補助療法を開発するために活用される可能性があります。

Notwithstanding current multimodal treatment, including surgery, radiotherapy and chemotherapy with temozolomide (TMZ), median survival of glioblastoma (GBM) patients is about 14 months, due to the rapid emergence of cell clones resistant to treatment. Therefore, understanding the mechanisms underlying chemoresistance is mandatory to improve treatments' outcome. We generated TMZ resistant cells (TMZ-R) from a GBM cell line and from cancer stem cell-enriched cultures isolated from human GBMs. We demonstrated that TMZ resistance is partially reverted by "drug wash-out" suggesting the contribution of epigenetic mechanisms in drug resistance and supporting the possibility of TMZ rechallenge in GBM patients after prior drug exposure. The expression of histone lysine demethylase genes (KDMs) was increased in TMZ-R cells compared to parental cells, and TMZ resistance or restored sensitivity was mimicked by over-expressing or inactivating KDM5A. Methylation and expression of O6-methylguanine-DNA methyltransferase (MGMT) and drug efflux mechanisms were not altered in TMZ-R cells compared to parental TMZ sensitive cells. TMZ-R cells transiently acquired morphologic and molecular characteristics of differentiated tumor cells, features that were lost after drug wash-out. In conclusion, we demonstrated that treatment-induced TMZ resistance in GBM involves epigenetic mechanisms in a subset of slow-cycling and transiently partially differentiated cells that escape drug cytotoxicity, overcome G2 checkpoint and sustain clonal growth. We found that TMZ-R cells are sensitive to histone deacethylase inhibitors (HDACi) that synergize with TMZ. This strong synergism could be exploited to develop novel combined adjuvant therapies for this rapidly progressing and invariably lethal cancer.