Nrf2 の発現を阻害することにより、Ras/Raf/MEK シグナル伝達経路の阻害を介して、神経膠腫細胞におけるテモゾロミドの抗腫瘍効果が増強される可能性がある

Inhibition of Nrf2 might enhance the anti-tumor effect of temozolomide in glioma cells via inhibition of Ras/Raf/MEK signaling pathway.

• Wei Sun
• Weihua Zhang
• Jianyong Yu
• Zhihui Lu
• Jianhua Yu

抄録

膠芽腫（GBM）は、脳組織に発生する最も一般的な侵攻性の原発がんである。GBMは原発性脳腫瘍の16％、神経膠腫の半分を占めています。さらに、GBMの発生率は加齢とともに増加し、75～84歳でピークに達します。GBM患者の生存率は依然として低く、GBMと診断された患者で5年生存するのは5%未満です。テモゾロミド(TMZ)はDNAアルキル化剤であり、現在、GBMの第一選択化学療法となっています。TMZと放射線治療を併用した場合、放射線治療のみの場合は12.1ヶ月であったのに対し、全生存期間は14.6ヶ月に延長することが示されています。NF-E2関連因子2（Nrf2）は、7つの機能ドメインを含む転写因子である。Keap1とNrf2の結合は、環境ストレスに対する細胞防御機構の中心的な調節因子である。まず、トランスフェクションを用いて、U251細胞を用いてNrf2の過剰発現および阻害モデルを構築した。生殖可能な細胞の割合をMTTアッセイを用いて検出した。次に、qPCRを用いてHO-1レギュレーターの発現を検出し、ELISAを用いて酸化ストレス関連因子の濃度を検出した。また、酸化ストレスに関連するタンパク質や Ras/Raf/MEK シグナル経路のレベルをウエスタンブロッティング解析で検出した。U251細胞を用いたNrf2阻害活性化細胞モデルを構築したところ、Nrf2の発現を阻害することにより、抗酸化酵素のmRNAおよびタンパク質レベルが低下し、細胞内微小環境への抗酸化酵素の分泌が減少することが明らかになった。これらの効果は、Ras/Raf/MEKシグナル伝達経路の阻害により、細胞増殖の抑制につながると考えられた。Nrf2の発現を阻害することで、TMZのGBM治療効果が高まる可能性があり、新たな治療戦略となる可能性がある。

Glioblastoma (GBM) is the most common aggressive primary cancer occurring in the brain tissue. GBM accounts 16% of primary brain tumors and half of gliomas. Additionally, the incidence of GBM is increases with aging, and reaches the peak at the age of 75 to 84 years. The survival of patients with GBM remains at a low level, only less than 5% patients diagnosed with GBM survive for 5 years. Temozolomide (TMZ) is a DNA alkylating agent and is currently a first line chemotherapeutic treatment for GBM. TMZ combined with radiation therapy has been shown to prolong the overall survival (OS) to 14.6 months compared with 12.1 months for radiation therapy alone. NF-E2-related factor 2 (Nrf2) is a transcription factor that contains seven functional domains. The binding of Keap1 to Nrf2 is a central regulator of the cellular defense mechanism against environmental stresses. First, Nrf2 overexpression and inhibition models were constructed in U251 cells using transfection. The percentage of viable cells was detected using the MTT assay. Then, the expression of the HO-1 regulator was detected using qPCR, and the concentrations of oxidative stress related factors were detected using ELISAs. The levels of proteins related to oxidative stress and the Ras/Raf/MEK signaling pathway was detected using western blotting analysis. We initially established Nrf2 inhibition and activation cell models in U251 cells and found that the inhibition of Nrf2 expression decreased the mRNA and protein levels of the anti-oxidative enzymes, as well as the secretion of these enzymes into the cellular microenvironment. These effects might be mediated by the inhibition of Ras/Raf/MEK signaling pathway, leading to the inhibition of cellular proliferation. Inhibition of Nrf2 expression might enhance the effect of TMZ on the treatment of GBM and might be a new therapeutic strategy.