Winpocetyna przełamuje oporność TNBC na paklitaksel

Jakie modelowe badania ujawniają mechanizmy oporności na paklitaksel?

Badanie laboratoryjne przeprowadzone przez zespół naukowców miało na celu ocenę wpływu winpocetyny na przełamywanie oporności na paklitaksel w komórkach potrójnie negatywnego raka piersi (TNBC). Wykorzystano model in vitro oparty na linii komórkowej T50RN, wyprowadzonej z komórek MDA-MB-231 poprzez stopniowe zwiększanie ekspozycji na paklitaksel.

Badacze wykazali, że komórki T50RN charakteryzowały się znaczącą opornością na paklitaksel w porównaniu z komórkami macierzystymi. Wartość IC₅₀ dla paklitakselu w komórkach T50RN wynosiła 117,3 nM, podczas gdy dla komórek MDA-MB-231 tylko 2,2 nM, co daje indeks oporności (RI) na poziomie 53. Oporność przejawiała się również poprzez mniejszą wrażliwość na indukowane paklitakselem zaburzenia wrzecion mitotycznych.

Czy winpocetyna może przełamać oporność na paklitaksel?

Kluczowym odkryciem było wykazanie, że winpocetyna – pochodna alkaloidu winkaminy, stosowana jako suplement diety w zaburzeniach naczyniowo-mózgowych – znacząco zwiększała wrażliwość komórek T50RN na paklitaksel. Łączne podanie winpocetyny (40 μM) z paklitakselem zmniejszyło wartość IC₅₀ paklitakselu z około 100 nM do 18,1 nM w komórkach opornych. Analiza współczynnika kombinacji (CI) wykazała, że winpocetyna działa synergistycznie z paklitakselem (CI < 1).

Badacze zidentyfikowali dwa główne mechanizmy przełamywania oporności przez winpocetynę. Pierwszy związany jest z hamowaniem aktywności P-glikoproteiny (P-gp/MDR1), która odpowiada za usuwanie leków z komórek. Komórki T50RN wykazywały podwyższoną ekspresję genu ABCB1 kodującego P-gp oraz zwiększoną aktywność pompy P-gp, co potwierdzono w testach akumulacji i wypływu rodaminy 123. Winpocetyna hamowała aktywność P-gp, zwiększając wewnątrzkomórkową akumulację substratów tej pompy, podobnie jak specyficzny inhibitor zosuquidar.

Jakie mechanizmy kryją działanie winpocetyny?

Drugim mechanizmem działania winpocetyny było hamowanie fosfodiesterazy 1C (PDE1C), której ekspresja była znacząco podwyższona w komórkach T50RN. Obniżenie ekspresji PDE1C za pomocą shRNA częściowo uwrażliwiało komórki T50RN na paklitaksel. Winpocetyna, hamując PDE1C, prowadziła do zwiększenia poziomu cAMP oraz przejściowego wzrostu wewnątrzkomórkowego stężenia Ca²⁺, co wpływało na stabilizację mikrotubul i wzmacniało działanie paklitakselu.

Obserwacje mikroskopowe wykazały, że winpocetyna zwiększała masę polimerów mikrotubul i nasilała indukowaną paklitakselem acetylację tubuliny – markera stabilizacji mikrotubul. Te efekty prowadziły do zwiększenia częstości nieprawidłowych wrzecion mitotycznych, nasilenia zatrzymania cyklu komórkowego w mitozie i zwiększenia apoptozy w komórkach T50RN traktowanych kombinacją paklitakselu i winpocetyny.

Dodatkowo, winpocetyna indukowała hiperpolaryzację błony mitochondrialnej oraz generację reaktywnych form tlenu (ROS), choć neutralizacja ROS za pomocą tironu nie wpływała na zdolność winpocetyny do uwrażliwiania komórek T50RN na paklitaksel, sugerując, że efekt ten nie jest kluczowy dla synergii.

Jakie znaczenie mają wyniki dla praktyki klinicznej?

Warto podkreślić, że paklitaksel jest lekiem pierwszego rzutu stosowanym u pacjentów z TNBC, który stanowi około 10-15% wszystkich przypadków raka piersi i wiąże się z gorszym rokowaniem, w tym wysokim odsetkiem nawrotów i przerzutów odległych. Linia komórkowa MDA-MB-231 jest użytecznym modelem in vitro do badań nad opornością na paklitaksel, ponieważ około połowa populacji komórek posiada dodatkowe centrosomy, które mają tendencję do grupowania się w pseudo-dwubiegunowe wrzeciona podczas mitozy, co ułatwia podział komórek i przeżycie. Ten mechanizm może pozwolić komórkom na uniknięcie toksyczności leków antymitotycznych.

Badanie wykazało również, że równoczesne podanie zosuquidaru i winpocetyny do komórek T50RN traktowanych paklitakselem nieznacznie zwiększało efekty winpocetyny na cytotoksyczność paklitakselu. Potwierdza to, że winpocetyna działa głównie poprzez hamowanie P-gp i PDE1C, aby zwiększyć wrażliwość na paklitaksel.

Należy zauważyć, że stężenia winpocetyny stosowane w badaniu były stosunkowo wyższe niż stężenia typowo stosowane przez ogół populacji jako suplement diety lub w klinikach. Wykazano, że po doustnym podaniu 20 mg, stężenie winpocetyny w osoczu osiąga 62 lub 200 ng/ml (około 0,2 μM lub 0,6 μM). W przypadku poprawy funkcji poznawczych i zaburzeń naczyniowo-mózgowych sugeruje się dawkę 60 mg dziennie. Raporty te sugerują, że stężenia winpocetyny w osoczu mogą stopniowo osiągać kilka μM.

Wyniki badania wskazują, że winpocetyna może być potencjalnym środkiem do przełamywania oporności na paklitaksel w komórkach TNBC w hodowli. Badania te wymagają dalszej walidacji na dodatkowych liniach komórkowych opornych na paklitaksel i modelach ksenograftowych u myszy, co pozwoli określić, czy winpocetyna przezwycięża oporność na paklitaksel, torując drogę do jej przyszłego zastosowania.

Podsumowanie

Badania laboratoryjne nad potrójnie negatywnym rakiem piersi (TNBC) wykazały, że winpocetyna – pochodna alkaloidu winkaminy stosowana jako suplement diety w zaburzeniach naczyniowo-mózgowych – może skutecznie przełamywać oporność komórek nowotworowych na paklitaksel, lek pierwszego rzutu w terapii tej agresywnej postaci raka. W modelu komórkowym T50RN, charakteryzującym się 53-krotnie większą opornością na paklitaksel niż komórki macierzyste, winpocetyna obniżyła wartość IC50 paklitakselu z około 100 nM do 18,1 nM, działając synergistycznie z chemioterapeutykiem. Mechanizm tego działania jest dwutorowy: winpocetyna hamuje aktywność P-glikoproteiny odpowiedzialnej za usuwanie leków z komórek oraz fosfodiesterazy 1C, co prowadzi do zwiększenia poziomu cAMP i wewnątrzkomórkowego stężenia wapnia. Te zmiany biochemiczne skutkują stabilizacją mikrotubul, nasileniem acetylacji tubuliny, zwiększeniem częstości nieprawidłowych wrzecion mitotycznych oraz wzmożoną apoptozą komórek nowotworowych. Winpocetyna indukuje również hiperpolaryzację błony mitochondrialnej i generację reaktywnych form tlenu. Choć stężenia winpocetyny stosowane w badaniu były wyższe niż typowe dawki suplementacyjne, wyniki sugerują potencjał terapeutyczny tego związku w przezwyciężaniu oporności na chemioterapię w TNBC, co wymaga jednak dalszej walidacji w dodatkowych modelach komórkowych i badaniach na zwierzętach przed ewentualnym zastosowaniem klinicznym.