CD437 повышает захват железа клетками метастатической меланомы

Введение. CD437, аналог витамина А, является агонистом γ-рецептора ретиноевой кислоты (RARγ). Известно также, что CD437 вызывает р53-независимое повреждение ДНК с помощью механизма, независимого от пути, опосредованного RARγ. У онкологических больных очень часто обнаруживается дефицит железа, а также нарушена доставка железа к тканям.
Цель исследования – изучение влияния CD437 на метаболизм железа в клетках метастатической меланомы.
Материалы и методы. В  экспериментах были использованы: 2D-культивирование клеток метастатической меланомы Mel Z, фазово-контрастная и флуоресцентная микроскопия, проточная цитофлуориметрия.
Результаты. В экспериментах с клетками меланомы линии Mel Z, не обработанными СD437 (контроль), рецептор трансферрина CD71 экспрессировали 40 ± 4 % клеток (p <0,05), а при инкубации с СD437 количество клеток, экспрессирующих CD71, возрастало до 80 ± 6 % (p <0,05). Далее мы исследовали экспрессию ферритина, связывающего железо, не участвующее в метаболизме клетки. В контрольных экспериментах ферритин экспрессировали 84 ± 6 % клеток (p <0,05). При росте клеток в присутствии СD437 ферритин стали экспрессировать все клетки (100 %, p <0,05). Подобный сценарий указывает на то, что СD437, по всей видимости, способствует накоплению в клетке свободного, несвязанного железа, которое может индуцировать ферроптоз. В контрольных экспериментах, без добавления CD437, уровень перекисного окисления липидов мембран, индикатора ферроптоза, был незначительным. Перекисное окисление липидов, индуцированное CD437, составляло 55 ± 5 % (p <0,05) от интенсивности флуоресценции, индуцированной эрастином, положительным контролем.
Заключение. CD437 повышает захват железа клетками метастатической меланомы. Низкий уровень перекисного окисления липидов мембран, индуцированного CD437, не  позволяет рассматривать его как  индуктор ферроптоза. Нужны дополнительные исследования для поиска мишеней, связывающих железо, альтернативных ферритину.

1. Alvarez S., Bourguet W., Gronemeyer H., de Lera A.R. Retinoic acid receptor modulators: a perspective on recent advances and promises. Expert Opin Ther Pat 2011;21(1):55–63. DOI: 10.1517/13543776.2011.536531

2. Han T., Goralski M., Capota E. et al. The antitumor toxin CD437 is a direct inhibitor of DNA polymerase α. Nat Chem Biol 2016;12(7):511–5. DOI: 10.1038/nchembio.2082

3. di Masi A., Leboffe L., De Marinis E. et al. Retinoic acid receptors: from molecular mechanisms to cancer therapy. Mol Aspects Med 2015;41:1–115. DOI: 10.1016/j.mam.2014.12.003

4. Langdon S.P., Rabiasz G.J., Ritchie A.A. et al. Growth-inhibitory effects of the synthetic retinoid CD437 against ovarian carcinoma models in vitro and in vivo. Cancer Chemother Pharmacol 1998;42(5):429–32. DOI: 10.1007/s002800050841

5. Doldo E., Costanza G., Agostinelli S. et al. Vitamin A, cancer treatment and prevention: the new role of cellular retinol binding proteins. Biomed Res Int 2015;2015:624627. DOI: 10.1155/2015/624627

6. Shyu R.Y., Lin D.Y., Reichert U., Jiang S.Y. Synthetic retinoid CD437 induces cell dependent cycle arrest by differential regulation of cell cycle associated proteins. Anticancer Res 2002;22(5):2757–64. PMID: 12529993.

7. Zhao X., Demary K., Wong L. et al. C. Retinoic acid receptorindependent mechanism of apoptosis of melanoma cells by the retinoid CD437 (AHPN). Cell Death Differ 2001;8(9):878–86. DOI: 10.1038/sj.cdd.4400894

8. Zhao X., Spanjaard R.A. The apoptotic action of the retinoid CD437/AHPN: diverse effects, common basis. J Biomed Sci 2003:10(1):44–50. DOI: 10.1007/BF02255996

9. Lotan R. Receptor-independent induction of apoptosis by synthetic retinoids. J Biol Regul Homeost Agents 2003;17(1): 13–28. PMID: 12757019

10. Вартанян А.А., Хоченкова Ю.А., Кособокова Е.Н и др. CD437снижает метастатический потенциал клеток меланомы. Вестник Московского Университета. Серия 2: Химия 2021;62(4):10–7.

11. Ludwig H., Evstatiev R., Kornek G. et al. Iron metabolism and iron supplementation in cancer patients. Wien Klin Wochenschr 2015;127(23–24):907–19. DOI: 10.1007/s00508-015-0842-3

12. Gozzelino R., Arosio P. Iron homeostasis in health and disease. Int J Mol Sci 2016;17(1):E130–Е8. DOI: 10.3390/ijms17010130

13. Zhang D.L., Ghosh M.C., Rouault T.A. The physiological functions of iron regulatory proteins in iron homeostasis – an update. Front Pharmacol 2014;5:124–9. DOI: 10.3389/fphar.2014.00124

14. Jozwiakowski S.K., Kummer S., Gari K. Human DNA polymerase delta requires an iron-sulfur cluster for high-fidelity DNA synthesis. Life Sci Alliance 2019;2(4):e201900321. DOI: 10.26508/lsa.201900321

15. Kleingardner J.G., Bren K.L. Biological significance and applications of heme proteins and peptides. Acc Chem Res 2015;48(7):1845–52. DOI: 10.1021/acs.accounts.5b00106

16. Paul B.T., Manz D.H., Torti F.M., Torti S.V. Mitochondria and iron: current questions. Expert Rev Hematol 2017;10(1):65–79. DOI: 10.1080/17474086.2016.1268047

17. Shen Y., Li X., Dong D. et al. Transferrin receptor 1 in cancer: a new sight for cancer therapy. Am J Cancer Res 2018;8(6):916–31. PMID: 30034931

18. Habashy H.O., Powe D.G., Staka C.M. et al. Transferrin receptor (CD71) is a marker of poor prognosis in breast cancer and can predict response to tamoxifen. Breast Cancer Res Treat 2010;119(2):283–93. DOI: 10.1007/s10549-009-0345-x

19. Bitonto V., Alberti D., Ruiu R. et al. L-ferritin: a theranostic agent of natural origin for MRI visualization and treatment of breast cancer. J Control Release 2020;319:300–10. DOI: 10.1016/j.jconrel.2019.12.051

20. Dixon S.J., Lemberg K.M., Lamprecht M.R. et al. Ferroptosis: an iron-dependent form of nonapoptotic cell death. Cell 2012;149(5):1060–72. DOI: 10.1016/j.cell.2012.03.042

21. Damsky W.E., Theodosakis N., Bosenberg M. Melanoma metastasis: new concepts and evolving paradigms. Oncogene 2014;33(19):2413–18. DOI: 10.1038/onc.2013.194

22. Simon A., Kourie H.R., Kerger J. Is there still a role for cytotoxic chemotherapy after targeted therapy and immunotherapy in metastatic melanoma? A case report and literature review. Chin J Cancer 2017;36(1):10. DOI: 10.1186/s40880-017-0179-6

23. Li J., Cao F., Yin H.L. et al. Ferroptosis: past, present and future. Cell Death Dis 2020;11(2):88. DOI: 10.1038/s41419-020-2298-2

24. Yang W.S., Stockwell B.R. Ferroptosis: death by lipid peroxidation. Trends Cell Biol 2016;26(3):165–76. DOI: 10.1016/j.tcb.2015.10.014

25. Вартанян А.А., Осипов В.Н., Хоченков Д.А. и др. Производные хиназолина, индуцирующие ферроптоз в метастатических клетках меланомы и рака толстой кишки. Патент на изобретение RU 2722308 C1, 2020.