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ニューロピリン-2bは非小細胞肺癌におけるチロシンキナーゼ阻害剤に対する耐性を促進する
Neuropilin-2b facilitates resistance to tyrosine kinase inhibitors in non-small cell lung cancer.
PMID: 32653291 DOI: 10.1016/j.jtcvs.2020.03.166.
抄録
目的:
肺癌におけるチロシンキナーゼ阻害剤の有効性を制限する主な要因は、生まれつきの抵抗性と後天的な抵抗性である。我々は、臨床的にチロシンキナーゼ阻害薬で治療された肺癌において、細胞表面共受容体であるニューロピリン-2bの劇的な上昇が観察された。我々は、ニューロピリン-2bが後天的なチロシンキナーゼ阻害薬抵抗性に機能的な役割を果たしているのではないかと仮説を立てた。
OBJECTIVE: Innate and acquired resistance is the principle factor limiting the efficacy of tyrosine kinase inhibitors in lung cancer. We have observed a dramatic upregulation of the cell surface co-receptor neuropilin-2b in lung cancers clinically treated with tyrosine kinase inhibitors correlating with acquired resistance. We hypothesize that neuropilin-2b plays a functional role in acquired tyrosine kinase inhibitor resistance.
方法:
ニューロピリン-2bノックダウンの有無にかかわらず、慢性チロシンキナーゼ阻害剤に曝露した場合の非小細胞肺癌の増殖および生存率を測定した。ニューロピリン-2aおよびニューロピリン-2bアイソフォームとPTENおよびGSK3βとの相互作用を免疫沈降法で評価した。ニューロピリン-2aおよびニューロピリン-2bの細胞質ドメインを欠失させた変異体を用いて、ニューロピリン-2b-GSK3β相互作用に関与する領域を同定した。GSK3βはPTENをリン酸化および分解することが知られているため、ニューロピリン-2aとニューロピリン-2bの野生型および変異体をトランスフェクションした後、リン酸化PTENおよび総PTENレベルを評価した。
METHODS: Non-small cell lung cancer proliferation and survival were determined during chronic tyrosine kinase inhibitor exposure in the presence or absence of neuropilin-2b knock-down. Interactions of neuropilin-2a and neuropilin-2b isoforms with PTEN and GSK3β were assessed by immunoprecipitation. Neuropilin-2a and neuropilin-2b mutants deleted for their cytoplasmic domains were used to identify regions responsible for neuropilin-2b-GSK3β interaction. Because GSK3β is known to phosphorylate and degrade PTEN, phospho-PTEN and total PTEN levels were assessed after transfection of neuropilin-2a and neuropilin-2b wild-type and mutant constructs.
結果:
ゲフィチニブまたはオシメルチニブで慢性的に治療された非小細胞肺癌細胞は、内皮増殖因子受容体チロシンキナーゼ阻害剤の存在下で薬剤耐性を発現し、対数成長を示した。しかし、ニューロピリン-2bノックダウン細胞はゲフィチニブに対して感受性を維持した。同様に、ニューロピリン-2bノックダウンは細胞遊走を抑制し、ニューロピリン-2aノックダウンは細胞遊走を促進した。後天的な薬剤耐性と細胞移動は、ニューロピリン-2b依存性AKT活性化とGSK3β依存性PTEN分解の中間ステップと相関していた。ニューロピリン-2bの細胞質ドメイン上にGSK3βの特異的な結合部位が存在することを、切断したタンパク質コンストラクトとコンピュータモデルを用いて明らかにした。
RESULTS: Non-small cell lung cancer cells chronically treated with gefitinib or osimertinib developed drug resistance and exhibited logarithmic growth in the presence of endothelial growth factor receptor tyrosine kinase inhibitors. However, neuropilin-2b knockdown cells remained sensitive to gefitinib. Likewise, neuropilin-2b knockdown suppressed and neuropilin-2a knockdown enhanced cellular migration. Acquired drug resistance and cell migration correlated with neuropilin-2b-dependent AKT activation with the intermediate step of GSK3β-dependent PTEN degradation. A specific binding site for GSK3β on the cytoplasmic domain of neuropilin-2b was identified with truncated protein constructs and computer modeling.
結論:
ニューロピリン-2bはチロシンキナーゼ阻害剤に対する非小細胞肺癌の抵抗性を促進し、この生物学的効果はAKT活性化と関連している。ニューロピリン-2b GSK3β相互作用は、肺癌細胞におけるPTEN分解とAKT活性化に必須であると考えられる。ニューロピリン-2b GSK3β相互作用を阻害することは、非小細胞肺癌におけるチロシンキナーゼ阻害剤に対する感受性を維持するための新たな治療戦略となる可能性がある。
CONCLUSIONS: Neuropilin-2b facilitates non-small cell lung cancer resistance to tyrosine kinase inhibitors, and this biological effect relates to AKT activation. Neuropilin-2b GSK3β interactions appear to be essential for PTEN degradation and AKT activation in lung cancer cells. Disruption of the neuropilin-2b GSK3β interaction may represent a novel treatment strategy to preserve sensitivity to tyrosine kinase inhibitors in non-small cell lung cancer.
Copyright © 2020 The American Association for Thoracic Surgery. Published by Elsevier Inc. All rights reserved.