Streszczenie

Poznanie mechanizmów regulujących proces apoptozy umożliwiło rozwój nowych terapii prze­ciwnowotworowych. Zaburzenia ekspresji lub aktywności regulatorów mitochondrialnego szla­ku apoptozy leżą u podstaw rozwoju nowotworów i przekładają się na niewystarczającą odpo­wiedź chorych na leczenie ze względu na udział tego szlaku w odpowiedź na czynniki stresowe, m.in. leki przeciwnowotworowe. Białka BH3-only, reprezentujące podrodzinę białek Bcl-2, peł­nią dwojaką funkcję w inicjacji mitochondrialnego szlaku apoptozy: mogą bezpośrednio akty­wować proapoptotyczne białka typu Bax albo neutralizować działanie antyapoptotycznych białek podrodziny Bcl-2. Z tego względu związki naśladujące działanie białek BH3-only, tzw. mime­tyki BH3, stanowią obiecującą strategię terapeutyczną. Dotychczas zidentyfikowane mimety­ki BH3 wykazały dużą skuteczność przeciwnowotworową w badaniach in vitro i in vivo, a nie­które z nich znajdują się w I/II fazie badań klinicznych, często z innymi związkami lub lekami. Ocena proapoptotycznego potencjału mimetyków BH3 jest możliwa dzięki metodzie, tzw. BH3 profiling, pozwalającej nie tylko na określenie profilu ekspresji białek antyapoptotycznych w da­nym typie komórek nowotworowych, ale również stopnia wrażliwości tych komórek na dany mi­metyk BH3. W pracy omówiono mechanizmy działania białek BH3-only oraz ich mimetyków będących przedmiotem badań przedklinicznych i klinicznych.

Słowa kluczowe:apoptoza • terapia przeciwnowotworowa • białka Bcl-2 • białka BH3-only • mimetyki BH3

Summary

The basis for targeting specific components of the apoptotic machinery for anticancer therapy is the detailed knowledge on molecular mechanisms that regulate this complex cell death pathway. As the mitochondrial pathway of apoptosis is the major route to respond to stress stimuli inclu­ding anticancer drugs, and that pathway is largely impaired in cancer cells, leading to tumor for­mation and treatment resistance, a variety of approaches have been developed to restore the func­tion of the mitochondrial pathway in cancer cells. BH3-only proteins, being important inducers of the mitochondrial pathway, either directly stimulate proapoptotic Bax-like proteins or interfe­re with antiapoptotic Bcl-2 proteins. Therefore, the development of molecules able to mimic the function of BH3-only proteins is considered a promising strategy to improve cancer cell respon­se to treatment. Several BH3 mimetics have been designed and studied in various tumors, in both in vitro and in vivo settings. Some of them are currently being evaluated in clinical trials either alone or in combination with conventional anticancer drugs. BH3 profiling of cancer cells was introduced to better predict the responsiveness of tumor cells to BH3 mimetics combined with conventional therapies. In this review, we summarize the current knowledge on BH3-only prote­ins and describe the spectrum of strategies employing BH3 mimetics in preclinical and clinical studies that aim at tumor targeting.

Key words:apoptosis • anticancer therapy • Bcl-2 proteins • BH3-only proteins • BH3 mimetics

Wykaz skrótów:

A1 – białko o charakterze antyapoptotycznym (Bcl-2 related gene A1); AML – ostra białaczka szpikowa (acute myeloid leukemia); ALL – ostra białaczka limfocytowa (acute lymphocytic leukemia); Bad – białko proapoptotyczne z podrodziny BH3-only (Bcl-2 antagonist of cell death); Bak – białko proapoptotyczne z rodziny Bcl-2 (Bcl-2 antagonist killer 1); Bax – białko proapoptotyczne z rodziny Bcl-2 (Bcl-2-associated protein X); Bcl-2 – rodzina białek pro- i antyapoptotycznych oraz białko antyapoptotyczne (B-cell leukemia-2); Bcl-w – inhibitorowe białko apoptozy (Bcl-2 like 2); Bcl-X_L – inhibitorowe białko apoptozy (B-cell lymphoma-extra large); Beklina 1 – białko podrodziny BH3-only zaangażowane w autofagię; BH3Is – inhibitory BH3 (BH3 inhibitors); Bid – aktywatorowe białko proapoptotyczne z podrodziny BH3-only (BH3 interacting domain death antagonist); Bik – białko proapoptotyczne z podrodziny BH3-only (Bcl-2 interacting killer like); Bim – aktywatorowe białko proapoptotyczne z podrodziny BH3-only (Bcl-2 interacting mediator of cell death); Bmf – białko proapoptotyczne z podrodziny BH3-only (Bcl-2 modifying factor); Bnip3 – białko proapoptotyczne z podrodziny BH3-only (Bcl-2/adenovirus E1B 19kDa interacting protein 3); Bok – białko proapoptotyczne z rodziny Bcl-2 (Bcl-2-related ovarian killer); B-Raf^V600E – kinaza serynowo-treoninowa będąca produktem ekspresji zmutowanego genu BRAF; CLL – przewlekła białaczka limfocytowa (chronic lymphocytic leukemia); Hrk – białko proapoptotyczne z podrodziny BH3-only (harakiri); ICAM-1 – cząsteczka adhezji międzykomórkowej 1 (inter-cellular adhesion molecule 1); IGF-1 – insulinopodobny czynnik wzrostu 1 (insulin-like growth factor 1); IL-3/6 – interleukina 3/6; Mcl-1 – antyapoptotyczne białko z rodziny Bcl-2 (myeloid cell leukemia 1); MEFs – mysie fibroblasty embrionalne (mouse embrional fibroblasts); NF-κB – jądrowy czynnik transkrypcyjny κB (nuclear factor κB); NGF – czynnik wzrostu neuronów (neuronal growth factor); NM23 – supresor przerzutowania (non-metastatic 23); Noxa – białko proapoptotyczne z podrodziny BH3-only (od łacińskiego słowa ’noxae’ – uszkodzenie); NSCLC – niedrobnokomórkowy rak płuc (non-small cell lung cancer); p53 – czynnik transkrypcyjny odpowiedzialny za ekspresję m.in. Puma i Noxa; Puma – białko proapoptotyczne z podrodziny BH3-only (p53 upregulated modulator of apoptosis); RFT – reaktywne formy tlenu; SCLC – drobnokomórkowy rak płuc (small cell lung cancer); Smac/Diablo – czynnik proapoptotyczny uwalniany z mitochondrium (second mitochondria-derived activator of caspase); Spike – białko proapoptotyczne z podrodziny BH3-only (small protein with inherent killing effect); TM – domena transbłonowa występująca w strukturze niektórych białek rodziny Bcl-2 (transmembrane domain); TNF-α – czynnik martwicy nowotworu a (tumor necrosis factor α); TRAIL – ligand związany z czynnikiem martwicy nowotworu indukujący apoptozę (TNF-related apoptosis-inducing ligand).

Wstęp

Apoptoza jest procesem stanowiącym naturalną barierę dla rozwoju nowotworu [1]. Badania ostatnich dziesięcioleci dostarczyły wielu przykładów zaburzeń procesu apoptozy prowadzących do rozwoju nowotworu i oporności komó­rek nowotworowych na stosowane leki. Zdolność unikania śmierci jest jedną z dziesięciu podstawowych cech charak­teryzujących komórki nowotworowe [31]. Spośród dwóch programów apoptotycznych, zewnętrznego uruchamianego w odpowiedzi na sygnały receptorowe oraz wewnętrzne­go, nazywanego również programem mitochondrialnym, ten drugi jest szerzej wykorzystywany przez komórki jako bariera przeciwnowotworowa, a zatem nieprawidłowości w jego funkcjonowaniu mogą wspomagać rozwój nowotwo­ru. Droga mitochondrialna jest ściśle regulowana przez pro- i antyapoptotyczne białka rodziny Bcl-2. U ssaków ziden­tyfikowano ponad 20 białek należących do tej rodziny [1].

W oparciu o strukturę i funkcję poszczególnych białek wy­odrębniono trzy podrodziny. Podrodzina Bcl-2 to białka antyapoptotyczne, których archetypem jest białko Bcl-2 zawierające cztery domeny BH (Bcl-2 homology) (ryc. 1). Należą tu następujące białka: Bcl-2 (B-cell lymphoma 2), Mcl-1 (myeloid cell leukemia 1), Bcl-X_L (B-cell leuke­mia/lymphoma-extra large), Bcl-w (Bcl-2 like 2) i A1 (Bcl-2 related gene A1). Podstawową funkcją białek podrodziny Bcl-2 jest zachowanie integralności błony mitochondrial­nej przez wiązanie proapoptotycznych białek podrodzi­ny Bax, zwanych również białkami efektorowymi apopto­zy: Bak (Bcl-2 antagonist killer 1), Bax (Bcl-2 associated protein X) i Bok (Bcl-2-related ovarian killer). Uwolnione z kompleksów z białkami Bcl-2, białka podrodziny Bax in­dukują zmiany w błonie mitochondrialnej prowadzące do uwolnienia białek proapoptotycznych, w tym cytochromu c i białka Smac/Diablo (second mitochondria-derived acti­vator of caspase). To z kolei powoduje aktywację proteoli­tycznej aktywności kaspaz i prowadzi do śmierci komór­ki. Białka Bax i Bak zawierają domeny BH1, BH2 i BH3 (ryc. 1), z których ta ostatnia jest wykorzystywana w inte­rakcjach z antyapoptotycznymi białkami podrodziny Bcl-2. Białka należące do trzeciej podrodziny zawierają wyłącz­nie domenę BH3 (ryc. 1), co zostało uwzględnione w na­zwie podrodziny „białka BH3-only„. Do podrodziny BH3-only należą: Bad (Bcl-2 antagonist of cell death), Bid (BH3 interacting domain death antagonist), Bim (Bcl-2 interac­ting mediator of cell death), Bik (Bcl-2 interacting killer like), Bmf (Bcl-2 modifying factor), Bnip3 (Bcl-2/adeno­virus E1B 19kDa interacting protein 3), Hrk (harakiri), Noxa (od łacińskiego słowa noxae), Puma (p53 upregula­ted modulator of apoptosis), Spike (small protein with in­herent killing effect) i beklina 1.

Ryc. 1. Podział białek rodziny Bcl-2 na trzy podrodziny opiera się na występowaniu w ich strukturze domen homologii Bcl-2 oraz na właściwościach funkcjonalnych tych białek. Podrodzina Bcl-2 reprezentowana jest przez antyapoptotyczne białka, które mają domeny BH 1-4 i domenę transbłonową (TM). Do wyjątków należy Mcl-1, które nie ma domeny BH4 oraz białko A1 niemające domen BH3, BH4 i TM. Proapoptotyczne białka typu Bax, tworzące kanały w błonie mitochondrialnej, mają w swojej strukturze domeny BH1-3 oraz TM. Niektóre z białek podrodziny BH3-only, tj. Bik, Bim, Hrk, Bnip3 i Bnip3L, również zawierają domenę TM

Zaburzenia drogi mitochondrialnej obserwowane w komór­kach nowotworowych mogą wynikać z braku lub obniżonej aktywności jednego z białek BH3-only, białek efektoro­wych Bax lub Bak, a także ze zwiększonej ekspresji/ak­tywności antyapoptotycznych białek podrodziny Bcl-2 [13].

Rola białek BH3-only windukcji apoptozy

Podstawową funkcją białek BH3-only jest indukcja apop­tozy w odpowiedzi na stres komórkowy. Stres komórkowy, np. hipoksja, infekcje, wzrost stężenia białek onkogennych, niewystarczający poziom cytokin, np. IL-3 w przypadku limfocytów, wzrost aktywności białka p53 w odpowie­dzi na uszkodzenie DNA, indukuje syntezę lub aktywację tych białek (ryc. 2). Niektóre z nich są aktywowane tylko w określonych typach komórek. Na przykład Hrk jest ak­tywowany w komórkach układu nerwowego w odpowie­dzi na zaburzenia w poziomie czynnika wzrostu neuronów (NGF) [30], Puma jest odpowiedzialna za apoptozę mio­blastów [33], a Bid hepatocytów [5]. Ekspresja i aktywa­cja białek BH3-only jest regulowana na poziomie trans­krypcji, a także w wyniku modyfikacji potranskrypcyjnych i potranslacyjnych. Ekspresja białek Bik, beklina 1, Hrk, Puma i Noxa jest regulowana głównie na poziomie trans­krypcji [12]. Białko Puma jest aktywowane przez fosfo­rylację Ser¹⁰ [24], natomiast beklina 1 przez fosforylację Thr¹¹⁹ [100]. W aktywację białek BH3-only zaangażowa­ne są również procesy, takie jak proteoliza katalizowana m.in. przez kaspazy, a także mirystylacja [49].

Ryc. 2. Poszczególne białka BH3-only ulegają ekspresji/aktywacji na skutek pojawienia się swoistych bodźców zewnątrzkomórkowych (górny panel) lub wewnątrzkomórkowych (dolny panel). Powinowactwo tych białek do antyapoptotycznych członków podrodziny Bcl-2 wynika z różnic strukturalnych, zarówno w obrębie domeny BH3, jak i miejsca jej wiązania w białkach typu Bcl-2. Puma i Bim oddziałują ze wszystkimi białkami antyapoptotycznymi, podczas gdy pozostałe białka BH3-only wykazują określoną swoistość wiązania. Liniami przerywanymi oznaczono oddziaływania, dla których uzyskano sprzeczne wyniki w badaniach, na podstawie których przygotowano schemat [8,76]

Funkcja białek BH3-only jest realizowana przez bezpośred­nią indukcję aktywności proapoptotycznych białek podro­dziny Bax (białka Bax i Bak) lub pośrednio przez oddzia­ływanie z antyapoptotycznymi białkami podrodziny Bcl-2 (ryc. 2). Biorąc pod uwagę strukturę przestrzenną białek ro­dziny Bcl-2, możliwe jest oddziaływanie białek BH3-only zarówno z antyapoptotycznymi białkami podrodziny Bcl-2 jak i proapoptotycznymi Bax i Bak [13,26,49]. Wśród bia­łek BH3-only wiążących białka efektorowe wymienia się białko Bim, które wydajniej wiąże się z białkiem Bax oraz białko tBid o dużym powinowactwie do białka Bak [49]. Nie stwierdzono natomiast obecności białek BH3-only w oligomerach formowanych przez aktywowane białka Bax lub Bak [43], co doprowadziło do powstania modelu „hit and run” [21,43]. Według tej koncepcji, białko BH3-only wiąże się z bruzdą hydrofobową białka Bax zajętą w stanie nieaktywnym przez domenę transbłonową (TM). Powoduje to oddziaływanie TM z błoną mitochondrialną, co z kolei prowadzi do homooligomeryzacji białek Bax lub Bak i permabilizacji zewnętrznej błony mitochondrialnej. Białka BH3-only są uwalniane na początku tego procesu (faza „run”). Białko Bak, na stałe związane z błoną mi­tochondrialną, nie wymaga pierwszego etapu aktywacji.

Proapoptotyczna funkcja białek BH3-only może być rów­nież realizowana przez oddziaływanie z antyapoptotycznymi białkami podrodziny Bcl-2 [21,95]. Interakcje te opisywa­ne są w różny sposób. Najprostszy model (zwany mode­lem neutralizacji) zakłada, że białko BH3-only, aktywo­wane przez odpowiedni sygnał proapoptotyczny, uwalnia efektorowe białka Bax lub Bak z kompleksu z białkiem antyapoptotycznym (ryc. 3).

Ryc. 3. Modele aktywacji Bax i Bak przez białka BH3-only. Zgodnie z modelem neutralizacji, proapoptotyczne białka efektorowe Bax i Bak są związane z białkami antyapoptotycznymi typu Bcl-2. Stres komórkowy indukuje ekspresję/aktywację określonych białek BH3-only, które następnie wypierają proapoptotyczne białka typu Bax z kompleksów z białkami antyapoptotycznymi. Według tego modelu, uwolnienie cząsteczek Bax jest wystarczające do tworzenia przez nie homooligomerów, co prowadzi do permabilizacji błony mitochondrialnej. U podstaw modelu derepresji leży podział funkcjonalny białek BH3-only na tzw. uczulacze i aktywatory. Czynnik stresowy promuje syntezę bądź aktywację uczulaczy. Białka te uwalniają aktywatory z kompleksów z białkami antyapoptotycznymi typu Bcl-2. Uwolnione aktywatory wiążą się z proapoptotycznymi białkami efektorowymi Bax, uczestnicząc jedynie na wczesnych etapach ich oligomeryzacji. Na schemacie pominięto model „osadzone razem” [76]

Bak jest zwykle związany z A1 lub Bcl-XL, natomiast Bax z Bcl-XL, Bcl-2, Mcl-1 lub A1 [47]. W oparciu o profi­le funkcjonalne białek BH3-only zaproponowano również inny model nazywany w literaturze modelem derepresji [22] lub modelem bezpośrednim [76]. W modelu tym przyjęto podział białek BH3-only na tzw. „uczulacze” (białka typu Bad: Bad, Noxa, Bmf, Bik i Hrk), których rolą jest kontro­la aktywności białek antyapoptotycznych oraz aktywato­ry (białka typu Bid: Bid i Bim), których funkcją jest wią­zanie i aktywacja białek Bax/Bak [12]. Sprzeczne wyniki uzyskano dla białka Puma, które według Kima i wsp. jest przede wszystkim partnerem białka Bax [43], natomiast w innych badaniach wykazano, że białko to może pełnić rolę wyłącznie uczulacza [8]. Dokładny mechanizm dzia­łania białek BH3-only jest ciągle przedmiotem badań. W wymienionych wcześniej schematach działania białek BH3-only, selektywność interakcji białko-białko jest osią­gana przez różnice w powinowactwie do białek antyapop­totycznych Bcl-2 (ryc. 2). W modelu „osadzone razem” („embedded together”) podkreśla się rolę błony mitochon­drialnej w zmianach konformacyjnych białek prowadzą­cych do ich aktywacji [76].

Apoptoza nie jest jedynym procesem, w którym białka BH3-only biorą aktywny udział. Niektóre spośród białek BH3-only, np. Bnip3 i beklina 1 mogą indukować również autofagię i nekrozę [12,80].

Mimetyki białek BH3-only

W komórkach nowotworowych obserwowane są zmiany po­ziomu i/lub aktywności białek BH3-only, co jest istotnym elementem oporności tych komórek na stosowane terapie. W nowotworach układu nerwowego występuje obniżenie ekspresji HRK wskutek hipermetylacji regionu promoto­rowego genu [64]. Mniejszą ekspresję BAD obserwowano w nowotworze żołądka, jelita grubego oraz w szpiczaku mnogim. W glejakach zahamowaniu ulega synteza biał­ka Puma, w raku piersi i płuc stwierdza się delecję BMF, a w nowotworze nerek utratę BIK [52]. Zmiany ekspre­sji/aktywności białek BH3-only leżą także u podłoża wielu nowotworów układu krwiotwórczego [47]. Ponadto zabu­rzenia te mogą mieć charakter pośredni i wynikać z nie­prawidłowej ekspresji lub aktywności czynników regulu­jących syntezę/aktywację białek proapoptotycznych, np. p53, główny czynnik transkrypcyjny genów PUMA i HRK, funkcjonuje nieprawidłowo w prawie połowie przypadków chorób nowotworowych [40], zaś w komórkach czerniaka B-Raf^V600E promuje fosforylację Bim prowadzącą do de­gradacji tego białka proapoptotycznego [29]. Zastosowanie związków naśladujących aktywność białek BH3-only i uzu­pełniających ich niedobór w komórkach nowotworowych jest stosunkowo nowym podejściem w terapii przeciwnowo­tworowej. Mimetyki BH3 mogą mieć charakter peptydów analogicznych do domeny BH3 białek proapoptotycznych lub być związkami niepeptydowymi, zarówno syntetycz­nymi, jak i pochodzenia naturalnego (ryc. 4). Związki te oddziałując z bruzdą hydrofobową białek antyapoptotycz­nych indukują apoptozę. Część z nich znajduje się na eta­pie badań klinicznych.

Ryc. 4. Struktura chemiczna mimetyków BH3 znajdujących się na etapie badań przedklinicznych i klinicznych. W przypadku peptydowego mimetyku 072RB użyto jednoliterowych skrótów aminokwasów, A oznaczono alaninę podstawioną kwasem α-aminomasłowym, zaś sygnał internalizacji, stanowiący zmutowaną α3-helisę białka homeotycznego Antennapedia, zaznaczono jako „-int”

Mimetyki BH3 w badaniach przedklinicznych

Nieustannie prowadzone są badania mające na celu zi­dentyfikowanie związków o wysokim powinowactwie do bruzdy hydrofobowej białek antyapoptotycznych. Synteza peptydów o długości kilkunastu aminokwasów i sekwen­cji odpowiadającej domenom BH3 oraz doświadczenia potwierdzające proapoptotyczną aktywność tych cząste­czek zapoczątkowały badania nad tzw. peptydomimety­kami [49]. Zastosowanie peptydowych mimetyków BH3 w układach in vivo wymaga jednak wprowadzenia mody­fikacji mających na celu zapewnienie właściwej przeni­kalności przez błony komórkowe, odpowiedniego okresu półtrwania oraz ochrony przed proteolizą [91]. W tym celu wykorzystuje się metodę stabilizacji α-helisy poprzez wy­tworzenie wiązania „spinającego” tę strukturę (hydrocar­bon stapling) [91], zastępowanie niektórych α-aminokwa­sów ich formami β [47], tworzenie mostków laktamowych [97] lub dołączanie dodatkowych fragmentów w posta­ci oktameru argininy [28], zmutowanej α3-helisy białka homeotycznego Antennapedia [72], cząsteczki transakty­watora ekspresji genów (TAT) wirusa HIV lub liganda re­ceptora 4 chemokiny CXC (DV3) [51]. Tak zaprojektowa­ne peptydomimetyki wykazywały zdolność indukowania mitochondrialnego szlaku apoptozy w opornych na lecze­nie komórkach nerwiaka zarodkowego [28] i białaczki [91] oraz hamowały rozrost guza w mysim modelu raka jelita grubego [51]. Mimetyk 072RB (ryc. 4), zmodyfikowany BH3 peptyd białka Bim, poprzez oddziaływanie z Bcl-X_L, uruchamiał mitochondrialny szlak apoptozy w komórkach ostrej białaczki szpikowej (AML), podczas gdy prawidło­we komórki krwi i szpiku kostnego pozostawały niewraż­liwe na jego działanie [72].

Inne podejście reprezentują związki niepeptydowe, które wchodzą w podobne oddziaływania z białkami antyapopto­tycznymi. Pierwszym syntetycznym związkiem, dla którego określono molekularny mechanizm działania był HA14-1 (ryc. 4). Potwierdzono, że mimetyk ten indukuje śmierć zależną od Bax [10] oraz wykazuje powinowactwo do bia­łek Bcl-2 i Bcl-X_L [75]. Związek ten uwrażliwiał komór­ki chłoniaka pęcherzykowego na działanie doksorubicyny i deksametazonu [78], komórki białaczkowe na TRAIL (li­gand związany z czynnikiem martwicy nowotworu induku­jący apoptozę) [32] oraz komórki raka piersi na cisplatynę [2]. Stosowanie HA14-1 z innymi związkami przeciwno­wotworowymi było bardzo skuteczne, co zaobserwowano w komórkach nerwiaka zarodkowego w wyniku połącze­nia HA14-1 z genisteiną [60] lub w komórkach białaczko­wych w kombinacji z TNF-α (czynnikiem martwicy nowo­tworu α) [62]. Potencjalne zastosowanie HA14-1 w terapii przeciwnowotworowej jest ograniczone ze względu na jego szybki metabolizm, jednak stabilny analog HA14-1 (sHA14-1) został już zsyntetyzowany [82].

Zaobserwowano, że antymycyna A (ryc. 4), wytwarzana przez Streptomyces kitazawensis, indukuje śmierć apopto­tyczną komórek HL-60 poprzez neutralizację białek Bcl-2 i Bcl-X_L [44,54]. Mimo to antymycyna A, jako inhibitor kompleksu III łańcucha oddechowego, nie może być sto­sowana w leczeniu. Półsyntetyczna pochodna tego związ­ku, 2-metoksyantymycyna A, wykazuje natomiast podob­ną aktywność proapoptotyczną i nie upośledza łańcucha transportu elektronów [54].

Wykorzystując narzędzia bioinformatyczne uzyskano wiele związków o aktywności białek BH3-only. Związek TW-37, syntetyczny antagonista białek Bcl-2, Mcl-1 i Bcl-X_L (ryc. 4), wykazał synergistyczne działanie z inhibitorem kinazy MEK, U0126, indukując niezależną od kaspaz apoptozę w komórkach czerniaka opornych na leczenie. Właściwości te potwierdzono również w mysim modelu tego nowotworu, jednocześnie nie obserwując cytotoksycz­nego działania tego związku na prawidłowe melanocyty [87]. W połączeniu z cisplatyną, TW-37 nie tylko zatrzy­mywał cykl komórkowy w fazie S w przypadku komó­rek nowotworu głowy i szyi, ale również hamował proces angiogenezy in vivo [3]. Wyniki badań z wykorzystaniem komórek raka trzustki dowiodły, że TW-37 hamuje szlak sygnałowy Notch-1. Dzięki temu interesujące wydają się badania prowadzone w kierunku oceny cytotoksyczno­ści tego mimetyku w nowotworowych komórkach macie­rzystych [93].

Inhibitory BH3 (BH3Is, BH3 inhibitors) stanowią grupę mimetyków, w której największy potencjał proapoptotycz­ny potwierdzono dla czterech związków: BH3I-1, BH3I-1′, BH3I-2 i BH3I-2′ [17]. BH3I-2′ uruchamiał apoptozę w komórkach białaczkowych opornych na chemiotera­pię [32] i uwrażliwiał komórki raka gruczołu krokowego na TRAIL [74]. Zaobserwowano współdziałanie BH3I-1 oraz BH3I-2′ z doksorubicyną i bortezomibem w induk­cji śmierci apoptotycznej w komórkach raka tarczycy [58]. Pomimo udokumentowania pożądanych właściwości inhi­bitorów BH3, stężenie niezbędne do osiągnięcia tej aktyw­ności jest zbyt wysokie. Z tego względu zsyntetyzowano dimeryczne analogi BH3I-1 wykazujące wyższe powino­wactwo do białek antyapoptotycznych [92].

Mimetyki BH3 w badaniach klinicznych

ABT-737 i ABT-263

ABT-263 (Navitoclax) (ryc. 4) jest mimetykiem BH3 dru­giej generacji, zsyntetyzowanym w oparciu o strukturę in­nego związku, ABT-737 [84]. ABT-737 został pierwotnie zidentyfikowany jako związek wiążący się z hydrofobową bruzdą Bcl-X_L [69]. Kolejne eksperymenty dowiodły duże­go powinowactwa ABT-737 do Bcl-2 oraz Bcl-w. ABT-737 i ABT-263 określa się mimetykami białka Bad [35,86].

Liczne badania przedkliniczne, przeprowadzone z udzia­łem ABT-737 in vitro i in vivo, dowiodły dużej skutecz­ności tego związku jako induktora apoptozy w komórkach nowotworowych. ABT-737 wykazał synergistyczne dzia­łanie z karboplatyną w komórkach raka jajnika i drobno­komórkowego raka płuc (SCLC) [81,96], dakarbazyną i fotemustyną oraz inhibitorami p38 i MEK w czernia­ku [15,42,94], docetakselem w raku piersi [66] oraz enti­nostatem w chłoniakach ziarniczych [38]. W komórkach przewlekłej białaczki limfocytowej (CLL), ABT-737 in­dukował apoptozę niezależnie od występowania nieko­rzystnych markerów prognostycznych [18]. Warunki nie­dotlenienia (hipoksji), charakterystyczne dla guzów litych, wydają się wzmacniać skuteczność działania ABT-737, co zaobserwowano w komórkach SCLC i raka jelita grube­go [34]. Modele mysie różnych nowotworów potwierdzi­ły dużą skuteczność ABT-737 w skojarzeniu z GDC-0941, inhibitorem 3-kinazy fosfatydyloinozytolu, w nowotworze piersi [100], karboplatyną w raku jajnika [96] i VXL (win­krystyna, deksametazon, L-asparaginaza) w ALL (ostrej białaczce limfocytowej), w przypadku której obserwowa­no znaczne wydłużenie czasu wolnego od choroby [41]. W badaniach in vivo, po zastosowaniu ABT-737, zaobser­wowano niewielką utratę masy ciała oraz niewrażliwość na ten związek jednojądrzastych komórek krwi oraz ko­mórek szpiku kostnego [41,66,96].

Ograniczenia związane z niewielką biodostępnością ABT-737, jego słabą rozpuszczalnością oraz krótkim okre­sem półtrwania zostały znacznie zredukowane w wyniku wprowadzenia kilku ważnych modyfikacji w jego struk­turze. Zsyntetyzowany w ten sposób ABT-263 wykazał podobne powinowactwo do tych samych białek antyapop­totycznych co ABT-737 oraz zbliżone mechanizmy dzia­łania [84].

Badania przedkliniczne pozwoliły wskazać prawdopodob­ne mechanizmy oporności komórek nowotworowych na ABT-737 i ABT-263. Uważa się, że ABT-263 będzie bar­dzo skuteczny w nowotworach cechujących się nadekspre­sją Bcl-2 i/lub Bcl-X_L. Z kolei uwzględniając niewielkie powinowactwo tych mimetyków do Mcl-1 i A1, podwyż­szone stężenie tych białek antyapoptotycznych może wa­runkować słabą wrażliwość komórek nowotworowych na te związki. W wielu pracach oryginalnych wykazano jed­nak bardzo dobrą skuteczność ABT-737 ze związkami (lub strategiami) obniżających bezpośrednio lub pośred­nio aktywność białka Mcl-1, tj. wyłączenie (knockout) lub wyciszenie (knockdown) MCL-1 [11,35,42,98], regu­lację jego ekspresji poprzez hamowanie transkrypcji przez R-roskowitynę [11] i flawopirydol [97] lub ochronę przed degradacją białek proapoptotycznych, np. Noxa poprzez sto­sowanie inhibitorów proteasomu (np. MG-132) [57]. A za­tem, o ile zastosowanie ABT-263 w monoterapii może nie być wystarczające, w terapii skojarzonej związek ten może korzystnie wpłynąć na wynik leczenia. Z kolei A1 rzad­ko ulega zwiększonej ekspresji w chorobach nowotworo­wych. Mimo to zaobserwowano, że oporność na ABT-737 w komórkach CLL uwarunkowana jest nadekspresją tego białka i, co ciekawe, Bcl-X_L [88]. Początkowe badania na mysim modelu SCLC nie potwierdziły udziału glikoprote­iny P w warunkowaniu oporności na ABT-263 [77], jednak wyniki ostatnich doświadczeń wykazały, że ekspresja tego błonowego transportera z rodziny ABC w sposób istotny wpływała na efektywność działania ABT-263 i ABT-737 w komórkach białaczkowych wywodzących się z limfocy­tów T [89]. Ponadto oba mimetyki, a zwłaszcza ABT-263, są wiązane przez albuminę, co znacząco wpływa na ich dostępność dla komórek docelowych [90].

ABT-263 znajduje się obecnie w fazie I/II badań klinicz­nych prowadzonych u pacjentów z SCLC i różnymi ro­dzajami białaczek oraz chłoniaków (do stosowania w mo­noterapii), a także z nowotworami litymi, w skojarzeniu z paklitakselem, erlotinibem, docetakselem, etopozydem lub cisplatyną [14].

Obatoklaks

Obatoklaks (ryc. 4) jest związkiem syntetycznym wiążącym się w hydrofobowej bruzdzie antyapoptotycznych białek Bcl-2, Bcl-X_L i Mcl-1 [67]. W badaniach przedklinicznych obatoklaks wykazał synergistyczne działanie z bortezomi­bem w komórkach czerniaka [65] i szpiczaka mnogiego [83], gefitinibem i cisplatyną w komórkach niedrobnokomórko­wego raka płuc (NSCLC) [50], cisplatyną i etopozydem w komórkach SCLC [16], ABT-737 i cytarabiną w komór­kach ALL [46] oraz entinostatem w chłoniakach ziarniczych [39]. Badania dowiodły, że obatoklaks skutecznie indukuje apoptozę w komórkach, w których Bax i Bak ulegają eks­presji, a działanie to było zmniejszone w mysich embrional­nych fibroblastach (MEFs) pozbawionych Bax i Bak [63]. W komórkach traktowanych obatoklaksem nie stwierdzono zmian ekspresji białek pro- i antyapoptotycznych [63,70].

Wykazano natomiast, że związek ten indukuje fosforyla­cję Bim, wzmacniając potencjał proapoptotyczny tego biał­ka [50]. Zaobserwowano również zdolność obatoklaksu do indukcji zmian konformacyjnych Bax, co przypomina mechanizm działania białek typu Bid (aktywatorów) [79]. Obatoklaks indukował również śmierć w komórkach chło­niaka z komórek płaszcza dodatkowo stymulowanych insu­linopodobnym czynnikiem wzrostu 1 (IGF-1) i IL-6 [83]. Ponadto stwierdzono wrażliwość komórek progenitorowych AML na obatoklaks oraz jego słabe właściwości antypro­liferacyjne [46]. W komórkach pozbawionych Bax i Bak obatoklaks indukował autofagię zależną od bekliny 1 [70] lub białka związanego z autofagią (Atg7) [55].

Efektywność przeciwnowotworowa obatoklaksu jest obec­nie oceniana w badaniach klinicznych fazy I/II pod kątem jego zastosowania w leczeniu chorych z nowotworami układu krwiotwórczego (z dekstrazoksanem, doksorubicy­ną i winkrystyną; bortezomibem; bendamustyną i rituksi­mabem oraz fludarabiną i rituksimabem), SCLC (w połą­czeniu z topotekanem lub etopozydem i cisplatyną) oraz NSCLC (z docetakselem) [14]. W badaniach I fazy z udzia­łem wcześniej leczonych chorych z CLL potwierdzono działanie neurotoksyczne tego związku [67].

Gossypol i AT-101

Gossypol jest polifenolowym związkiem wyizolowanym z nasion bawełny z rodzaju Gossypium sp. [68]. Początkowo wykazano jego duże powinowactwo do Bcl-2, Bcl-X_L [68] oraz Mcl-1 [23], a niedawno potwierdzono na poziomie molekularnym miejsce wiązania tego mimetyku w hydro­fobowej bruzdzie Bcl-X_L [73]. Gossypol, badany pod ką­tem właściwości antykoncepcyjnych, okazał się również związkiem przeciwnowotworowym. Prowadzone od lat 80 ub.w. badania wykazały możliwość wykorzystania gossy­polu w leczeniu czerniaka, raka jelita grubego [85], raka piersi [27], chłoniaków nieziarniczych [59], przewlekłej białaczki szpikowej (CML) [56], NSCLC [9], nowotworu pęcherza moczowego [53], CLL [4], szpiczaka mnogiego [71] oraz raka gruczołu krokowego [36]. W różnych typach komórek nowotworowych gossypol indukował mitochon­drialny [68] bądź zewnętrzny szlak apoptozy [9]. W ko­mórkach raka pęcherza moczowego związek ten induko­wał zmiany stężenia białek rodziny Bcl-2: spadek ekspresji Mcl-1 i Bcl-X_L, a wzrost Bim i Puma [53].

Gossypol jest mimetykiem BH3 wykazującym różnorod­ne mechanizmy działania. W badaniach in vitro gossy­pol skutecznie inicjował śmierć komórek białaczkowych niezależnie od rekonstrukcji warunków mikrośrodowiska [4]. Wykazano, że związek ten może indukować utratę potencjału błonowego oraz wypływ cytochromu c z mię­dzybłonowej przestrzeni mitochondrialnej w komórkach, w których Bax i Bak nie ulegają ekspresji. Przypisuje się mu również zdolność modulowania właściwości białka Bcl-2, prowadzącą do uruchamiania nietypowej aktywno­ści tego białka antyapoptotycznego, związanej z formowa­niem kanałów w błonie mitochondrialnej [23]. Hamowanie ekspresji czynnika transkrypcyjnego NF-κB prowadzącej do obniżenia syntezy cząsteczki adhezji międzykomórko­wej (ICAM-1) [61] oraz wzrost ekspresji genu NM23 [36] sugerują, że gossypol może działać jako supresor tworze­nia przerzutów. Udokumentowano właściwości antyproli­feracyjne gossypolu wynikające ze zdolności blokowania cyklu komórkowego w fazie S [9] i G0/G1 [56], indukcję stresu oksydacyjnego poprzez stymulację syntezy reak­tywnych form tlenu (RFT) w komórkach traktowanych tym związkiem [38] oraz uruchamianie autofagii [25]. W ko­mórkach HL-60 gossypol hamował fosforylację Ser⁷⁰ biał­ka Bcl-2 i w ten sposób blokował jego antyapoptotyczne właściwości [37].

AT-101 jest lewoskrętnym enancjomerem gossypolu (ryc. 4). AT-101 znajduje się obecnie w I/II fazie badań klinicz­nych i jest stosowany zarówno samodzielnie jak i w sko­jarzeniu w terapiach nowotworów przełyku, gruczołu krokowego, ośrodkowego układu nerwowego, CLL (z le­nalidomidem), SCLC (z temozolomidem) oraz NSCLC (z erlotinibem) [14].

Ze względu na hepatotoksyczne działanie gossypolu [20] oraz obecność wysoce reaktywnych grup karbonylowych, próby modyfikacji jego struktury doprowadziły do synte­zy apogossypolu. Związek ten wiąże się z Bcl-2 i Bcl-X_L [6], wykazuje podobną aktywność proapoptotyczną, ale jest mniej reaktywny, co wiąże się ze zmniejszoną toksyczno­ścią systemową tego związku [45]. Apogossypol pozosta­je na etapie badań przedklinicznych.

Podsumowanie

Zaburzenia apoptozy, charakterystyczne dla komórek no­wotworowych, prowadzą do zachwiania równowagi mię­dzy komórkami powstającymi w wyniku podziałów a tymi, które są usuwane z organizmu. Kierowanie szybko namna­żających się komórek nowotworowych na szlak programo­wanej śmierci jest ważnym celem współczesnych terapii przeciwnowotworowych. Próby wykorzystania mimetyków BH3 są stosunkowo nowym podejściem, jednak w wielu doświadczeniach wykazano ich potencjalną aktywność przeciwnowotworową. Chociaż w komórkach nowotwo­rowych dochodzi do aktywacji proapoptotycznych bia­łek BH3-only, to ulegające nadekspresji białka antyapop­totyczne skutecznie neutralizują tę aktywność. Mimetyki BH3 mogą dostarczać niezbędnego sygnału inicjującego apoptozę w komórkach, które są de facto „przygotowa­ne do śmierci” (prime to die) [8]. Hipoteza ta jest poparta obserwacjami wskazującymi na zdolność wielu mimety­ków BH3 do uwalnianie cytochromu c z mitochondriów komórek nowotworowych, w odróżnieniu od komórek pra­widłowych, co uzasadnia mniejszą wrażliwość tych ostat­nich na BH3 mimetyki [7]. Ponadto ocena skuteczności działania poszczególnych związków jest możliwa dzięki nowej metodzie (tzw. BH3 profiling) pozwalającej ustalić profil ekspresji białek antyapoptotycznych w komórkach nowotworowych oraz określić wrażliwość tych komórek na konkretny mimetyk BH3 [19].

PIŚMIENNICTWO

[1] Adams J.M., Cory S.: The Bcl-2 apoptotic switch in cancer development and therapy. Oncogene, 2007; 26: 1324-1337
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[2] Arisan E.D., Kutuk O., Tezil T., Bodur C., Telci D., Basaga H.: Small inhibitor of Bcl-2, HA14-1, selectively enhanced the apoptotic effect of cisplatin by modulating Bcl-2 family members in MDA-MB-231 breast cancer cells. Breast Cancer Res. Treat., 2010; 119: 271-281
[PubMed]  

[3] Ashimori N., Zeitlin B.D., Zhang Z., Warner K., Turkienicz I.M., Spalding A.C., Teknos T.N., Wang S., Nör J.E.: TW-37, a small-molecule inhibitor of Bcl-2, mediates S-phase cell cycle arrest and suppresses head and neck tumor angiogenesis. Mol. Cancer Ther., 2009; 8: 893-903
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[4] Balakrishnan K., Burger J.A., Wierda W.G., Gandhi V.: AT-101 induces apoptosis in CLL B cells and overcomes stromal cell-mediated Mcl-1 induction and drug resistance. Blood, 2009; 113: 149-153
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[5] Baskin-Bey E.S., Gores G.J.: Death by association: BH3 domain-only proteins and liver injury. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol., 2005; 289: G987-G990
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[6] Becattini B., Kitada S., Leone M., Monosov E., Chandler S., Zhai D., Kipps T.J., Reed J.C., Pellecchia M.: Rational design and real time, in-cell detection of the proapoptotic activity of a novel compound targeting Bcl-X_L. Chem. Biol., 2004; 11: 389-395
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[7] Buron N., Porceddu M., Brabant M., Desgué D., Racoeur C., Lassalle M., Péchoux C., Rustin P., Jacotot E., Borgne-Sanchez A.: Use of human cancer cell lines mitochondria to explore the mechanisms of BH3 peptides and ABT-737-induced mitochondrial membrane permeabilization. PLoS One, 2010; 5: e9924
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[8] Certo M., del Gaizo Moore V., Nishino M., Wei G., Korsmeyer S., Armstrong S.A., Letai A.: Mitochondria primed by death signals determine cellular addiction to antiapoptotic BCL-2 family members. Cancer Cell, 2006; 9: 351-365
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[9] Chang J.S., Hsu Y.L., Kuo P.L., Chiang L.C., Lin C.C.: Upregulation of Fas/Fas ligand-mediated apoptosis by gossypol in an immortalized human alveolar lung cancer cell line. Clin. Exp. Pharmacol. Physiol., 2004; 31: 716-722
[PubMed]  

[10] Chen J., Freeman A., Liu J., Dai Q., Lee R.M.: The apoptotic effect of HA14-1, a Bcl-2-interacting small molecular compound, requires Bax translocation and is enhanced by PK11195. Mol. Cancer Ther., 2002; 1: 961-967
[PubMed]  

[11] Chen S., Dai Y., Harada H., Dent P., Grant S.: Mcl-1 down-regulation potentiates ABT-737 lethality by cooperatively inducing Bak activation and Bax translocation. Cancer Res., 2007; 67: 782-791
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[12] Chipuk J.E., Moldoveanu T., Llambi F., Parsons M.J., Green D.R.: The BCL-2 family reunion. Mol. Cell, 2010; 37: 299-310
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[13] Chonghaile T.N., Letai A.: Mimicking the BH3 domain to kill cancer cells. Oncogene, 2008; 27 (Suppl. 1): S149-S157
[PubMed]  

[14] Clinical trials (29.11.2011) http://clinicaltrials.gov/ct2/home

[15] Cragg M.S., Jansen E.S., Cook M., Harris C., Strasser A., Scott C.L.: Treatment of B-RAF mutant human tumor cells with a MEK inhibitor requires Bim and is enhanced by a BH3 mimetic. J. Clin. Invest., 2008; 118: 3651-3659
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[16] Dean E.J., Cummings J., Roulston A., Berger M., Ranson M., Blackhall F., Dive C.: Optimization of circulating biomarkers of obatoclax-induced cell death in patients with small cell lung cancer. Neoplasia, 2011; 13: 339-347
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[17] Degterev A., Lugovskoy A., Cardone M., Mulley B., Wagner G., Mitchison T., Yuan J.: Identification of small-molecule inhibitors of interaction between the BH3 domain and Bcl-x_L. Nat. Cell Biol., 2001; 3: 173-182
[PubMed]  

[18] Del Gaizo Moore V., Brown J.R., Certo M., Love T.M., Novina C.D., Letai A.: Chronic lymphocytic leukemia requires BCL2 to sequester prodeath BIM, explaining sensitivity to BCL2 antagonist ABT-737. J. Clin. Invest., 2007; 117: 112-121
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[19] Del Gaizo Moore V., Letai A.: BH3 profiling – measuring integrated function of the mitochondrial apoptotic pathway to predict cell fate decisions. Cancer Lett., 2012 (w druku)
[PubMed]  

[20] Deoras D.P., Young-Curtis P., Dalvi R.R., Tippett F.E.: Effect of gossypol on hepatic and serum γ-glutamyltransferase activity in rats. Vet. Res. Commun., 1997; 21: 317-323
[PubMed]  

[21] Dewson G., Kluck R.M.: Mechanisms by which Bak and Bax permeabilise mitochondria during apoptosis. J. Cell Sci., 2009; 122: 2801-2808
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[22] Elkholi R., Floros K.V., Chipuk J.E.: The role of BH3-only proteins in tumor cell development, signaling and treatment. Genes Cancer, 2011; 2: 523-537
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[23] Etxebarria A., Landeta O., Antonsson B., Basanez G.: Regulation of antiapoptotic MCL-1 function by gossypol: mechanistic insights from in vitro reconstituted systems. Biochem. Pharmacol., 2008; 76: 1563-1576
[PubMed]  

[24] Fricker M., O’Prey J., Tolkovsky A.M., Ryan K.M.: Phosphorylation of Puma modulates its apoptotic function by regulating protein stability. Cell Death Dis., 2010; 1: e59
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[25] Gao P., Bauvy C., Souquere S., Tonelli G., Liu L., Zhu Y., Qiao Z., Bakula D., Proikas-Cezanne T., Pierron G., Codogno P., Chen Q., Mehrpour M.: The Bcl-2 homology domain 3 mimetic gossypol induces both Beclin 1-dependent and Beclin 1-independent cytoprotective autophagy in cancer cells. J. Biol. Chem., 2010; 285: 25570-25581
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[26] Gavathiotis E., Suzuki M., Davis M.L., Pitter K., Bird G.H., Katz S.G., Tu H.C., Kim H., Cheng E.H., Tjandra N., Walensky L.D.: BAX activation is initiated at a novel interaction site. Nature, 2008; 455: 1076-1081
[PubMed]  

[27] Gilbert N.E., O’Reilly J.E., Chang C.J., Lin Y.C., Brueggemeier R.W.: Antiproliferative activity of gossypol and gossypolone on human breast cancer cells. Life Sci., 1995; 57: 61-67
[PubMed]  

[28] Goldsmith K.C., Liu X., Dam V., Morgan B.T., Shabbout M., Cnaan A., Letai A., Korsmeyer S.J., Hogarty M.D.: BH3 peptidomimetics potently activate apoptosis and demonstrate single agent efficacy in neuroblastoma. Oncogene, 2006; 25: 4525-4533
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[29] Goldstein N.B., Johannes W.U., Gadeliya A.V., Green M.R., Fujita M., Norris D.A., Shellman Y.G.: Active N-Ras and B-Raf inhibit anoikis by downregulating Bim expression in melanocytic cells. J. Invest. Dermatol., 2009; 129: 432-437
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[30] Ham J., Towers E., Gilley J., Terzano S., Randall R.: BH3-only proteins: key regulators of neuronal apoptosis. Cell Death Differ., 2005; 12: 1015-1020
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[31] Hanahan D., Weinberg R.A.: Hallmarks of cancer: the next generation. Cell, 2011; 144: 646-674
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[32] Hao J.H., Yu M., Liu F.T., Newland A.C., Jia L.: Bcl-2 inhibitors sensitize tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand-induced apoptosis by uncoupling of mitochondrial respiration in human leukemic CEM cells. Cancer Res., 2004; 64: 3607-3616
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[33] Harford T.J., Shaltouki A., Weyman C.M.: Increased expression of the pro-apoptotic Bcl2 family member PUMA and apoptosis by the muscle regulatory transcription factor MyoD in response to a variety of stimuli. Apoptosis, 2010; 15: 71-82
[PubMed]  

[34] Harrison L.R., Micha D., Brandenburg M., Simpson K.L., Morrow C.J., Denneny O., Hodgkinson C., Yunus Z., Dempsey C., Roberts D., Blackhall F., Makin G., Dive C.: Hypoxic human cancer cells are sensitized to BH-3 mimetic-induced apoptosis via downregulation of the Bcl-2 protein Mcl-1. J. Clin. Invest., 2011; 121: 1075-1087
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[35] Huang L.H., Hu J.Q., Tao W.Q., Li Y.H., Li G.M., Xie P.Y., Liu X.S., Jiang J.: Gossypol inhibits phosphorylation of Bcl-2 in human leukemia HL-60 cells. Eur. J. Pharmacol., 2010; 645: 9-13
[PubMed]  

[36] Huang S., Sinicrope F.A.: BH3 mimetic ABT-737 potentiates TRAIL-mediated apoptotic signaling by unsequestering Bim and Bak in human pancreatic cancer cells. Cancer Res., 2008; 68: 2944-2951
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[37] Huang Y.W., Wang L.S., Dowd M.K., Wan P.J., Lin Y.C.: (-)-Gossypol reduces invasiveness in metastatic prostate cancer cells. Anticancer Res., 2009; 29: 2179-2188
[PubMed]  

[38] Hutchinson R.W., Ing N.H., Burghardt R.C.: Induction of c-fos, and cytochrome c oxidase subunits I and II by gossypol acetic acid in rat liver cells. Cell Biol. Toxicol., 1998; 14: 391-399
[PubMed]  

[39] Jóna A., Khaskhely N., Buglio D., Shafer J.A., Derenzini E., Bollard C.M., Medeiros L.J., Illés A., Ji Y., Younes A.: The histone deacetylase inhibitor entinostat (SNDX-275) induces apoptosis in Hodgkin lymphoma cells and synergizes with Bcl-2 family inhibitors. Exp. Hematol., 2011; 39: 1007-1017.e1
[PubMed]  

[40] Junttila M.R., Evan G.I.: p53 – a Jack of all trades but master of none. Nat. Rev. Cancer, 2009; 9: 821-829
[PubMed]  

[41] Kang M.H., Kang Y.H., Szymanska B., Wilczynska-Kalak U., Sheard M.A., Harned T.M., Lock R.B., Reynolds C.P.: Activity of vincristine, L-ASP, and dexamethasone against acute lymphoblastic leukemia is enhanced by the BH3-mimetic ABT-737 in vitro and in vivo. Blood, 2007; 110: 2057-2066
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[42] Keuling A.M., Andrew S.E., Tron V.A.: Inhibition of p38 MAPK enhances ABT-737-induced cell death in melanoma cell lines: novel regulation of PUMA. Pigment Cell Melanoma Res., 2010; 23: 430-440
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[43] Kim H., Tu H.C., Ren D., Takeuchi O., Jeffers J.R., Zambetti G.P., Hsieh J.J., Cheng E.H.: Stepwise activation of BAX and BAK by tBID, BIM, and PUMA initiates mitochondrial apoptosis. Mol. Cell, 2009; 36: 487-499
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[44] King M.A.: Antimycin A-induced killing of HL-60 cells: apoptosis initiated from within mitochondria does not necessarily proceed via caspase 9. Cytometry A, 2005; 63: 69-76
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[45] Kitada S., Kress C.L., Krajewska M., Jia L., Pellecchia M., Reed J.C.: Bcl-2 antagonist apogossypol (NSC736630) displays single-agent activity in Bcl-2-transgenic mice and has superior efficacy with less toxicity compared with gossypol (NSC19048). Blood, 2008; 111: 3211-3219
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[46] Konopleva M., Watt J., Contractor R., Tsao T., Harris D., Estrov Z., Bornmann W., Kantarjian H., Viallet J., Samudio I., Andreeff M.: Mechanisms of antileukemic activity of the novel Bcl-2 homology domain-3 mimetic GX15-070 (Obatoclax). Cancer Res., 2008; 68: 3413-3420
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[47] Kuroda J., Taniwaki M.: Involvement of BH3-only proteins in hematologic malignancies. Crit. Rev. Oncol. Hematol., 2009; 71: 89-101
[PubMed]  

[48] Lee E.F., Smith B.J., Horne W.S., Mayer K.N., Evangelista M., Colman P.M., Gellman S.H., Fairlie W.D.: Structural basis of Bcl-x_L recognition by a BH3-mimetic α/β-peptide generated by sequence-based design. Chembiochem, 2011; 12: 2025-2032
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[49] Letai A., Bassik M.C., Walensky L.D., Sorcinelli M.D., Weiler S., Korsmeyer S.J.: Distinct BH3 domains either sensitize or activate mitochondrial apoptosis, serving as prototype cancer therapeutics. Cancer Cell, 2002; 2: 183-192
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[50] Li J., Viallet J., Haura E.B.: A small molecule pan-Bcl-2 family inhibitor, GX15-070, induces apoptosis and enhances cisplatin-induced apoptosis in non-small cell lung cancer cells. Cancer Chemother. Pharmacol., 2008; 61: 525-534
[PubMed]  

[51] Liu Y., Li Y., Wang H., Yu J., Lin H., Xu D., Wang Y., Liang A., Liang X., Zhang X., Fu M., Qian H., Lin C.: BH3-based fusion artificial peptide induces apoptosis and targets human colon cancer. Mol. Ther., 2009; 17: 1509-1516
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[52] Lomonosova E., Chinnadurai G.: BH3-only proteins in apoptosis and beyond: an overview. Oncogene, 2008; 27 (Suppl. 1): S2-S19
[PubMed]  

[53] Macoska J.A., Adsule S., Tantivejkul K., Wang S., Pienta K.J., Lee C.T.: –(–)Gossypol promotes the apoptosis of bladder cancer cells in vitro. Pharmacol. Res., 2008; 58: 323-331
[PubMed]  

[54] Manion M.K., O’Neill J.W., Giedt C.D., Kim K.M., Zhang K.Y., Hockenbery D.M.: Bcl-X_L mutations suppress cellular sensitivity to antimycin A. J. Biol. Chem., 2004; 279: 2159-2165
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[55] McCoy F., Hurwitz J., McTavish N., Paul I., Barnes C., O’Hagan B., Odrzywol K., Murray J., Longley D., McKerr G., Fennell D.A.: Obatoclax induces Atg7-dependent autophagy independent of beclin-1 and BAX/BAK. Cell Death Dis., 2010; 1: e108
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[56] Meng Y., Li Y., Li J., Li H., Fu J., Liu Y., Liu H., Chen X.: (-)Gossypol and its combination with imatinib induce apoptosis in human chronic myeloid leukemic cells. Leuk. Lymphoma, 2007; 48: 2204-2212
[PubMed]  

[57] Miller L.A., Goldstein N.B., Johannes W.U., Walton C.H., Fujita M., Norris D.A., Shellman Y.G.: BH3 mimetic ABT-737 and a proteasome inhibitor synergistically kill melanomas through Noxa-dependent apoptosis. J. Invest. Dermatol., 2009; 129: 964-971
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[58] Mitsiades C.S., Hayden P., Kotoula V., McMillin D.W., McMullan C., Negri J., Delmore J.E., Poulaki V., Mitsiades N.: Bcl-2 overexpression in thyroid carcinoma cells increases sensitivity to Bcl-2 homology 3 domain inhibition. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2007; 92: 4845-4852
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[59] Mohammad R.M., Wang S., Aboukameel A., Chen B., Wu X., Chen J., Al-Katib A.: Preclinical studies of a nonpeptidic small-molecule inhibitor of Bcl-2 and Bcl-X_L [(-)-gossypol] against diffuse large cell lymphoma. Mol. Cancer Ther., 2005; 4: 13-21
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[60] Mohan N., Karmakar S., Choudhury S.R., Banik N.L., Ray S.K.: Bcl-2 inhibitor HA14-1 and genistein together adeptly down regulated survival factors and activated cysteine proteases for apoptosis in human malignant neuroblastoma SK-N-BE2 and SH-SY5Y cells. Brain Res., 2009; 1283: 155-166
[PubMed]  

[61] Moon D.O., Choi Y.H., Moon S.K., Kim W.J., Kim G.Y.: Gossypol decreases tumor necrosis factor-α-induced intercellular adhesion molecule-1 expression via suppression of NF-κB activity. Food Chem. Toxicol., 2011; 49: 999-1005
[PubMed]  

[62] Moon D.O., Kim M.O., Kang S.H., Choi Y.H., Park S.Y., Kim G.Y.: HA14-1 sensitizes TNF-α-induced apoptosis via inhibition of the NF-κB signaling pathway: involvement of reactive oxygen species and JNK. Cancer Lett., 2010; 292: 111-118
[PubMed]  

[63] Mott J.L., Bronk S.F., Mesa R.A., Kaufmann S.H., Gores G.J.: BH3-only protein mimetic obatoclax sensitizes cholangiocarcinoma cells to Apo2L/TRAIL-induced apoptosis. Mol. Cancer Ther., 2008; 7: 2339-2347
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[64] Nakamura M., Ishida E., Shimada K., Nakase H., Sakaki T., Konishi N.: Frequent HRK inactivation associated with low apoptotic index in secondary glioblastomas. Acta Neuropathol., 2005; 110: 402-410
[PubMed]  

[65] Nguyen M., Marcellus R.C., Roulston A., Watson M., Serfass L., Murthy Madiraju S.R., Goulet D., Viallet J., Bélec L., Billot X., Acoca S., Purisima E., Wiegmans A., Cluse L., Johnstone R.W., Beauparlant P., Shore G.C.: Small molecule obatoclax (GX15-070) antagonizes MCL-1 and overcomes MCL-1-mediated resistance to apoptosis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2007; 104: 19512-19517
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[66] Oakes S.R., Vaillant F., Lim E., Lee L., Breslin K., Feleppa F., Deb S., Ritchie M.E., Takano E., Ward T., Fox S.B., Generali D., Smyth G.K., Strasser A., Huang D.C., Visvader J.E., Lindeman G.J.: Sensitization of BCL-2-expressing breast tumors to chemotherapy by the BH3 mimetic ABT-737. Proc. Natl. Acad. Sci. USA (w druku)
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[67] O’Brien S.M., Claxton D.F., Crump M., Faderl S., Kipps T., Keating M.J., Viallet J., Cheson B.D.: Phase I study of obatoclax mesylate (GX15-070), a small molecule pan-Bcl-2 family antagonist, in patients with advanced chronic lymphocytic leukemia. Blood, 2009; 113: 299-305
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[68] Oliver C.L., Miranda M.B., Shangary S., Land S., Wang S., Johnson D.E.: (-)-Gossypol acts directly on the mitochondria to overcome Bcl-2- and Bcl-X_L-mediated apoptosis resistance. Mol. Cancer Ther., 2005; 4: 23-31
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[69] Oltersdorf T., Elmore S.W., Shoemaker A.R., Armstrong R.C., Augeri D.J., Belli B.A., Bruncko M., Deckwerth T.L., Dinges J., Hajduk P.J., Joseph M.K., Kitada S., Korsmeyer S.J., Kunzer A.R., Letai A., Li C., Mitten M.J., Nettesheim D.G., Ng S., Nimmer P.M., O’Connor J.M., Oleksijew A., Petros A.M., Reed J.C., Shen W., Tahir S.K., Thompson C.B., Tomaselli K.J., Wang B., Wendt M.D., Zhang H., Fesik S.W., Rosenberg S.H.: An inhibitor of Bcl-2 family proteins induces regression of solid tumours. Nature, 2005; 435: 677-681
[PubMed]  

[70] Pan J., Cheng C., Verstovsek S., Chen Q., Jin Y., Cao Q.: The BH3-mimetic GX15-070 induces autophagy, potentiates the cytotoxicity of carboplatin and 5-fluorouracil in esophageal carcinoma cells. Cancer Lett., 2010; 293: 167-174
[PubMed]  

[71] Paoluzzi L., Gonen M., Gardner J.R., Mastrella J., Yang D., Holmlund J., Sorensen M., Leopold L., Manova K., Marcucci G., Heaney M.L., O’Connor O.A.: Targeting Bcl-2 family members with the BH3 mimetic AT-101 markedly enhances the therapeutic effects of chemotherapeutic agents in in vitro and in vivo models of B-cell lymphoma. Blood, 2008; 111: 5350-5358
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[72] Ponassi R., Biasotti B., Tomati V., Bruno S., Poggi A., Malacarne D., Cimoli G., Salis A., Pozzi S., Miglino M., Damonte G., Cozzini P., Spyraki F., Campanini B., Bagnasco L., Castagnino N., Tortolina L., Mumot A., Frassoni F., Daga A., Cilli M., Piccardi F., Monfardini I., Perugini M., Zoppoli G., D’Arrigo C., Pesenti R., Parodi S.: A novel Bim-BH3-derived Bcl-X_L inhibitor: biochemical characterization, in vitro, in vivo and ex-vivo anti-leukemic activivty. Cell Cycle, 2008; 7: 3211-3224
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[73] Priyadarshi A., Roy A., Kim K.S., Kim E.E., Hwang K.Y.: Structural insights into mouse anti-apoptotic Bcl-xl reveal affinity for Beclin 1 and gossypol. Biochem. Biophys. Res. Commun., 2010; 394: 515-521
[PubMed]  

[74] Ray S., Bucur O., Almasan A.: Sensitization of prostate carcinoma cells to Apo2L/TRAIL by a Bcl-2 family protein inhibitor. Apoptosis, 2005; 10: 1411-1418
[PubMed]  

[75] Reiners J.J.Jr., Kessel D.: Susceptibility of myelomonocytic leukemia U937 cells to the induction of apoptosis by the non-peptidic Bcl-2 ligand HA14-1 is cell cycle phase-dependent. Cancer Lett., 2005; 221: 153-163
[PubMed]  

[76] Shamas-Din A., Brahmbhatt H., Leber B., Andrews D.W.: BH3-only proteins: Orchestrators of apoptosis. Biochim. Biophys. Acta, 2011; 1813: 508-520
[PubMed]  

[77] Shoemaker A.R., Mitten M.J., Adickes J., Ackler S., Refici M., Ferguson D., Oleksijew A., O’Connor J.M., Wang B., Frost D.J., Bauch J., Marsh K., Tahir S.K., Yang X., Tse C., Fesik S.W., Rosenberg S.H., Elmore S.W.: Activity of the Bcl-2 family inhibitor ABT-263 in a panel of small cell lung cancer xenograft models. Clin. Cancer Res., 2008; 14: 3268-3277
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[78] Skommer J., Wlodkowic D., Mättö M., Eray M., Pelkonen J.: HA14-1, a small molecule Bcl-2 antagonist, induces apoptosis and modulates action of selected anticancer drugs in follicular lymphoma B cells. Leuk. Res., 2006; 30: 322-331
[PubMed]  

[79] Smoot R.L., Blechacz B.R., Werneburg N.W., Bronk S.F., Sinicrope F.A., Sirica A.E., Gores G.J.: A Bax-mediated mechanism for obatoclax-induced apoptosis of cholangiocarcinoma cells. Cancer Res., 2010; 70: 1960-1969
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[80] Swoboda E., Strządała L.: BNIP3 jako nietypowy przedstawiciel rodziny Bcl-2. Część 1: BNIP3 – regulator nieapoptycznej programowanej śmierci komórek. Postępy Hig. Med. Dośw., 2009; 63: 409-417
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[81] Tahir S.K., Yang X., Anderson M.G., Morgan-Lappe S.E., Sarthy A.V., Chen J., Warner R.B., Ng S.C., Fesik S.W., Elmore S.W., Rosenberg S.H., Tse C.: Influence of Bcl-2 family members on the cellular response of small-cell lung cancer cell lines to ABT-737. Cancer Res., 2007; 67: 1176-1183
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[82] Tian D., Das S.G., Doshi J.M., Peng J., Lin J., Xing C.: sHA 14-1, a stable and ROS-free antagonist against anti-apoptotic Bcl-2 proteins, bypasses drug resistances and synergizes cancer therapies in human leukemia cell. Cancer Lett., 2008; 259: 198-208
[PubMed]  

[83] Trudel S., Li Z.H., Rauw J., Tiedemann R.E., Wen X.Y., Stewart A.K.: Preclinical studies of the pan-Bcl inhibitor obatoclax (GX015-070) in multiple myeloma. Blood, 2007; 109: 5430-5438
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[84] Tse C., Shoemaker A.R., Adickes J., Anderson M.G., Chen J., Jin S., Johnson E.F., Marsh K.C., Mitten M.J., Nimmer P., Roberts L., Tahir S.K., Xiao Y., Yang X., Zhang H., Fesik S., Rosenberg S.H., Elmore S.W.: ABT-263: a potent and orally bioavailable Bcl-2 family inhibitor. Cancer Res., 2008; 68: 3421-3428
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[85] Tuszynski G.P., Cossu G.: Differential cytotoxic effect of gossypol on human melanoma, colon carcinoma, and other tissue culture cell lines. Cancer Res., 1984; 44: 768-771
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[86] van Delft M.F., Wei A.H., Mason K.D., Vandenberg C.J., Chen L., Czabotar P.E., Willis S.N., Scott C.L., Day C.L., Cory S., Adams J.M., Roberts A.W., Huang D.C.: The BH3 mimetic ABT-737 targets selective Bcl-2 proteins and efficiently induces apoptosis via Bak/Bax if Mcl-1 is neutralized. Cancer Cell, 2006; 10: 389-399
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[87] Verhaegen M., Bauer J.A., Martin de la Vega C., Wang G., Wolter K.G., Brenner J.C., Nikolovska-Coleska Z., Bengtson A., Nair R., Elder J.T., Van Brocklin M., Carey T.E., Bradford C.R., Wang S., Soengas M.S.: A novel BH3 mimetic reveals a mitogen-activated protein kinase-dependent mechanism of melanoma cell death controlled by p53 and reactive oxygen species. Cancer Res., 2006; 66: 11348-11359
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[88] Vogler M., Butterworth M., Majid A., Walewska R.J., Sun X.M., Dyer M.J., Cohen G.M.: Concurrent up-regulation of BCL-X_L and BCL2A1 induces approximately 1000-fold resistance to ABT-737 in chronic lymphocytic leukemia. Blood, 2009; 113: 4403-4413
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[89] Vogler M., Dickens D., Dyer M.J., Owen A., Pirmohamed M., Cohen G.M.: The B-cell lymphoma 2 (BCL2)-inhibitors, ABT-737 and ABT-263, are substrates for P-glycoprotein. Biochem. Biophys. Res. Commun., 2011; 408: 344-349
[PubMed]  

[90] Vogler M., Furdas S.D., Jung M., Kuwana T., Dyer M.J., Cohen G.M.: Diminished sensitivity of chronic lymphocytic leukemia cells to ABT-737 and ABT-263 due to albumin binding in blood. Clin. Cancer Res., 2010; 16: 4217-4225
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[91] Walensky L.D., Kung A.L., Escher I., Malia T.J., Barbuto S., Wright R.D., Wagner G., Verdine G.L., Korsmeyer S.J.: Activation of apoptosis in vivo by a hydrocarbon-stapled BH3 helix. Science, 2004; 305: 1466-1470
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[92] Wang L., Kong F., Kokoski C.L., Andrews D.W., Xing C.: Development of dimeric modulators for anti-apoptotic Bcl-2 proteins. Bioorg. Med. Chem. Lett., 2008; 18: 236-240
[PubMed]  

[93] Wang Z., Azmi A.S., Ahmad A., Banerjee S., Wang S., Sarkar F.H., Mohammad R.M.: TW-37, a small-molecule inhibitor of Bcl-2, inhibits cell growth and induces apoptosis in pancreatic cancer: involvement of Notch-1 signaling pathway. Cancer Res., 2009; 69: 2757-2765
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[94] Weber A., Kirejczyk Z., Potthoff S., Ploner C., Häcker G.: Endogenous Noxa determines the strong proapoptotic synergism of the BH3-mimetic ABT-737 with chemotherapeutic agents in human melanoma cells. Transl. Oncol., 2009; 2: 73-83
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[95] Willis S.N., Chen L., Dewson G., Wei A., Naik E., Fletcher J.I., Adams J.M., Huang D.C.: Proapoptotic Bak is sequestered by Mcl-1 and Bcl-x_L, but not Bcl-2, until displaced by BH3-only proteins. Genes Dev., 2005; 19: 1294-1305
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[96] Witham J., Valenti M.R., De-Haven-Brandon A.K., Vidot S., Eccles S.A., Kaye S.B., Richardson A.: The Bcl-2/Bcl-X_L family inhibitor ABT-737 sensitizes ovarian cancer cells to carboplatin. Clin. Cancer Res., 2007; 13: 7191-7198
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[97] Yang B., Liu D., Huang Z.: Synthesis and helical structure of lactam bridged BH3 peptides derived from pro-apoptotic Bcl-2 family proteins. Bioorg. Med. Chem. Lett., 2004; 14: 1403-1406
[PubMed]  

[98] Yecies D., Carlson N.E., Deng J., Letai A.: Acquired resistance to ABT-737 in lymphoma cells that up-regulate MCL-1 and BFL-1. Blood, 2010; 115: 3304-3313
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[99] Zalckvar E., Berissi H., Mizrachy L., Idelchuk Y., Koren I., Eisenstein M., Sabanay H., Pinkas-Kramarski R., Kimchi A.: DAP-kinase-mediated phosphorylation on the BH3 domain of beclin 1 promotes dissociation of beclin 1 from Bcl-X_L and induction of autophagy. EMBO Rep., 2009; 10: 285-292
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[100] Zheng L., Yang W., Zhang C., Ding W.J., Zhu H., Lin N.M., Wu H.H., He Q.J., Yang B.: GDC-0941 sensitizes breast cancer to ABT-737 in vitro and in vivo through promoting the degradation of Mcl-1. Cancer Lett., 2011; 309: 27-36
[PubMed]  

Autorzy deklarują brak potencjalnych konfliktów interesów.

Pełna treść artykułu