Vai trò của nitric oxide trong việc tiêu diệt tế bào ung thư do Salmonella typhimurium thực hiện

BMC Cancer - Tập 10 - Trang 1-6 - 2010
Yoram Barak1,2, Frank Schreiber3, Steve H Thorne4,5, Christopher H Contag4, Dirk deBeer3, A Matin1
1Department of Microbiology and Immunology, Sherman Fairchild Science Building, Stanford University School of Medicine, Stanford, USA
2Codexis, Inc, Redwood City, USA
3Microsensor Research Group, Max Planck Institute for Marine Microbiology, Bremen, Germany
4Department of Pediatrics and Bio-X Program, James H. Clark Center, Stanford University School of Medicine, Stanford, USA
5Department of Surgical Oncology, Hillman Cancer Center, University of Pittsburgh, Pittsburgh, USA

Tóm tắt

Việc nhắm mục tiêu vi khuẩn vào khối u là một chiến lược quan trọng trong chống ung thư. Chúng tôi từng cho thấy chủng SL7838 của Salmonella typhimurium có khả năng nhắm mục tiêu và tiêu diệt các tế bào ung thư. Nghiên cứu này khám phá vai trò của việc tạo ra NO bởi vi khuẩn trong sự gây độc của SL7838 đối với tế bào ung thư. Vi khuẩn này có cơ chế tạo ra NO, nhưng cũng có khả năng phân hủy nó. Cơ chế đằng sau liệu pháp khối u của Salmonella typhimurium được điều tra thông qua các nghiên cứu in vitro và in vivo. Việc đo lường NO được thực hiện thông qua các phương pháp hóa học (in vitro) hoặc sử dụng cảm biến sinh học (in vivo). Thí nghiệm xác định độc tính của tế bào ung thư được thực hiện bằng phương pháp MTS. Sự sống sót của tế bào vi khuẩn và gánh nặng khối u được xác định bằng các kỹ thuật hình ảnh phân tử. SL7838 tạo ra nitric oxide (NO) trong các môi trường nuôi cấy kỵ khí, bên trong các tế bào ung thư bị nhiễm in vitro và trong các khối u 4T1 đã được cấy ghép vào chuột sống, được đo bằng cảm biến vi mô. Do đó, trong các điều kiện này, con đường tạo NO hoạt động tích cực hơn so với con đường phân hủy. Con đường phân hủy này bị loại bỏ trong chủng SL7842 bằng cách xóa bỏ các gen hmp- và norV, khiến SL7842 có khả năng tạo NO hiệu quả hơn SL7838. SL7842 tiêu diệt tế bào ung thư hiệu quả hơn SL7838 in vitro, và điều này phụ thuộc vào sự sẵn có của nitrat. Chủng này cũng hiệu quả hơn khoảng 100% trong việc điều trị các khối u 4T1 đã cấy ghép vào chuột so với SL7838. Khả năng tạo NO là rất quan trọng trong việc tiêu diệt tế bào ung thư bởi các chủng Salmonella.

Từ khóa

#vi khuẩn #Salmonella typhimurium #nitric oxide #tế bào ung thư #liệu pháp khối u #độc tính #nghiên cứu in vitro #nghiên cứu in vivo

Tài liệu tham khảo

Dang LH, Bettegowda C, Huso DL, Kinzler KW, Vogelstein B: Combination bacteriolytic therapy for the treatment of experimental tumours. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2001, 98 (26): 15155-15160. 10.1073/pnas.251543698. Pawelek JM, Low KB, Bermudes D: Tumour-targeted Salmonella as a Novel Anticancer Vector. Cancer Res. 1997, 57 (20): 4537-4544. Low KB, Ittensohn M, Le T, Platt J, Sodi S, Amoss M, Ash O, Carmichael E, Chakraborty A, Fischer J, et al: Lipid A mutant Salmonella with suppressed virulence and TNFalpha induction retain tumour-targeting in vivo. Nat Biotechnol. 1999, 17 (1): 37-41. 10.1038/5205. Barak Y, Thorne SH, Ackerley DF, Lynch SV, Contag CH, Matin A: New enzyme for reductive cancer chemotherapy, YieF, and its improvement by directed evolution. Mol Cancer Ther. 2006, 5 (1): 97-103. 10.1158/1535-7163.MCT-05-0365. Thorne SH, Barak Y, Liang W, Bachmann MH, Rao J, Contag CH, Matin A: CNOB/ChrR6, a new prodrug enzyme cancer chemotherapy. Mol Cancer Ther. 2009, 8 (2): 333-341. 10.1158/1535-7163.MCT-08-0707. Emma L, Williams MBAD: Nitric oxide and metastatic cell behaviour. BioEssays. 2005, 27 (12): 1228-1238. 10.1002/bies.20324. Gao J, Liu X, Rigas B: Nitric oxide-donating aspirin induces apoptosis in human colon cancer cells through induction of oxidative stress. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2005, 102 (47): 17207-17212. 10.1073/pnas.0506893102. Kashfi K, Rigas B: Molecular targets of nitric-oxide-donating aspirin in cancer. Biochem Soc Trans. 2005, 33 (Pt 4): 701-704. McLaughlin LM, Demple B: Nitric Oxide-Induced Apoptosis in Lymphoblastoid and Fibroblast Cells Dependent on the Phosphorylation and Activation of p53. Cancer Res. 2005, 65 (14): 6097-6104. 10.1158/0008-5472.CAN-04-4254. Spector MP, Garcia del Portillo F, Bearson SMD, Mahmud A, Magut M, Finlay BB, Dougan G, Foster JW, Pallen MJ: The rpoS-dependent starvation-stress response locus stiA encodes a nitrate reductase (narZYWV) required for carbon-starvation-inducible thermotolerance and acid tolerance in Salmonella typhimurium. Microbiology. 1999, 145 (11): 3035-3045. Schulz R, Schmidt D, Blum A: Decreased plasma levels of nitric oxide derivatives in obstructive sleep apnoea: response to CPAP therapy. Thorax. 2000, 55: 1046-1051. 10.1136/thorax.55.12.1046. Brown J: Exploiting the hypoxic cancer cell: mechanisms and therapeutic strategies. Molecular Medicine Today. 2000, 6: 157-162. 10.1016/S1357-4310(00)01677-4. Brown JM: The Hypoxic Cell: A Target for Selective Cancer Therapy--Eighteenth Bruce F. Cain Memorial Award Lecture. Cancer Res. 1999, 59 (23): 5863-5870. Brown JM, Wilson WR: Exploiting tumour hypoxia in cancer treatment. Nat Rev Cancer. 2004, 4 (6): 437-447. 10.1038/nrc1367. Minchinton AI, Tannock IF: Drug penetration in solid tumours. Nat Rev Cancer. 2006, 6 (8): 583-592. 10.1038/nrc1893. O'Callaghan D, Charbit A: High efficiency transformation of Salmonella typhimurium and Salmonella typhi by electroporation. Mol Gen Genet. 1990, 223 (1): 156-158. 10.1007/BF00315809. Datsenko KA, Wanner BL: One-step inactivation of chromosomal genes in Escherichia coli K-12 using PCR products. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2000, 97 (12): 6640-6645. 10.1073/pnas.120163297. Schreiber F, Polerecky L, de Beer D: Nitric Oxide Microsensor for High Spatial Resolution Measurements in Biofilms and Sediments. Analytical Chemistry. 2008, 80 (4): 1152-1158. 10.1021/ac071563x. Gieseke A, Nielsen JL, Amann R, Nielsen PH, de Beer D: In situ substrate conversion and assimilation by nitrifying bacteria in a model biofilm. Environmental Microbiology. 2005, 7 (9): 1392-1404. 10.1111/j.1462-2920.2005.00826.x. Kitasato A, Tajima Y, Kuroki T, Tsutsumi R, Adachi T, Mishima T, Kanematsu T: Inflammatory cytokines promote inducible nitric oxide synthase-mediated DNA damage in hamster gallbladder epithelial cells. World J Gastroenterol. 2007, 13 (47): 6379-6384. 10.3748/wjg.13.6379. Barak Y, Thorne SH, Ackerley DF, Lynch SV, Contag CH, Matin A: New enzyme for reductive cancer chemotherapy, YieF, and its improvement by directed evolution. Molecular Cancer Therapeutics. 2006, 5 (1): 97-103. 10.1158/1535-7163.MCT-05-0365. Jain KK: Use of bacteria as anticancer agents. Expert Opinion on Biological Therapy. 2001, 1 (2): 291-300. 10.1517/14712598.1.2.291. Zumft W: Cell biology and molecular basis of denitrification. Microbiol Mol Biol Rev. 1997, 61 (4): 533-616. Murphy M, Noack E: Nitric oxide assay using hemoglobin method. Methods Enzymol. 1994, 233: 240-250. full_text. The pre-publication history for this paper can be accessed here:http://www.biomedcentral.com/1471-2407/10/146/prepub
Thông tin
Thông tin xuất bản

BMC Cancer

Tập 10

1-6

Thông tin tác giả