Die Bedeutung des SLC25A1 Tricarboxylat-Carriers für die DNA Reparatur und Strahlenresistenz
Die Strahlentherapie leistet einen weitreichenden Beitrag zur Krebsbehandlung, allein und in kombinierten Behandlungsstrategien. Die intrinsische und mikroumgebungsbedingte Strahlenresistenz von soliden Tumoren bleibt jedoch ein wesentliches Hindernis für eine erfolgreiche Strahlentherapie.
In der vorliegenden Arbeit wurden sowohl die small interfering ribonucleic acid (siRNA) Technologie als auch ein verbesserter niedermolekularer Inhibitor des solute carrier family 25 member 1 (SLC25A1) allein oder in Kombination mit Bestrahlung verwendet und die Auswirkungen der genetischen oder pharmakologischen SLC25A1-Hemmung allein oder in Kombination mit Bestrahlung auf die Zellfunktion, Radiosensibilität und deoxyribonucleic acid (DNA)-Reparaturkinetik in Tumorzellen bestimmt. Der Nachweis von Hauptexperimenten wurde in isogenen mouse embryo fibroblast (MEF)-Zelllinien mit Defekten in homologen Rekombinations- (HRR) oder nicht-homologen Endverbindungswegen (NHEJ) durchgeführt. Das Potenzial dieser Behandlungen zur Erhöhung der zytotoxischen Wirkung einer Strahlentherapie in Kombination mit klinisch relevanten Inhibitoren der DNA-Reparatur (Inhibitoren der Poly(ADP-ribose) –Polymerase (PARP) oder der katalytischen Untereinheit der DNA-abhängigen Proteinkinase (DNA-PK)) wurde getestet. Darüber hinaus wurde der Effekt der SLC25A1-Hemmung auf die DNA-Reparatur und das Überleben von Tumorzellen auf Protonen im Vergleich zur Photonenstrahlung getestet.
Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass die genetische und pharmakologische Hemmung von SLC25A1 die Lebensfähigkeit verschiedener Tumorzellen verringerte, reactive oxygen species (ROS)-Bildung induzierte und Apoptose- und Zelltodwerte erhöhte, sowie das Langzeitüberleben verringert. Dies ging mit einer Erhöhung der D-2-Hydroxyglutarat (D2HG)-Werte und einer Beeinträchtigung der Auflösung von H2A histone family member X (H2AX)-foci einher. Es gelang, durch Kombination der SLC25A1-Hemmung mit NJEH-Hemmstoffen die Kinetik der Reparatur strahleninduzierter DNA Schäden weiter zu verschlechtern. Außerdem sensibilisierte die Hemmung von SLC25A1 Lungen- und Glioblastomzelllinien stärker für die zytotoxische Wirkung von Protonen im Vergleich zur Photonenstrahlung.
Englische Zusammenfassung
Introduction: Radiation therapy makes a far-reaching contribution to cancer treatment, alone and in combination treatment strategies. However, the intrinsic and microenvironmental radiation resistance of solid tumours remains a major obstacle to successful radiation therapy.
Methods: In the present work, both the small interfering ribonucleic acid (siRNA) technology and an improved low molecular weight inhibitor of solute carrier family 25 member 1 (SLC25A1) alone or in combination with irradiation were used to determine the effects of genetic or pharmacological SLC25A1 inhibition alone or in combination with irradiation on cell function, radiosensitivity and deoxyribonucleic acid (DNA) repair kinetics in tumor cells. The detection of main experiments was performed in isogenic mouse embryo fibroblast (MEF) cell lines with defects in homologous recombination (HRR) or non-homologous terminal pathways (NHEJ). The potential of these treatments to increase the cytotoxic effect of radiotherapy in combination with clinically relevant inhibitors of DNA repair (inhibitors of poly(ADP-ribose) polymerase (PARP) or the catalytic subunit of DNA-dependent protein kinase (DNA-PK)) has been tested. In addition, the effect of SLC25A1 inhibition on DNA repair and survival of tumor cells on protons compared to photon radiation was tested.
Results: The results of the present study show that the genetic and pharmacological inhibition of SLC25A1 decreased the viability of various tumor cells, induced reactive oxygen species (ROS) formation, increased apoptosis and cell death, and decreased long-term survival. This was associated with an increase in D-2-hydroxyglutarate (D2HG) levels and impaired resolution of H2A histone family member X (H2AX)-foci. Interestingly, by combining SLC25A1 inhibition with PARP or DNA-PK inhibitors, the kinetics of radiation-induced DNA damage repair were further deteriorated. In addition, the inhibition of SLC25A1 lung and glioblastoma cell lines made them more sensitive to the cytotoxic effect of protons compared to photon radiation.