Overblik over de klassiske histon-deacetylaseenzymer og histon-deacetylase-hæmmere
Abstrakt
Den vigtige rolle, som histon-deacetylaseenzymer spiller i reguleringen af genekspression, celleproliferation og overlevelse, har gjort dem til attraktive mål for udvikling af histon-deacetylase-hæmmere som lægemidler mod kræft. Suberoylanilidhydroxamsyre (Vorinostat, Zolinza), en strukturel analog af det prototypiske trichostatin A, blev godkendt af den amerikanske lægemiddelstyrelse til behandling af avanceret kutant T-celle lymfom i 2006. Dette blev fulgt op af godkendelsen af det cykliske peptid depsipeptid (Romidepsin, Istodax) til behandling af samme sygdom i 2009. I øjeblikket er der adskillige histon deacetylasehæmmere under prækliniske og kliniske forsøg til behandling af hæmatologiske og solide maligniteter. De fleste af disse undersøgelser er fokuseret på kombinationer af histon deacetylasehæmmere med andre terapeutiske metoder, især konventionelle kemoterapeutika og strålebehandling. Formålet med denne artikel er at give en oversigt over de klassiske histon deacetylaseenzymer og histon deacetylasehæmmere med vægt på potentielle kombinationsterapier.
1. Indledning
Chromatin er en dynamisk struktur, der via talrige mekanismer, herunder DNA-methylering og posttranslationelle histonmodifikationer, undergår remodellering for at lette metaboliske processer, herunder transkription, replikation og reparation . En af de velundersøgte posttranslationelle histonmodifikationer er acetylering, som først blev defineret i 1960’erne . Histonacetylering kontrolleres af to grupper af enzymer, nemlig histonacetyltransferaser (HAT’er) og histondeacetylaser (HDAC’er), der virker modsatrettet . HAT’er katalyserer overførslen af acetyldelen af substratet acetyl-coA til ε-aminogruppen på lysinrester på histoner. Herved neutraliseres histonernes positive ladning, hvilket svækker deres interaktion med det negativt ladede DNA. Dette resulterer i en mere afslappet, transkriptionelt tilladende kromatin-konformation . HDAC-enzymer fjerner acetylgrupper fra histoner, hvilket resulterer i en mere kondenseret, transkriptionelt repressiv kromatintilstand.
De 18 HDAC-enzymer fra pattedyr, der er identificeret til dato, er inddelt i to forskellige grupper. HDAC-enzymerne i klasse III, som omfatter sirtuinerne 1-7, kræver nikotinamid adenin dinukleotid (NAD+) for at deacetylerer lysinrester . Disse er blevet sat i forbindelse med en lang række sygdomme og i aldringsprocessen . De resterende 11 enzymer er typisk kendt som de klassiske HDAC-enzymer og vil være i fokus i resten af denne artikel . En intens interesse for funktionen og farmakologisk manipulation af disse enzymer fulgte hurtigt efter den første kloning og karakterisering af de første humane HDAC’er i 1990’erne . De forskellige isoformer af de klassiske HDAC-enzymer har været genstand for omfattende fylogenetiske analyser og er grupperet i tre forskellige klasser (figur 1) . Klasse 1-enzymer bestående af HDAC1, 2, 3 og 8, som har lighedspunkter med gærens transkriptionelle regulator RDP3, er primært lokaliseret i kernen . De udtrykkes ubiquitært og har vigtige funktionelle roller i reguleringen af cellers proliferation og overlevelse . I modsætning hertil pendler klasse II HDAC-enzymer, som har homologi med Hda1 fra gæren, mellem cytoplasma og kerne, og de har mere begrænsede vævsspecifikke udtryksmønstre og regulerende funktioner . Klasse II-enzymerne er yderligere underopdelt i klasse IIa (HDAC4, 5, 7 og 9; pendler mellem kerne og cytoplasma) og klasse IIb (HDAC6 og 10; hovedsagelig cytoplasmatisk) . Funktionerne af de forskellige isoformer af HDAC-enzymer er for nylig blevet gennemgået . Af særlig interesse er HDAC6, en vigtig cytoplasmatisk deacetylase, som er blevet relativt godt karakteriseret, i det mindste delvist på grund af arbejdet med tubacin, en specifik inhibitor . Der er blevet identificeret adskillige nonhistonproteinmål for HDAC6, herunder α-tubulin, cortactin, andre chaperoner og peroxiredoxiner . En vigtig rolle i cellulær proliferation og overlevelse har gjort HDAC6 til et vigtigt mål for kræftbehandling. Nylige resultater har vist de kombinerede cytotoksiske og apoptotiske virkninger af den specifikke HDAC6-inhibitor tubacin sammen med konventionelle kemoterapeutika i kræftceller, men ikke normale celler . Det er endvidere blevet vist, at HDAC6 er et vigtigt mål for beskyttelse og regeneration efter skader i centralnervesystemet . HDAC11 er det eneste medlem af klasse IV, der har lighed med både klasse I- og klasse II-enzymer . Nylige beviser tyder på, at HDAC11 har immunmodulerende roller .
Evolutionært forhold mellem de klassiske histon deacetylaseenzymer (HDAC’er) . HDAC-superfamilien danner evolutionært adskilte grupper i henhold til deres sekvenshomologi til gær. Klasse I-enzymerne har lighed med gæren, reduceret kaliumafhængighed-3 (Rpd3), og består af HDAC1, 2, 3 og 8. Rpd3 er mest homologe med HDAC1 og HDAC2. Klasse II HDAC’erne har homologi med gæren, histon deacetylase-1 (Hda1), og enzymerne i denne klasse udgør to separate underklasser. Klasse IIa består af HDAC4, 5, 7 og 9, og klasse IIb består af HDAC6 og 10. Hda1 er nærmest beslægtet med HDAC6. Det fylogenetiske træ viser, at HDAC11 ikke deler tilstrækkelig homologi med HDAC’er i klasse I eller II og derfor danner klasse IV og deler en vis identitet med både Rpd3 og Hda1. Procentdelen af HDAC’s aminosyresekvensidentitet/ lighed med Rpd3 eller Hda1 er vist i parentes, for HDAC11 er sekvensidentiteten/ ligheden med Hda1 vist og med Rpd3 er angivet i parentes. HDAC’erne har et konserveret deacetylase (DAC)-domæne med C- og N-terminale haler repræsenteret som sorte linjer. Nukleare lokaliseringssignaler, myocyte enhancer factor-2- (MEF2-) bindingsdomæner og 14-3-3-3 chaperonbindingsmotiver med serinphosphoryleringssteder er vist. Antallet af aminosyrerester i den længste isoform af hvert HDAC er vist til højre, og det kromosomale sted for hvert HDAC er vist i parentes. H. sapiens: Homo sapiens; S. cerevisiae: Saccharomyces cerevisiae; SE14: Ser-Glu-holdige tetradecapeptidrepeats; ZnF: ubiquitinbindende zinkfingerdomæne. Tilpasset fra .
2. Histon-deacetylasehæmmere
Der er kendskab til flere forskellige strukturelle grupper af forbindelser, der har HDAC-hæmmende aktivitet. Den mest undersøgte HDAC-hæmmer er den prototypiske hydroxaminsyre, trichostatin A . Trichostatin A er et potent antimykotisk antibiotikum, der blev isoleret fra en metabolit fra Streptomyces hygroscopicus . Det er en potent bredspektret HDAC-hæmmer med cellefri analyser, der viser en relativt høj affinitet for alle klasse I-, II- og IV-enzymerne . Et andet eksempel på en hydroxaminsyre er den klinisk tilgængelige suberoylanilidhydroxamsyre (SAHA, Vorinostat, Zolinza) . Ligesom trichostatin A er SAHA en potent HDAC-hæmmer med et bredt spektrum af HDAC-hæmmere. På grund af dets kraftige kræftbekæmpende virkninger og gunstige terapeutiske vindue blev SAHA godkendt af den amerikanske Food and Drug Administration (FDA) til behandling af fremskreden kutan T-celle lymfom (CTCL) i 2006 . Andre hydroxamsyrer, der i øjeblikket er under kliniske forsøg, omfatter belinostat (PXD101), panobinostat (LBH589) og givinostat (ITF-2357) . Denne klasse af forbindelser besidder HDAC-hæmmende aktivitet i det nanomolære til lave mikromolære område .
De cykliske peptider, som omfatter trapoxin og depsipeptid, er også potente HDAC-hæmmere. Depsipeptid (Romidepsin, Istodax) er også blevet godkendt af FDA til behandling af CTCL i 2009 . Tilsvarende er benzamiderne, herunder entinostat (MS-275, SNDX 275) og MGCD0103, potente HDAC-hæmmere med en aktivitet i det lave mikromolære område . Den mindst potente klasse af HDAC-hæmmere er de alifatiske syrer, som har en aktivitet i det millimolære område . Denne gruppe omfatter valproinsyre, en forbindelse, der har været anvendt i stor udstrækning i klinikken som et antiepileptisk lægemiddel . Vi har brugt et andet eksempel på en alifatisk syre, natriumbutyrat, til at fremhæve de kræftbekæmpende virkninger af histon deacetylaseinhibitorer (figur 2).
Overblik over de biologiske virkninger af histon deacetylase (HDAC)-inhibitorer i maligne og transformerede celler, ved hjælp af natriumbutyrat (NaB) som et eksempel. (a) Forenklet skematisk fremstilling af de molekylære veje, der er ansvarlige for det kliniske potentiale af HDAC-hæmmere i kræftbehandling. Histonernes acetyleringsstatus reguleres af de modsatrettede virkninger af histonacetyltransferaser (HAT’er) og HDAC’er. HDAC-hæmmere formidler kræftbekæmpende virkninger gennem histon-hyperacetyleringsmedierede ændringer (Δ) i ekspressionen af visse gener og ved at interagere direkte med talrige centrale intracellulære nonhistonproteiner, herunder α-tubulin, heat-shock-protein 90 og Ku70. HDAC-hæmmere resulterer i transkriptionel aktivering og repression af 2-20 % af generne; nogle af disse er forbundet med differentiering, cellecyklusstop, apoptose, væksthæmning og celledød samt hæmning af kræftcellers migration, invasion og angiogenese. (b) Biologiske virkninger af natriumbutyrat (NaB) i kræftceller og normale celler. (i) Natriumbutyrat forårsager hyperacetylering af histoner i H9c2 hjertemyocytter. Cellerne blev differentieret med 10 nM all-trans-retinsyre i 7 dage i medier med lavt serumindhold, inden de blev inkuberet i 24 timer med 2 og 5 mM natriumbutyrat. Samlede cellelysater blev immunoblottet for acetyleret histon H3, og umodificeret histon H3 blev anvendt som belastningskontrol. (ii) Natriumbutyrat forårsager reduceret celleviabilitet i K562 humane erythroleukæmiske celler og H9c2 hjertemyocytter. Cellerne blev behandlet med de angivne koncentrationer af natriumbutyrat i 24 timer, og den relative celleviabilitet blev målt ved hjælp af Cell Titer blue (Promega) assay-sættet. (iii) Natriumbutyrat inducerer apoptose i K562-celler. Cellerne blev behandlet med 10 mM natriumbutyrat i 24 timer, og caspase 3/7-aktiviteten blev målt ved hjælp af Apo-ONE Homogeneous (Promega)-analysesættet. (iv) Natriumbutyrat får K562-celler til at standse i G1-fasen af cellecyklusen. Ubehandlede celler (øverst) og celler behandlet med 5 mM natriumbutyrat (nederst) i 24 timer blev farvet med propidiumjodid, og cellecyklusfordelingen blev undersøgt ved flowcytometri.
Kort fortalt resulterer HDAC-hæmmere i ophobning af hyperacetylerede histoner og har vist sig at ændre ekspressionen af ca. 2-20% af generne i maligne cellelinjer . Generelt har HDAC-hæmmere vist sig at mindske den cellulære proliferation, inducere celledød, apoptose og differentiering, forårsage cellecyklusstop (G1 ved lavere koncentrationer og både G1 og G2/M ved relativt høje koncentrationer) og mindske migration, invasion og angiogenese i maligne og transformerede cellelinjer . Virkningerne af HDAC-hæmmere er langt mindre udtalte, mindst en faktor 10, i normale celler, hvilket er grundlaget for deres kliniske anvendelighed i forbindelse med kræft . For potentielt at forbedre det terapeutiske indeks for HDAC-hæmmere i kræftbehandling er der blevet foreslået klasseselektive eller isoformspecifikke forbindelser. I denne sammenhæng er isoform-specifikke tubacin og PC-34051, som selektivt hæmmer henholdsvis HDAC6 og HDA8, eksempler herpå. Begge forbindelser har for nylig vist sig at have kræfthæmmende virkninger . Spørgsmålet om selektivitet er imidlertid fortsat kontroversielt, idet der er argumenter for, at de plejotropiske virkninger af HDAC-hæmmere med bredt spektrum, som generelt tolereres godt, kan være fordelagtige i forbindelse med kræftbehandling i betragtning af de maligne cellers heterogenitet og tilpasningsevne. Det er dog generelt accepteret, at selektive forbindelser sandsynligvis vil være mere fordelagtige for ikke-onkologiske anvendelser af HDAC-hæmmere, som potentielt omfatter behandling af hjertehypertrofi, astma og forskellige neurodegenerative lidelser.
3. Kombinationsbehandlinger med histondeacetylasehæmmere
Selv om de har iboende kræftbekæmpende virkninger, er det almindeligt accepteret, at HDAC-hæmmere vil være mest effektive, når de anvendes i kombination med andre kræftmodaliteter. Der findes adskillige kombinationer, som i øjeblikket er under præklinisk og klinisk evaluering. Disse omfatter kombinationer med methyltransferasehæmmere som f.eks. azacitidin, receptormedierede cytotoksiske stoffer som f.eks. retinsyre og fototerapi . For at fremhæve fordelene og de potentielle kompleksiteter vil vi her fokusere på kombinationer af HDAC-hæmmere med de konventionelle anthracyklin-kemoterapeutika og stråleterapi (figur 3).
(a)
(b)
(a)
(b)
Molekylære veje, der forklarer de additive og/eller synergistiske virkninger af kombinationer af HDAC-hæmmere med kemoterapeutika eller stråling. (a) Forenklet skematisk fremstilling. Additive og/eller synergistiske cytotoksiske virkninger ved brug af kombinationer af HDAC-hæmmere og kemoterapeutika kan være et resultat af histonacetyleringsmedierede ændringer i kromatinkonformationen i sig selv (især i de tilfælde, hvor der anvendes kombinationer med DNA-målrettede lægemidler som f.eks. anthracykliner, der kræver adgang til DNA). På samme måde kan HDAC-hæmmere forstærke de cytotoksiske virkninger af ioniserende stråling og ultraviolet (UV) stråling ved at øge DNA’s tilgængelighed for skader. En anden mekanisme omfatter HDACi-medieret regulering af gentranskription – især nedsat ekspression af gener for Ku70, Ku86, DNA-PKcs og Rad51, som er nøglekomponenter i reparationsveje for dobbeltstrengsbrud. Paradoksalt nok har HDAC-hæmmere vist sig at beskytte mod virkningerne af ioniserende stråling in vivo ved at nedsætte ekspressionen af inflammatoriske cytokiner såsom tumornekrosefaktor, TNF-α, og fibrogene vækstfaktorer såsom TGF-β1 og TGF-β2. (b) Trichostatin A (TSA) forstærker DNA-skader induceret af DNA-målrettede fototerapeutika (UVASens), ioniserende stråling og kemoterapeutiske midler. I det viste eksempel blev dannelsen af DNA-dobbeltstrengsbrud vurderet ved farvning for γH2AX-foci. Cellerne blev behandlet med 1 μM TSA i 24 timer forud for en times inkubation med 0,1 μM UVASens. Cellerne blev derefter bestrålet med 10 J/m2 UVA og inkuberet i yderligere en time, inden de blev farvet for γH2AX. Passende kontroller med 10 J/m2 og UVASens alene er også vist. I separate forsøg blev cellerne behandlet med 1 μM TSA i 24 timer forud for bestråling med 2 Gy (137Cs). Cellerne blev farvet for γH2AX-focier en time efter bestråling. I andre eksperimenter blev cellerne behandlet med 1 μM TSA i 24 timer før en times inkubation med 1 μM doxorubicin. Cellerne blev vasket og inkuberet i yderligere 24 timer før farvning for γH2AX.
Antracyklinerne, typificeret af daunomycin og dets strukturelle analog doxorubicin, er front-line kræftkemoterapeutiske midler med en klinisk historie, der strækker sig over mere end 50 år . De er velkendte DNA-interkalatorer og topoisomerase II-enzyminhibitorer. Virkningsmekanismerne for anthracykliner omfatter hæmning af RNA-syntese, dannelse af reaktive oxygenarter og ophobning af DNA-læsioner, herunder de særligt dødelige DNA-dobbeltstrengsbrud . En lang række undersøgelser har vist, at HDAC-hæmmere kan forstærke de cytotoksiske virkninger af anthracykliner. Trichostatin A har f.eks. vist sig at øge doxorubicin-induceret apoptose og celledød i humane erythroleukæmiske K562-celler, anaplastisk skjoldbruskkirtelkarcinom og A549 alveolære adenokarcinomceller . På samme måde har SAHA og valproinsyre vist sig at øge ondartede cellers følsomhed over for virkningerne af doxorubicin . HDAC-hæmmere inducerer histonhyperacetylering, hvilket resulterer i en mere åben, transkriptionelt tilladende kromatinkonformation, et fænomen, der er blevet verificeret ved MNase fordøjelsesassays . Desuden er det blevet vist, at HDAC-hæmmere øger antallet af bindingssteder og også affiniteten af disse steder for anthracykliner i acetyleret kromatin . Det kan derfor spekuleres, at HDAC-hæmmere kan øge den antracyklininducerede celledød, i det mindste delvist, ved at ændre kromatinarkitekturen. HDAC-inhibitorer formidlede ændringer i genekspression og ændring af funktionen af nonhistonsubrater er imidlertid også involveret som fremhævet af undersøgelser med isoform-selektive inhibitorer .
Den additive og/eller synergistiske cytotoksiske virkning danner grundlaget for de kliniske forsøg med kombinationer af histon deacetylasehæmmere og anthracykliner til forskellige maligniteter . Der er imidlertid blevet identificeret potentielle komplikationer. Det er f.eks. blevet påvist, at depsipeptid opregulerer MDR1-genet i leukæmiceller, hvilket resulterer i resistens over for doxorubicin . Ekspression af den MDR1-kodede P-glykoproteinpumpe er velkendt for at resultere i multiresistens over for flere lægemidler, hvilket er et stort klinisk problem inden for onkologi, og yderligere undersøgelser har vist, at der er mulighed for at vende repressionen af MDR1-genet i maligne celler ved hjælp af en række HDAC-hæmmere . I modsætning hertil har andre nyere undersøgelser indikeret, at HDAC-hæmmere kan undertrykke ekspressionen af ABC-transportører, hvilket understreger, at dette spørgsmål kræver yderligere afklaring .
En anden potentiel komplikation ved brug af HDAC-hæmmere er hjertetoksicitet. Undersøgelser har vist, at HDAC-hæmmere med et bredt spektrum af HDAC-hæmmere kan besidde en kardiotoksisk aktivitet i sig selv . Yderligere undersøgelser har vist, at forbehandling med HDAC-hæmmere potenserer de DNA-skadelige og cytotoksiske virkninger af doxorubicin i cellekultursystemer . Det er velkendt, at den dosisbegrænsende bivirkning ved anthracykliner er irreversibel hjertetoksicitet som følge af dannelsen af reaktive oxygenarter, herunder de skadelige hydroxylradikaler og hydrogenperoxid . Kardiomyocytter er særligt modtagelige, da de har et relativt lavt niveau af superoxidanion- og hydrogenperoxidafgiftende enzymer sammenlignet med andre celletyper . Undersøgelser, der anvender hypertrofiske reaktioner og induktion af DNA-dobbeltstrengsbrud som slutpunkter, har vist, at HDAC-hæmmerne med et bredt spektrum, trichostatin A, valproinsyre og natriumbutyrat, forstærker virkningerne af doxorubicin . Tilsvarende in vivo-undersøgelser fremhæver kontroverserne vedrørende HDAC-hæmmernes biologi i hjertet. F.eks. viser nylige resultater, at trichostatin A og valproinsyre beskytter mod belastnings- og agonistinduceret hjertehypertrofi in vivo . Imidlertid viser modsatrettede resultater, at trichostatin A forværrer højre ventrikulær dysfunktion induceret af pulmonalarteriebånd hos rotter . I betragtning af disse potentielle komplikationer kan kombinationsvirkninger af mere selektive eller isoform-specifikke HDAC-hæmmere med konventionelle terapeutika give en terapeutisk fordel. I denne forbindelse blev det i en nylig undersøgelse konstateret, at den HDAC6-selektive forbindelse, tubacin, potenserer virkningerne af doxorubicin og etoposid i transformerede cellelinjer . Der forventes yderligere evalueringer i denne retning.
4. Kombination af histondeacetylasehæmmere med strålebehandling
Førstegangsundersøgelser viste, at den kortkædede fedtsyre natriumbutyrat potenserer kolon- og nasopharyngeale cancerceller over for de cytotoksiske virkninger af ioniserende stråling . Selv om der blev anvendt en usædvanlig mekanisme til at beskrive effekten, viste en yderligere undersøgelse, at den prototypiske HDAC-hæmmer, trichostatin A, også øger radiosensitiviteten af maligne celler . Yderligere undersøgelser har bekræftet disse resultater og vist, at stort set alle HDAC-hæmmere med et bredt spektrum, herunder trichostatin A, SAHA, depsipeptid, natriumbutyrat, phenylbutyrat, tributyrin og valproinsyre, forstærker den strålingsinducerede celledød i maligne celler . Ved relativt høje koncentrationer af HDAC-hæmmere er der observeret dosismodifikationsfaktorer (forholdet mellem strålingsdoser i HDAC-hæmmere-behandlede og -ubehandlede celler, der giver samme overlevelsesniveau) på ~2 . Ved disse højere koncentrationer har man formodet, at HDAC-hæmmernes cellecyklusarrest (G1 og G2), hæmning af DNA-syntese og induktion af apoptose er årsag til den strålingsfølsomme virkning . Ved relativt lavere koncentrationer af HDAC-hæmmere er der også observeret en strålingsfølsom virkning. En række undersøgelser har vist en sammenhæng mellem HDAC-hæmning og proteiner, der er involveret i signalkaskader som reaktion på DNA-skader . Sammenfattende kan de strålingsfølsomme virkninger af HDAC-hæmmere involvere følgende mekanismer. For det første ændrer histonhyperacetylering kromatinarkitekturen, hvilket resulterer i en mere åben kromatinbekræftelse, som kan være mere modtagelig over for indledende strålingsinduceret DNA-skade. Endvidere kan HDAC-hæmmere interagere med vigtige signaltransduktionsproteiner, der er involveret i DNA-skadesresponsveje. Endelig har HDAC-hæmmere vist sig at regulere transkriptionen af gener, der er involveret i reparationsvejen for DNA-dobbeltstrengsbrud. Det er f.eks. blevet vist, at forbehandling med SAHA dæmper den stråleinducerede stigning i DNA-reparationsproteinerne Rad51 og DNA-PKcs . Tilsvarende har natriumbutyrat vist sig at mindske ekspressionen af DNA-reparationsproteinerne Ku70, Ku86 og DNA-PKcs i melanomcellelinjer . Ved anvendelse af bleomycin, doxorubicin og etoposid til at inducere DNA-dobbeltstrengsbrud som vurderet ved akkumulering af γH2AX-foci, er det desuden blevet vist, at histon deacetylasehæmmere er rettet mod Ku70 acetylering, hvilket resulterer i sensibilisering .
I forbindelse med kombinationer med strålebehandling er valproinsyre, som har en lang klinisk historie i behandlingen af epilepsi, vigtig . Prækliniske undersøgelser har vist, at HDAC-hæmmeren sensibiliserer humane gliomcellelinjer over for virkningerne af ioniserende stråling (røntgenstråler) både in vitro og in vivo . Som det blev gennemgået for nylig, er valproinsyre blevet kombineret med det alkylerende middel temozolomid og stråling med henblik på potentiel behandling af glioblastoma multiforme. Denne strategi er i øjeblikket ved at blive evalueret i et klinisk fase II-forsøg .
5. Strålebeskyttende virkninger af histondeacetylasehæmmere
Paradoksalt set tyder nye beviser på, at HDAC-hæmmere har strålebeskyttende virkninger. Tidlige undersøgelser viste, at forbehandling med phenylbutyrat giver en beskeden strålingsbeskyttende virkning i normale og kræftceller hos mennesker . Yderligere undersøgelser viste, at phenylbutyrat beskytter mod kutant strålingssyndrom in vivo . De strålingsbeskyttende egenskaber ved HDAC-hæmmere menes at involvere undertrykkelse af inflammatoriske cytokiner (f.eks. interleukin- (IL-) 1, IL-8, tumor necrosis factor- (TNF-)α) og fibrogene vækstfaktorer (f.eks. transformerende vækstfaktor- (TGF-)β) . Disse er kendt for at være involveret i det inflammatoriske respons på stråling, og især langvarig sekretion af TNF-α og TGF-β fra epitel-, endotel- og bindevævsceller er impliceret i det kutane strålesyndrom . Ud over phenylbutyrat har de bredspektrede HDAC-hæmmere Trichostatin A og valproinsyre vist sig at beskytte mod strålingsinduceret hudskade og mod strålingsinduceret dødelighed hos mus . Disse virkninger var også korreleret med nedsat TNF-α-, TGF-β1- og TGF-β2-ekspression . Yderligere forskning i denne retning med phenylbutyrat har vist, at HDAC-hæmmeren kan beskytte mus mod akut γ-strålingsinduceret dødelighed. Virkningerne var korreleret med en dæmpning af DNA-skader og apoptose . Det er interessant, at profylaktisk og postirradiationsadministration af phenylbutyrat gav strålingsbeskyttelse, hvilket giver interessante potentielle kliniske anvendelser. Profylakse ville være passende for strålebehandling før eksponering for bestråling, og postirradiationsadministrationer ville være passende i tilfælde af utilsigtet strålingseksponering.
6. Konklusioner
HDAC-hæmmere er opstået som en vigtig ny klasse af terapeutika mod kræft. Selv om de har potente cytotoksiske og apoptotiske virkninger alene, forventes det, at de vil være mest nyttige, når de anvendes i kombination med andre kræftmodaliteter. Dette afspejles i de fleste af de nuværende kliniske forsøg, som overvejende omfatter kombinationer af HDAC-hæmmere med konventionelle kemoterapeutika og strålebehandling. Et vigtigt spørgsmål på området er fortsat, om klasseselektive eller isoformspecifikke forbindelser vil have større terapeutisk effekt end de klassiske HDAC-hæmmere med et bredt spektrum af HDAC-hæmmere. HDAC-hæmmere med et bredt spektrum har plejotropiske kræftbekæmpende virkninger, og dette kan være en fordel i betragtning af maligne cellers heterogenitet og tilpasningsevne. På den anden side kan klasse- eller isoform-selektive forbindelser give et større terapeutisk vindue med færre off-target-effekter. Der foregår i øjeblikket en intens forskningsindsats for at opnå en bedre forståelse af HDAC-enzymernes funktion, og der er i stigende grad mere specifikke forbindelser til rådighed. Derfor forventes det, at spørgsmålet om selektivitet vil blive afklaret, hvilket måske vil åbne yderligere muligheder for klinisk oversættelse af denne klasse af forbindelser.
Interessekonflikter
Både K. Ververis og T. C. Karagiannis erklærer, at de ikke har nogen direkte økonomisk forbindelse med de kommercielle identiteter, der er nævnt i denne artikel, som kan føre til en interessekonflikt.
Anerkendelser
Support fra Australian Institute of Nuclear Science and Engineering er anerkendt. T. C. Karagiannis var modtager af AINSE-priser. Epigenomic Medicine Laboratory støttes af det australske National Health and Medical Research Council of Australia. K. Ververis er støttet af et Baker IDI-stipendium for kandidater. Denne artikel blev delvist støttet af Victorian Government’s Operational Infrastructure Support Program. Forfatterne vil gerne takke for brugen af de faciliteter, som Monash Micro Imaging har stillet til rådighed ved AMREP, og især for den ekspertbistand fra Drs. Stephen Cody og Iśka Carmichael.
Leave a Reply