Mekanismer involvert i TPCS2a-PDT-resistens i en doxorubicin-resistent cellelinje : Hvordan kan PCI omgå resistensen?

Abstract

Den doxorubicin (DOX)-resistente sarcomcellelinjen MES-SA/Dx5 ble i denne studien vist å være kryssresistent mot fotodynamisk terapi (PDT) med den amfifile fotosensitizeren disulfonert tetrafenylklorin (TPCS2a). Resistensen ble vist å ikke skyldes forskjeller i opptak eller lokalisering av TPCS2a i forhold til den PDT-sensitive moderlinjen MES-SA. Den nye strategien fotokjemisk internalisering (PCI) ble imidlertid vist å kunne omgå PDT-resistensen, og ble antatt å skyldes den sterke toksisiteten etter internalisering av makromolekylet rGelonin. Studering av cellulære overlevelsesmekanismer avslørte at en forskjell i apoptotisk signalering kunne stå bak den ulike sensitiviteten for PDT mellom cellelinjene, og utpekte p38 som et dødssignal i MES-SA. Aktivering av p38 ble vist å være oppregulert ved PDT i MES-SA. Dette ble ikke observert i MES-SA/Dx5. Nedsatt fosforylering av substratet MAP-kinase-aktivert proteinkinase 2 (MAPKAPK-2) etter behandling med en p38-inhibitor i MES-SA bekreftet disse resultatene. Konvertering av autofagosom-proteinet lettkjede 3B (LC3B) viste seg også å være ulikt mellom cellelinjene, og avdekket at autofagi kan ha en viktig plass i resistensmekanismen. MES-SA/Dx5 konverterte LC3B I til LC3B II i lavere grad enn MES-SA ved både PDT- og PCI-behanding. Resultatene fra studien indikerer viktigheten av MAPK i TPCS2a-PDT-indusert cytotoksisitet, og dokumenterer god effekt av PCI på resistente MES-SA/Dx5-celler.

The doxorubicin (DOX) resistant sarcoma cell line MES-SA/Dx5 was in the present study shown to be cross-resistant to photodynamic therapy (PDT) using the amphiphilic photosensitizer disulfonated tetraphenyl chlorine (TPCS2a). The resistance was shown to not be caused by differences in accumulation nor localization of TPCS2a compared to the PDT sensitive mother line MES-SA. The new strategy, photochemical internalization (PCI), was however shown to circumvent the PDT resistance, and this was assumed to be due to the strong toxicity after internalization of the macromolecule rGelonin. A thoroughly study of the surviving mechanisms revealed apoptotic signaling to stand behind the differences in sensitivity to PDT between the cell lines, and assigned p38 as a death signal in MES-SA. The activation of p38 was demonstrated to be upregulated in PDT treated MES-SA cells. This was not observed in MES-SA/Dx5. Impaired phosphorylation of the substrate MAP kinase activated protein kinase 2 (MAPKAPK-2) after treatment with a p38 inhibitor in MES-SA confirmed these results. Conversion of the autophagosome protein, light chain 3B (LC3B), appeared also to be different between the cell lines, and uncovered autophagy to plausably have a role in the mechanisms of PDT resistance. MES-SA/Dx5 converted LC3B I to LC3B II in a lower manner than MES-SA after both PDT and PCI treatment. The results from this study demonstrate the importance of MAPK in TPCS2a-PDT induced cytotoxicity, and document the effectiveness of PCI treatment of resistant MES-SA/Dx5 cells.