Διερεύνηση της πιθανής αντικαρκινικής δράσης των αντιψυχωσικών σε πειραματικά μοντέλα μη μικροκυτταρικού καρκίνου του πνεύμονα

Abstract

Cancer is a disease occurs abnormal cell proliferation independently of mitogenic stimuli. It is classified as the second leading cause of death worldwide after cardiovascular diseases and according to the World Health Organization is the main cause of 1 in 6 recorded deaths. Environmental and chemical substances are usually responsible for causing mutations in genes that regulate the course of the cell cycle. Among the wide-spread types of cancer in developed countries is lung cancer, which is also the first cause of death in men. Based on the form of the cancer cells, it is categorized into non-small cell and small cell lung cancer, with the non-small cell type occurring in 85% of lung cancer diagnoses. The main cause of occurrence is cigarette smoke which leads to mutations in oncogenes, tumor suppressor genes as well as genes regulating the cell cycle. The best-known signaling pathways involved in the induction of cell growth and cell proliferation are EGF/RAS/RAF/MEK/ERK and PI3K/AKT, which are overactivated in many types of cancer, including lung cancer. In the therapeutic strategies against various types of cancer, various cytotoxic and cytostatic agents are used which aim either at the direct killing of cancer cells or indirectly at signaling related to cell survival. However, despite the multitude of anti-neoplastic drugs, none of them has managed to significantly increase life expectancy. Thus, costs are constantly increasing, and efficiency remains low. Drug repurposing is a strategy of finding new uses for already existing and approved drugs, which aims to immediately enter the market, drugs with already known toxicity and mechanism of action, thus saving time and costs. For this reason, a series of epidemiological studies which correlate schizophrenia with the occurrence of several types of cancer are of considerable interest. Specifically, it has been shown that people with schizophrenia under medication show significantly lower rates of various types of cancer, including lung cancer. For the treatment of schizophrenia, 1st and 2nd generation antipsychotic drugs are used, which share as a com-mon feature the antagonism of D2-dopaminergic receptors. The aim of this thesis is to investigate the possible anti-cancer effect of antipsychotic drugs in non-small cell lung cancer and their possible beneficial effect on the already known anti-cancer effect of antineoplastic drugs. To achieve the goal, in vitro (A549, H1299 and H460 cancer cells) and in vivo (xenografted mice) experimental models of non-small cell lung cancer used in which the effect of antipsychotics in combination with antineoplastics on cell proliferation was investigated and cell signaling. The role of D2-dopaminergic receptors in this action was also evaluated. The results of the study showed that antipsychotics exert a weak effect on the inhibition of cell proliferation but enhance the antitumor effect of cisplatin and paclitaxel in in vitro experimental models of lung cancer. Silencing of D2-receptors appears to affect the effect of aripiprazole and pimozide on H460 cell proliferation and cell signaling, since inhibition of cell growth and activation of ERK, CREB and GSK3 pathways ob-served in wtH460 is not observed in siH460 cells. Regarding the in vivo results, pimozide delays the formation of tumors in xenografted mice and significantly reduces their size, possibly through the reduction of S6 kinase activity and the activation of the transcription factor FOXO1, thus directly affecting the PI3K/ AKT/S6/mTOR and PI3K/AKT/FOXO1. Aripiprazole is also effective in reducing tumors while maintaining the health of mice, unlike pimozide, which showed in-creased toxicity. The action of aripiprazole is possibly due to the inhibition of the ERK signaling pathway in tumors, which is linked to cell growth, but also to the inhibition of GSK3β activity. In conclusion, the findings of the present preclinical study show the potential anticancer activity of some antipsychotic drugs in various forms of cancer, including non-small cell lung cancer. Aripiprazole seems to be of particular interest, especially when combined with paclitaxel, a case that should be thoroughly investigated in the context of clinical studies.

Ο καρκίνος είναι μια νόσος κατά την οποία σημειώνεται ανώμαλος κυτταρικός πολλαπλασιασμός ανεξάρτητα από μιτογόνα ερεθίσματα. Κατηγοριοποιείται ως η δεύτερη αιτία θανάτου παγκοσμίως ύστερα από τις καρδιαγγειακές παθήσεις και σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας είναι η κύρια αιτία για 1 στους 6 θανάτους που καταγράφονται. Περιβαλλοντικές και χημικές ουσίες, συνήθως, είναι υπεύθυνες για την πρόκληση μεταλλάξεων σε γονίδια που ρυθμίζουν την πορεία του κυτταρικού κύκλου. Από τους ευρέως διαδεδομένους τύπους καρκίνου στις ανεπτυγμένες χώρες είναι ο καρκίνος του πνεύμονα, ο οποίος αποτελεί και την πρώτη αιτία θανάτου στους άνδρες. Βάσει της μορφής των καρκινικών κυττάρων κατηγοριοποιείται σε μη- μικροκυτταρικό και σε μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύμονα, με το μη μικροκυτταρικό τύπο να σημειώνεται στο 85% των διαγνώσεων με καρκίνο του πνεύμονα. Κύρια αιτία εμφάνισης είναι ο καπνός του τσιγάρου που οδηγεί σε μεταλλάξεις σε ογκογονίδια, ογκοκατασταλτικά γονίδια καθώς και σε γονίδια ρύθμισης του κυτταρικού κύκλου. Τα γνωστότερα σηματοδοτικά μονοπάτια τα οποία εμπλέκονται στην επαγωγή της κυτταρικής ανάπτυξης αλλά και του κυτταρικού πολλαπλασιασμού είναι τα EGF/RAS/RAF/MEK/ERK και PI3K/AKT, τα οποία είναι υπερενεργοποιημένα σε πολλούς τύπους καρκίνου, μέσα σε αυτούς και ο καρκίνος του πνεύμονα. Στα θεραπευτικά σχήματα έναντι διάφορων τύπων καρκίνου, κατά καιρούς, χρησιμοποιούνται διάφοροι κυτταροτοξικοί και κυτταροστατικοί παράγοντες οι οποίοι στοχεύουν είτε στην άμεση θανάτωση καρκινικών κυττάρων είτε έμμεσα στη σηματοδότηση που σχετίζεται με την κυτταρική επιβίωση. Παρά όμως το πλήθος των αντινεοπλασματικών φαρμάκων, κανένα από αυτά δεν έχει καταφέρει να αυξήσει σημαντικά το προσδόκιμο ζωής. Έτσι, το κόστος είναι συνεχώς αυξανόμενο και η αποτελεσματικότητα παραμένει χαμηλή. Η επαναστόχευση φαρμάκων είναι μια στρατηγική εξεύρεσης νέων χρήσεων σε ήδη υπάρχοντα και εγκεκριμένα φάρμακα, η οποία στοχεύει στην άμεση είσοδο στην αγορά, φαρμάκων με ήδη γνωστή τοξικότητα και μηχανισμό δράσης, γλυτώνοντας έτσι χρόνο και κόστος. Για το λόγο αυτό, αρκετό ενδιαφέρον έχουν μια σειρά από επιδημιολογικές μελέτες οι οποίες συσχετίζουν την ασθένεια της σχιζοφρένειας με την εμφάνιση αρκετών τύπων καρκίνου. Συγκεκριμένα, έχει φανεί ότι άτομα με σχιζοφρένεια υπό φαρμακευτική αγωγή, εμφανίζουν σημαντικά χαμηλά ποσοστά εμφάνισης διάφορων τύπων καρκίνου, μέσα σε αυτούς και ο καρκίνος του πνεύμονα. Για τη θεραπεία της σχιζοφρένειας, χρησιμοποιούνται αντιψυχωσικά φάρμακα 1ης και 2ης γενιάς, τα οποία μοιράζονται ως κοινό χαρακτηριστικό τον ανταγωνισμό των D2-ντοπαμινεργικών υποδοχέων. Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η διερεύνηση της πιθανής αντικαρκινικής δράσης αντιψυχωσικών φαρμάκων στο μη μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύ-μονα και η πιθανή ευεργετική τους δράση στην ήδη γνωστή αντικαρκινική δράση αντινεοπλασματικών φαρμάκων. Για την επίτευξη του στόχου, χρησιμοποιήθηκαν in vitro (καρκινικά κύτταρα A549, H1299 και Η460) και in vivo (ξενομοσχευμένοι μύες) πειραματικά μοντέλα μη μικροκυττατικού καρκίνου του πνεύμονα στα οποία διερευνήθηκε η δράση αντιψυχωσικών σε συνδυασμό με αντινεοπλασματικά, στον κυτταρικό πολλαπλασιασμό και την κυτταρική σηματοδότηση. Επίσης αξιολογήθηκε ο ρόλος των D2- ντοπαμινεργικών υπο-δοχέων στη δράση αυτή. Τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν ότι τα αντιψυχωσικά ασκούν ασθενή δράση στην αναστολή του κυτταρικού πολλαπλασιασμού αλλά ενισχύουν την αντικαρκινική δράση της σισπλατίνης και της πακλιταξέλης σε in vitro πειραματικά μοντέλα καρκίνου του πνεύμονα. Η αποσιώπηση των D2-υποδοχέων φαίνεται να επηρεάζει τη δράση της α-ριπιπραζόλης και πιμοζίδης στον κυτταρικό πολλαπλασιασμό των Η460 και την κυτταρική σηματοδότηση, αφού η αναστολή της κυτταρικής ανάπτυξης και η ενεργοποίηση των ERK, CREB και GSK3 μονοπατιών, που παρατηρείται στα wtH460 δεν πα-ρατηρείται στα siH460 κύτταρα. Όσον αφορά τα in vivo αποτελέσματα, η πιμοζίδη καθυστερεί τη δημιουργία όγκων σε ξενομοσχευμένους ποντικούς και μειώνει αρκετά το μέγεθός τους, πιθανά μέσω της μείωσης της ενεργότητας της κινάσης S6 και την ενεργοποίηση του μεταγραφικού πα-ράγοντα FOXO1, επιδρώντας έτσι άμεσα στα σηματοδοτικά μονοπάτια PI3K/AKT/S6/mTOR και PI3K/AKT/FOXO1. Η αριπιπραζόλη είναι, επίσης, αποτελεσματική στη μείωση των όγκων διατηρώντας παράλληλα την υγεία των ποντικών, σε αντίθεση με την πιμοζίδη, που έδειξε αυξημένη τοξικότητα. Η δράση της αριπιπραζόλης ενδεχομένως οφείλεται στην αναστολή του σηματοδοτικού μονοπατιού ERK στους όγκους, που συνδέεται με την κυτταρική ανάπτυξη αλλά και στην αναστολή της ενεργότητας της GSK3β. Συμπερασματικά, τα ευρήματα της παρούσας προκλινικής μελέτης δείχνουν την πι-θανή αντικαρκινική δράση ορισμένων αντιψυχωσικών φαρμάκων σε διάφορες μορφές καρκίνου, συμπεριλαμβανομένου του μη μικροκυτταρικού καρκίνου του πνεύμονα. Ι-διαίτερο ενδιαφέρον φαίνεται να έχει η αριπιπραζόλη και ιδιαίτερα, όταν συνδυάζεται με την πακλιταξέλη, υπόθεση που θα πρέπει να διερευνηθεί ενδελεχώς στο πλαίσιο κλινικών μελετών.