Mangan(II)-Komplexe stimulieren die Antitumorimmunität, indem sie DNA-Schäden verschlimmern und den CGAS-STING-Signalweg aktivieren

Die Aktivierung des zyklischen GMP-AMP-Synthase-Stimulators des Interferon-Gen-Signalwegs (cGAS-STING) ist eine vielversprechende immuntherapeutische Strategie zur Krebsbehandlung. Es wurde festgestellt, dass die Mangan(II)-Komplexe MnPC und MnPVA (P=1, 10-Phenanthrolin, C=Chlor und VA=Valproinsäure) den cGAS-STING-Weg aktivieren . Die Komplexe schädigten nicht nur die DNA, sondern hemmten auch Histondeacetylasen (HDACs) und Polyadenosindiphosphat-Ribose-Polymerase (PARP), um die Reparatur von DNA-Schäden zu behindern und so das Austreten von DNA-Fragmenten in das Zytoplasma zu fördern. Die DNA-Fragmente aktivierten den cGAS-STING-Weg, der eine angeborene Immunantwort und eine wechselseitige Kommunikation zwischen Tumorzellen und benachbarten Immunzellen auslöste. Das aktivierte cGAS-STING steigerte die Produktion von Typ-I-Interferonen und die Sekretion von proinflammatorischen Zytokinen (TNF-a und IL-6) weiter, was die Tumorinfiltration von dendritischen Zellen und Makrophagen steigerte und zytotoxische T-Zellen stimulierte um Krebszellen in vitro und in vivo abzutöten. Aufgrund der erhöhten Fähigkeit zur DNA-Schädigung zeigten MnPC und MnPVA eine stärkere Immunkompetenz und Antitumoraktivität als Mn2+-Ionen und zeigten somit ein großes Potenzial als Chemoimmuntherapeutika für die Krebsbehandlung.

Vorteile von Cistanche Tubulosa-Antitumor

Einführung

Das Wiederauftreten, die Metastasierung und die Arzneimittelresistenz von Tumoren stellen herkömmliche Antitumormedikamente vor große Herausforderungen.1 Immuntherapie ist eine wirksame Strategie zur Ausrottung von Tumorzellen durch Nutzung oder Stärkung des Immunsystems von Patienten.2,3 Im letzten Jahrzehnt wurden mehrere Krebsimmuntherapien eingesetzt, darunter Immun-Checkpoint-Inhibitoren, onkolytische Viren und chimäre Antigenrezeptor-T-Zellen (CAR-T) wurden in der klinischen Praxis eingesetzt, um die adaptive Antitumorimmunität zu verbessern.4–6 Allerdings kam es zu primärer und adaptiver Arzneimittelresistenz, unzureichender Immunaktivierung und dem Verlust tumorspezifischer Antigenziele untergraben häufig die Wirksamkeit der Immuntherapie.7,8 Die adaptive Antitumorimmunität hängt in hohem Maße von einer robusten angeborenen Immunität ab.8 Neben der Bildung und Aufrechterhaltung der adaptiven Antitumorimmunität trägt das angeborene Immunsystem als wichtigste Barriere zur Abwehr von Wirtszellen die Hauptverantwortung für die Erkennung von Tumorzellen.9 Leider entziehen sich bösartige Zellen während der Tumorprogression häufig der Immunüberwachung und entwickeln sich schließlich zu „kalten“ Tumoren.10,11 Daher kann die Aktivierung der angeborenen Immunität und die Erleichterung ihres Zusammenspiels mit der adaptiven Antitumorimmunität das Immunsystem stärken Reaktionen auf Tumore und verbessern die therapeutische Wirkung der Immuntherapie. Die zyklischen GMP-AMP-Synthase-Stimulatoren von Interferon-Genen (cGAS-STING) stellen die lebenswichtigen Komponenten der angeborenen Immunität dar und haben sich als vielversprechende Ziele für die Krebsimmuntherapie herausgestellt.12,13 Die Aktivierung des cGAS-STING-Signalwegs löst eine Reihe nachgeschalteter Prozesse aus Signalereignisse, einschließlich der Stimulation und Rekrutierung von TANK-bindender Kinase 1 (TBK1) und Interferon-Regulierungsfaktor 3 (IRF3), die die Freisetzung und Sekretion von Typ-I-Interferonen (IFN-Is) und proinflammatorischen Faktoren IL-6 induzieren und TNF-a. 13,14 IFNs fördern anschließend die Reifung und Migration dendritischer Zellen (DCs), verstärken die durch natürliche Killerzellen (NK) vermittelte zytotoxische Wirkung und kreuzen tumorspezifische T-Zellen und orchestrieren so die angeborene und adaptive Immunität, um das Verhalten zu regulieren von aggressiven Tumoren.15,16 Derzeit wurde der therapeutische Prozess des niedermolekularen oralen Agonisten MSA-2,17 natürlicher Agonisten zyklischer Dinukleotide (CDNs)18 und einiger Nanosysteme19–23 in murinen Tumormodellen getestet in den cGAS-STING-Weg eingreifen. Mangan (Mn) ist ein Spurenelement in der Nahrung, das bei vielen physiologischen Prozessen, einschließlich Antitumor-Immunreaktionen, eine wichtige Rolle spielt.24,25 Kürzlich wurde entdeckt, dass Mn2+-Ionen die Empfindlichkeit eines Doppelstrang-DNA-Sensors (dsDNA) erhöhen cGAS und lösen die Produktion eines sekundären Botenstoffs cGAMP aus, wodurch die STING-Aktivität durch eine Erhöhung der cGAMP-STING-Bindungsaffinität erhöht wird.12,26 Darüber hinaus hemmen Mn2+-Ionen indirekt das Fortschreiten des Tumors, indem sie die Funktion von CD8+ fördern. T-Zellen durch Induktion der IFN-Produktion in vivo. 27 Dennoch kann die direkte Verabreichung von Mn2+-Ionen in vivo keine wirksame Konzentration in der Mikroumgebung des Tumors garantieren23 und übermäßige Mn{52}}-Ionen können systemische Toxizitäten wie irreversible Neurotoxizität und kardiovaskuläre Toxizität hervorrufen.28 Mn-Komplexe sind mehr stabil und inert gegenüber Biomolekülen aufgrund der schützenden Wirkung von Liganden und könnte daher die Toxizität von Mn2+-Ionen mildern. Bisher wurde jedoch kein Mn-Komplex zur Aktivierung des cGAS-STING-Signalwegs verwendet. Epigenetische Modifikationen verändern die Genexpression reversibel, was zur Entstehung und zum Fortschreiten von Krebserkrankungen sowie zur Unterdrückung der Antitumorimmunität beitragen kann. Die reversible Natur der epigenetischen Modifikation ermöglicht es bösartigen Zellen, in einen normalen Zustand zurückzukehren.29,30 Histondeacetylasen (HDACs) vermitteln die Proteinacetylierung, die Chromatindynamik, den Proteinumsatz und DNA-Schadensreaktionen. HDAC-Inhibitoren sind eine Klasse potenter epigenetischer Modulatoren mit Chromatin als Ziel, die auf die meisten oder alle Tumortypen wirken.31 Die Hemmung von HDACs trägt zumindest teilweise zur Histonacetylierung bei, was zu einer veränderten Bildung und Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen führt ( DSB),32,33 was zur Beseitigung der Arzneimittelresistenz in Krebszellen beitragen kann.34 Die durch HDAC-Inhibitoren induzierte entspannte Chromatinstruktur kann dazu führen, dass Chemotherapeutika leichter auf DNA zugreifen, wodurch DNA-Schäden verschlimmert werden,35 was sich positiv auf die Aktivierung auswirkt der cGAS STING-Weg. Einige HDAC-Inhibitoren – wie Valproinsäure (VA) – beeinflussen HDACs der Klassen I und II (HDAC1/2), die Krebszellen für DNA-schädigende Therapien sensibilisieren.36

Cistanche tubulosa – verbessert das Immunsystem

Polyadenosindiphosphat-Ribose-Polymerasen (PARPs) sind essentielle Proteine, die an der Krebsresistenz gegen Chemotherapien beteiligt sind. Diese Enzyme sind entscheidend für die Reparatur von DNA-Einzelstrangbrüchen (SSBs)37 und an mehreren zellulären Prozessen wie Apoptose, Immunantwort, Gentranskription und Entzündung beteiligt.38–40 PARP-Inhibitoren verhindern die Reparatur von DNA-Läsionen. Dies führt zur Anreicherung der zytosolischen DNA, die von cGAS erkannt wird, um den cGAS-STING-Weg zu aktivieren.41,42 Es wurde festgestellt, dass eine Reihe von Antikrebs-Metallkomplexen, darunter Platin, Ruthenium und Gold, die PARP-Aktivität hemmen.43, 44 Hier berichten wir über die immunstimulierenden und antitumoralen Eigenschaften der beiden MnII-Komplexe MnPC und MnPVA. Die chemischen und Kristallstrukturen der Komplexe sind in Abb. 1 dargestellt. In diesen Komplexen ist 1,10-Phenanthrolin (P) ein ungiftiger DNA-Interkalator und VA ein Inhibitor von HADCs.31 VA könnte die Acetylierung fördern von DNA-konjugierten Histonproteinen, verbessern die Zugänglichkeit von DNA im entspannten Chromatin und reaktivieren ruhende Tumorsuppressorgene.33,35 Wir gehen davon aus, dass der Einbau von 1,10-Phenanthrolin und/oder VA in MnPC oder MnPVA dazu führen kann die Komplexe mit antiproliferativer Aktivität, indem sie DNA-Schäden induzieren und die Antitumorimmunität stimulieren. Eine Reihe von Experimenten zeigte, dass MnPC und MnPVA die DNA effektiv schädigten, den cGAS-STING-Weg in Tumor- und Immunzellen aktivierten und die Sekretion von IFNs und proinflammatorischen Zytokinen erhöhten. Insbesondere hemmte MnPVA die Aktivität von HDAC1/2 und PARP1 und aktivierte so den cGAS-STING-Signalweg wirksamer als MnPC. Alle Ergebnisse wurden sowohl in vitro als auch in vivo bestätigt. Nach unserem besten Wissen sind MnPC und MnPVA die besten multifunktionalen MnII-Komplexe, die Tumorzellen hauptsächlich durch Aktivierung der Antitumorimmunität über den durch DNA-Schäden initiierten cGAS-STING-Weg unterdrücken.

Abb. 1 Chemische und Kristallstrukturen von MnPC und MnPVA. Wasserstoffatome wurden der Übersichtlichkeit halber weggelassen.

Resultate und Diskussion

Chemische und physikalische Eigenschaften

MnPC und MnPVA wurden gemäß Literaturmethoden45,46 hergestellt und durch Elementaranalyse, IR-Spektroskopie (Abb. S1†), Elektronenparamagnetische Resonanz (Abb. S2,† EPR) und Röntgenkristallographie vollständig charakterisiert. Die Kristallstrukturparameter sowie ausgewählte Bindungslängen und -winkel sind in den Tabellen S1 und S2 dargestellt (siehe ESI†). Das Mn-Atom in diesen Komplexen zeigte eine verzerrte oktaedrische Geometrie mit der Koordinatenzahl 6. MnPC kristallisierte im monoklinen Kristallsystem mit der Raumgruppe P21/c; MnII bildete vier Mn-N-Bindungen mit zwei zweizähnigen 1,{{10}}Phenanthrolin-Liganden und zwei Mn-Cl-Bindungen. Die Mn-N-Bindungslängen variieren zwischen 2,281 und 2,369 Å, d. h. die Bindungslängen von Mn-N1, Mn-N2, Mn-N3 und Mn-N4 betragen 2,369(4), 2,281(3), 2,341(3). ) bzw. 2,287(3) Å, und der Winkel von N1–Mn–N2, N1–Mn–N4 und N2–Mn–N3 beträgt 71,15(11) Grad, 97.86(11) Grad bzw. 89.00(11) Grad. Diese Struktur unterscheidet sich etwas von der von Abbas et al. 45 berichteten Struktur, in der MnPC im triklinen Kristallsystem mit der Raumgruppe P1 kristallisierte. Dementsprechend unterscheiden sich in diesen Fällen die entsprechenden Bindungslängen und -winkel. Ähnlich einer berichteten Struktur46 kristallisierte MnPVA im monoklinen Kristallsystem mit der Raumgruppe C2/c und einem N2O4-Donorsatz. MnII koordiniert mit zwei N-Atomen von 1,10-Phenanthrolin und vier O-Atomen von einem Wassermolekül bzw. zwei VA-Liganden. Einer der VA reagierte als einzähniger Ligand, während der andere ein zweizähniger Ligand war. Die Bindungslänge von Mn–N1 und Mn–N2 beträgt 2,265(19) bzw. 2,298(2) Å und die von Mn–O1, Mn–O2, Mn–O3 und Mn–O5 beträgt 2,2476(19). 2,260(2), 2,0639 (18) bzw. 2,1471 (17) Å. Als starker N,N-Chelatligand stabilisiert 1,10-Phenanthrolin Mn-Komplexe gegen Demetallierung. Die Stabilität von MnPC und MnPVA in phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS, mit 0,5 % v/v DMSO, pH 7,4 und 37 Grad) und Zellkulturmedien (enthaltend 10 % FBS) wurde durch UV-sichtbare Spektroskopie untersucht (Abb. S3† ). Die zeitabhängigen UV-Spektren zeigen, dass diese Komplexe innerhalb von 72 Stunden stabil sind.

Tabelle 1 IC50-Werte (mM) von MnPC und MnPVA gegen verschiedene Zelllinien nach 72 Stunden, mit MnCl2, VA, CDDP und P als Referenzen. Die Daten werden als Mittelwert ± Standardabweichung (SD, n=3) angezeigt.

Antiproliferative Aktivität

Die antiproliferativen Aktivitäten der Verbindungen gegen humanen dreifach negativen Brustkrebs (MDA-MB-231), humanen Bauchspeicheldrüsenkrebs (PANC-1), humanen hepatozellulären Krebs (HepG2) und Maus-Brustkrebszellen (4T1). Linien und die menschliche normale renale tubuläre Epithelzelllinie (HK-2) wurden durch den MTT-Assay bewertet. Als Referenzverbindungen wurden MnCl2, VA, Cisplatin (CDDP) und 1,10-Phenanthrolin (P) verwendet. Die halbmaximalen Hemmkonzentrationen (IC50) nach 72 Stunden sind in Tabelle 1 aufgeführt. MnPC und MnPVA zeigten eine starke antiproliferative Aktivität gegenüber allen getesteten Krebszelllinien, insbesondere gegenüber MDA-MB-231 und PANC-1 Zellen, die gegenüber CDDP unempfindlich sind und eine etwa 8-- bzw. 11--mal höhere Aktivität aufweisen. Die antiproliferative Aktivität von MnPC und MnPVA gegen HepG2 und 4T1 ähnelt der von CDDP. Interessanterweise zeigten sowohl MnPC als auch MnPVA eine verringerte Toxizität gegenüber HK-2-Zellen, wobei die IC50-Werte etwas höher waren als die von CDDP. Im Gegensatz dazu waren MnCl2, VA und P in diesen Zelllinien nahezu ungiftig, was mit der Literatur übereinstimmt.13,36 Gemäß diesen Ergebnissen konzentrierten sich die folgenden Untersuchungen auf die Wirkung von MnPC und MnPVA auf MDA-MB -231 Zellen.

Zellaufnahme und DNA-Schädigung

Die Anreicherung der Komplexe in MDA-MB-231-Zellen in Bezug auf Mn wurde durch 24-stündige ICP-MS-Co-Inkubation gemessen. Wie in Abb. 2A gezeigt, folgt die Akkumulation der Reihenfolge MnPVA > MnPC > MnCl2 und steht im Einklang mit ihrer antiproliferativen Aktivität. Wir haben außerdem das DNA-gebundene Mn in MDA-MB-231-Zellen durch ICP-MS bestimmt. Wie in Abb. 2B gezeigt, zeigten MnPC und MnPVA möglicherweise aufgrund ihrer höheren zellulären Aufnahme eine größere DNA-Bindungsfähigkeit als MnCl2. Phosphoryliertes Histon g-H2AX ist ein empfindlicher Marker für DNA-Doppelstrangbrüche (DSBs).47 Um den durch die Mn-Komplexe verursachten DNA-Schaden zu bewerten, haben wir die Expression von gH2AX durch Immunblotting nachgewiesen. Wie in Abb. 2C gezeigt, erhöhten MnPC und MnPVA die Expression von g-H2AX in MDA-MB-231-Zellen nach 24 Stunden. Es ist bekannt, dass Metallkomplexe von P wirksame DNA-Interkalatoren sind;48,49 P allein verursachte jedoch kaum DNA-Schäden (Abb. S4†). Die Expression von g-H2AX in Tumorgeweben von 4T1-tumortragenden Mäusen wurde auch durch Immunimmunisierung nach einer ER-Behandlung mit jeder Verbindung (1,3 mg Mn pro kg) einmal alle 2 Tage über einen Zeitraum von 16 Tagen untersucht. MnPC und MnPVA schädigten effektiv die DNA im Tumorgewebe, während MnCl2 und PBS g-H2AX kaum beeinflussten (Abb. S5†). Die von MDA-MB- 231-Zellen in den Kulturmediumüberstand freigesetzte dsDNA wurde unter Verwendung eines ELISA-Kits nach Behandlung mit den Mn-Komplexen bestimmt. Wie in Abb. 2D dargestellt, war der dsDNA-Gehalt im MnPC- oder MnPVA-behandelten Zellkulturmedium offensichtlich höher als in anderen Gruppen. Die Ergebnisse legen nahe, dass MnPC und MnPVA die Instabilität der genomischen DNA und den Spiegel der zytosolischen DNA erhöhen können. Die Art des DNA-Schadens wurde zunächst durch Messung der Fluoreszenzänderungen eines Kalbsthymus-DNA-Ethidiumbromid (EB)-Systems untersucht. EB ist ein Interkalator, der bei Bindung an DNA zu einem signifikanten Anstieg der Fluoreszenz führt, während die Fluoreszenz abnimmt, wenn er verdrängt wird.50 MnPC und MnPVA verringerten die Fluoreszenzintensität moderat (Abb. S6†), was darauf hindeutet, dass diese Komplexe interkalieren könnten aufgrund der planaren Struktur von P in die DNA-Furchen eindringen, um das gebundene EB zu ersetzen. Allerdings handelt es sich bei der Wechselwirkung nicht um eine robuste kovalente Bindung. Einige Mn-Komplexe könnten intrazelluläre reaktive Sauerstoffspezies (ROS) erzeugen und oxidativen Stress induzieren,51 und wir haben daher die ROS in MDA-MB-231-Zellen durch konfokale Bildgebung unter Verwendung von 2′,7′-Dichlor-fluoresceindiacetat nachgewiesen ( DCFH-DA) als ROS-Fluoreszenzsonde nach 18-stündiger Exposition gegenüber dem Mn-Komplex. Wie in Abb. 3 gezeigt, verstärkten MnPC und MnPVA die intrazelluläre ROS-Fluoreszenz im Vergleich zur Kontrolle oder MnCl2, insbesondere MnPVA, was darauf hindeutet, dass sie oxidative Schäden an der zellulären DNA verursachen können. Die Schädigung der DNA trägt nicht nur zur Abtötung von Krebszellen bei, sondern stimuliert auch die Antitumorimmunität durch Aktivierung des cGAS-STING-Signalwegs.14,52

Abb. 2 Zellaufnahme (A) und DNA-gebundenes Mn (B) bestimmt durch ICPMS, Expression des DNA-Schadensmarkers g-H2AX bestimmt durch Western Blot (C) und extrazelluläre dsDNA bestimmt durch Verwendung des ELISA-Kits (D) danach MDA-MB-231-Zellen wurden 24 Stunden lang mit MnCl2, MnPC, MnPVA und VA (6 mM) behandelt.

Stillstand des Zellzyklus und Apoptose

Die zelluläre DNA-Schadensreaktion (DDR) ist mit der Signalübertragung verbunden, die die Checkpoint-Erfassung des Zellzyklus steuert.53 Der Einfluss von Mn-Komplexen auf den Zellzyklus von MDA-MB-231-Zellen wurde mittels Durchflusszytometrie analysiert. Wie in Abb. 4A gezeigt, erhöhten MnPC und MnPVA den Stillstand der G1-Phase leicht, während sie im Vergleich zur Kontrolle und MnCl2 einen vollständigen Zusammenbruch der G2-Phase verursachten. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der durch MnPC und MnPVA verursachte DNA-Schaden das spätere Stadium der DNA-Synthese ernsthaft blockiert. Daher unterscheidet sich der antiproliferative Mechanismus von MnPC und MnPVA von dem von MnCl2. Der Todesmodus von MDA-MB-231-Zellen wurde durch Flusszytometrie nach 72-stündiger Behandlung mit den Komplexen und Färbung mit Annexin V-FITC und Propidiumiodid (PI) untersucht. Wie in Abb. 4B und S7† gezeigt, erreichte die durch MnPC und MnPVA induzierte Apoptoserate (früh + spät) im Vergleich zur Kontrolle und MnCl2 84,0 % bzw. 87,4 %. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass MnPC und MnPVA über eine starke proapoptotische Fähigkeit verfügen, die eng mit ihrer Antitumoraktivität korreliert.

Vorteile von Cistanche-Ergänzungsmitteln – Erhöhung der Immunität

Mitochondriales Membranpotential

Mitochondrien spielen eine zentrale Rolle bei der angeborenen Immunität, und mitochondriale DNA (mtDNA) gilt als Agonist des angeborenen Immunsystems.54 Es wurde berichtet, dass sowohl zytosolische DNA als auch mtDNA an Mustererkennungsrezeptoren banden und den cGAS-STING-Signalweg auslösten. 55 Um die mögliche mtDNA-Freisetzung aus Mitochondrien in Gegenwart von MnPC und MnPVA zu untersuchen, überprüften wir die Integrität der Mitochondrienmembran durch konfokale Bildgebung mit JC-1 als Fluoreszenzsonde, die Aggregate bildet und rote Fluoreszenz in zeigt normale Mitochondrien mit einem hohen DJm, während es in geschädigten Mitochondrien mit niedrigem DJm als Monomer vorliegt und grüne Fluoreszenz abgibt. 56 Wie in Abb. 5 gezeigt, reduzierten MnPC und MnPVA die Intensität der roten Fluoreszenz in mit JC-1 gefärbten MDA-MB-231-Zellen erheblich. Das Fluoreszenzverhältnis „grün (G) zu rot (R)“ für MnPC- und MnPVA-behandelte Zellen beträgt 4,91 bzw. 5,66 und ist damit deutlich höher als das für die Kontrollzellen (2,35) und MnCl2--behandelte Zellen ( 1,75). Die Beobachtungen legen nahe, dass die Integrität der Mitochondrienmembran durch MnPC und MnPVA beschädigt wurde, was das Austreten von mtDNA in das Zytosol erleichtern und den cCAS-STING-Signalweg auslösen könnte.

Abb. 3 Fluoreszenzkonfokale Bildgebung von ROS, die durch die Mn-Komplexe (12 mM) in MDA-MB-231-Zellen nach 18-stündiger Inkubation und 30-minütiger Färbung mit DCFH-DA (10 mM) erzeugt werden.

Abb. 4 Stillstand des Zellzyklus von MDA-MB-231-Zellen nach 24-stündiger Inkubation mit verschiedenen Verbindungen (6 mM) (A) und apoptotische Analyse von MDA-MB-231-Zellen mittels Durchflusszytometrie nach der Inkubation mit verschiedenen Verbindungen (6 mM) für 72 h (B).

Aktivität und Expression von HDACs

HDAC-Inhibitoren sensibilisieren Krebszellen für DNA-schädigende Therapien, indem sie die Chromatinstruktur verändern und die DNA-Reparatur behindern.33,35 Als HDAC-Inhibitor der Klasse I zielt VA selektiv auf die Enzyme HDAC1 und HDAC2 ab und moduliert die Signalübertragung von DNA-Schäden, um die genomische Stabilität zu zerstören und den Tumor zu hemmen Proliferation in vivo. 31 Der Einbau von VA in MnPVA kann die Hemmung von HDAC und die Induktion von DDR effizienter verstärken. Daher haben wir die Wirkung von Mn-Komplexen auf die gesamte HDAC-Aktivität in MDA-MB-231-Zellen nach 48-stündiger Koinkubation bestimmt. Wie in Abb. 6A gezeigt, hemmte MnPVA die gesamte HDAC-Aktivität signifikant, wobei die Hemmaktivität etwa 1,5-mal höher war als die von VA. Wir haben die Expression von HDAC1/2-Proteinen in MDA-MB-231-Zellen durch Immunblotting weiter untersucht. Wie in Abb. 6B und C gezeigt, regulierte MnPVA offensichtlich die Expression von HDAC1 und HDAC2 im Vergleich zur Kontrolle herunter. Obwohl MnPC die HDAC-Aktivität hemmte, beeinflusste es kaum die Expression von HDAC1/2-Proteinen. Unerwarteterweise zeigte VA als bekannter HDAC-Inhibitor bei dieser Konzentration (6 mM) keine offensichtliche Hemmung von HADC1/2, was die wesentliche Rolle der Mn-Koordination bei der Intensivierung der Hemmung von VA auf HADC unterstreicht. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass MnPVA ein wirksamer Inhibitor von HDAC1/2 ist, der DDR fördern und den cGAS-STING-Weg auslösen und dadurch die Antitumorimmunität stimulieren würde. Wir haben außerdem die Expression von HDAC in Tumorgeweben von 4T1-tumortragenden Mäusen durch Immunfluoreszenz nach der Behandlung mit jeder Verbindung nachgewiesen. Wie in Abb. 6D gezeigt, verringerte MnPVA offensichtlich die Expression von HDAC1, während MnPC und MnCl2 HDAC1 nur geringfügig oder kaum beeinflussten.

Vorteile von Cistanche Tubulosa-Antitumor

Expression von PARP1 und apoptotischen Proteinen

PARPs spielen eine Schlüsselrolle bei der Reparatur von DNA-Läsionen. PARP-Inhibitoren verhindern die DNA-Reparatur, was zum Export von DNA-Fragmenten in das Zytosol führt und eine cGAS-vermittelte angeborene Immunantwort auslöst.42 Als Sensorprotein für DNA-Strangbrüche lokalisiert PARP1 an den Stellen von DNA-Schäden und dominiert die Reparatur DNA wird somit zu einem wichtigen Ziel für die Krebstherapie. Die Aktivierung von Caspasen, insbesondere Caspase-3, könnte Apoptose durch Spaltung von PARP1 einleiten, was als Kennzeichen der Apoptose gilt.38,57 Daher sind die Ausdrücke von Caspase-3, PARP1 und gespaltenem PARP1 in MDA-MB-231-Zellen wurden durch Western Blot untersucht. Wie in Abb. 7 gezeigt, regulierten MnPC und MnPVA die Expression von Caspase-3 und spalteten PARP1 im Vergleich zur Kontrolle und anderen Verbindungen deutlich hoch. Die Spaltung von PARP1 durch aktivierte Caspase-3 würde die DNA-bindende Domäne von der katalytischen Domäne trennen und dadurch die PARP-Aktivierung und die Reparatur von DNA-Läsionen verhindern. Darüber hinaus kann die Hemmung von PARP1 die Menge an tumorinfiltrierenden T-Lymphozyten erhöhen und angeborene Immunantworten regulieren. Eine DNA-Reparaturstörung kann globale DNA-Aberrationen auslösen, die Apoptose auslösen könnten. Proapoptotische Bax- und antiapoptotische Bcl-xL-Proteine ​​spielen eine zentrale Rolle bei der Apoptose.38 Daher haben wir ihre Expression in MDAMB-231-Zellen nach 48-stündiger Behandlung mit verschiedenen Verbindungen mittels Western Blot nachgewiesen. MnPC und MnPVA regulierten die Expression von Bax deutlich hoch und die Expression von Bcl-xL herunter. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass MnPC und MnPVA die Apoptose durch die Regulierung apoptotischer Proteine ​​als PARP1--bedingten Kaskadeneffekt fördern könnten. Obwohl VA die Apoptose von Tumorzellen induzieren kann, indem es die Expression von HDAC1/2 in hohen Dosen hemmt,58 hatte es unter dieser Bedingung keinen signifikanten Einfluss auf diese apoptotischen Proteine, was auf die Überlegenheit von Mn-Komplexen hinweist.

Abb. 5 Fluoreszenzbilder von MDA-MB-231-Zellen nach 36-stündiger Inkubation mit MnCl2, MnPC und MnPVA (6 mM) und Färbung mit der JC-1-Fluoreszenzsonde.

Aktivierung des cGAS-STING-Signalwegs

Es ist bekannt, dass der PARP1-Inhibitor eine cGAS-STING-Signalkaskadenreaktion in Krebszellen auslösen kann.40,59 cGAS ist ein angeborener Immunsensor, der eine vielfältige Reihe zytosolischer dsDNA erkennt, einschließlich DNA mit viralen, apoptotischen, exosomalen, mitochondrialen und Mikrokernen und Retroelement-Ursprünge.60,61 Die durch MnPC und MnPVA induzierte Anreicherung der zytosolischen DNA schuf günstige Umstände für die Aktivierung des cGAS-STING-Signalwegs, der anschließend nachgeschaltete Signalereignisse über die Rekrutierung und Aktivierung von TBK1 und IRF auslöste.12,59 Wir haben daher die Expression dieser Proteine ​​in MDA-MB-231-Zellen durch Immunblotting nach 24-stündiger Exposition gegenüber jeder Verbindung nachgewiesen. Wie in Abb. 8A gezeigt, erhöhten MnPC und MnPVA die Expression von cGAS, p-STING, p-TBK1 und p-IRF3 signifikant. Darüber hinaus untersuchten wir die Wirkung der Komplexe auf den cGAS-STING-Signalweg in humanen monozytären Leukämie-THP-1-Zellen durch Immunblotting. Wie in Abb. 8B gezeigt, induzierten MnPC und MnPVA eine signifikante Hochregulierung von cGAS, p-STING, p-TBK1 und p-IRF3, insbesondere MnPVA, was zeigt, dass sie den cGAS-STING-Signalweg aktivierten, der die angeborene Blockadeimmunität auslösen würde Tumoren entweichen und die adaptive Immunität stimulieren, ohne die THP-1-Zellen zu schädigen (Tabelle S3†). Im Gegensatz dazu erhöhte MnCl2 nur den p-STING- oder p-TBK1-Spiegel und beeinflusste die Expression von cGAS und p-IRF3 im Vergleich zur Kontrolle kaum, was möglicherweise daran liegt, dass es bei niedrigen Konzentrationen keine DNA-Schädigung und PARP1-Spaltung induzieren kann und ist daher nicht in der Lage, nachgeschaltete Signalereignisse wie die Aktivierung von p-IRF3 auszulösen. Basierend auf diesen Ergebnissen schließen wir, dass MnPC und MnPVA nukleare und mitochondriale DNA-Schäden in Tumorzellen verursachten und die DNA-Fragmente in das Zytoplasma freisetzten, was dann den cGAS-STING-Signalweg aktivierte. Das aktivierte cGAS-STING könnte Seneszenz- und Apoptose-Signalwege in Krebszellen direkt aktivieren,62 was zu einer bidirektionalen Antitumor-Immunantwort führt. Dennoch wurde die Expression von STING, TBK1 und IRF-3 in MDA-MB-231- und THP-1-Zellen kaum beeinflusst (Abb. S8†).

Abb. 6 (A) HDAC-Aktivität, (B) Expression von HDAC1/2-Proteinen und (C) der entsprechende Proteingehalt relativ zu GAPDH in MDA-MB-231-Zellen nach Inkubation mit jeder Verbindung (6 mM) für 48 h, bestimmt mit dem ELISA-Kit bzw. Western Blot; (D) Immunfluoreszenzbilder der HDAC1-Expression im 4T1-Tumorgewebe einer Maus nach Behandlung mit jeder Verbindung (1,3 mg Mn pro kg) einmal alle 2 Tage für 16 Tage. *p < 0.05, **p < 0.01 und ***p < 0,001.

Interferone und proinflammatorische Zytokine

Die Aktivierung von TBK1 und IRF3 könnte die Expression und Sekretion von IFNs und proinflammatorischen Zytokinen wie IFN-b, TFN-a und IL-6 induzieren.59,63 Somit wird das von THP{ {8}}-Zellen und das von MDAMB-231-Zellen freigesetzte IFN-b, TNF-a und IL-6 wurden durch ELISA-Assay nach 24-stündiger Inkubation mit verschiedenen Verbindungen gemessen. Wie in Abb. 9 gezeigt, steigerten MnPC und MnPVA die Sekretion von IFN-I im Vergleich zur Kontrolle, MnCl2 und VA, dramatisch. Gleichzeitig lösten sie auch die Sekretion von IFN-b und TNF-a aus. Der IL-6-Spiegel war jedoch nur mäßig erhöht. IFN-I (IFN-a und IFN-b) spielt mehrere immunstimulierende Rollen bei der Antitumorimmunität, wie z. B. die Förderung der Reifung und Antigenpräsentation von DCs und die Kreuzprimierung tumorspezifischer T-Zellen, um Tumorzellen abzutöten, indem es die angeborene und adaptive Immunität verbindet.13 TNF -a ist an der durch zyklisches Dinukleotid (CDN) vermittelten akuten Krebsnekrose und der Anpassung des Immunsystems beteiligt.59 Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass MnPC und MnPVA Antitumor-Immunreaktionen stimulieren könnten und legen nahe, dass sie die Arzneimittelresistenz von Tumoren überwinden können ein chemoimmuntherapeutischer Mechanismus.

Reifung von Knochenmarkszellen (BMDCs)

BMDCs stellen heterogene Zellen myeloischen Ursprungs dar, die aus myeloischen Vorläufern und unreifen Makrophagen, Granulozyten und dendritischen Zellen (DCs) bestehen; Sie sind an der Immunantwort beteiligt, indem sie die T-Zell-Aktivierung und die Aktivierung tumorassoziierter Makrophagen (TAM) unterdrücken.64 Als wichtigste antigenpräsentierende Zellen (APCs) fungieren DCs als Brücke für die Kommunikation zwischen dem angeborenen und adaptiven Immunsystem. 22

Abb. 7 Expression von DNA-Reparatur- und Apoptose-bezogenen Proteinen in MDA-MB-231-Zellen nach 48-stündiger Exposition gegenüber verschiedenen Verbindungen (6 mM) und der entsprechende Proteingehalt relativ zu a-Tubulin. *p < 0.{{10}}5, **p < 0,01 und ***p < 0,001.

Abb. 8 Expression von Proteinen, die am cGAS-STING-Weg beteiligt sind, bestimmt durch Western Blot, nachdem MDA-MB-231 (A) und THP-1 (B)-Zellen mit 6 und 3 mM verschiedener Verbindungen behandelt wurden für jeweils 24 Stunden und der entsprechende Proteingehalt relativ zu GAPDH. *p < 0.{{10}}5, **p < 0,01 und ***p < 0,001.

Abb. 9 Sekretion von (A) IFN-I in THP-1-Zellen, (B) IFN-b, (C) IL-6 und (D) TNF-a in MDA-MB{{ 7}} Zellen nach 24-stündiger Behandlung mit verschiedenen Verbindungen (6 mM). Die Daten werden als Mittelwert ± SD (n {{10}}) angezeigt. *p < 0.05, **p < 0,01 und ***p < 0,001.

Reife und aktivierte DCs können T-Lymphozyten ein spezifisches Antigen präsentieren und eine adaptive Reaktion gegen Tumore auslösen.65 Um zu testen, ob der MnPC- und MnPVA-aktivierte cGAS-STING-Weg die Reifung von BMDCs induzieren kann, haben wir die Oberflächenmarker auf BMDCs getestet Durchflusszytometrie nach Behandlung mit dem Überstand von MDA-MB-231-Zellen, die 24 Stunden lang mit verschiedenen Verbindungen inkubiert wurden. Wie in Abb. 10A gezeigt, erhöhten MnPC und MnPVA im Vergleich zur Kontrolle die Koexpression der Reifungsmarker CD86 und CD80 deutlich und erreichten 36,62 % bzw. 43,15 %. Allerdings übertraf MnCl2 den der Kontrolle nur mäßig. Darüber hinaus wird der Haupthistokompatibilitätskomplex der Klasse II (MHC-II) konstitutiv von APCs exprimiert, die T-Zellen antigene Peptide präsentieren. Dadurch werden adaptive Immunantworten initiiert, aufrechterhalten und reguliert.8 Wie in Abb. 10B und C gezeigt, erhöhten MnPC und MnPVA die Expression von MHC-II auf etwa das 1,{21}fache der Kontrolle . Die Daten deuten darauf hin, dass diese Komplexe die Reifung von BMDCs stark induzieren, was möglicherweise die Immunantwort zytotoxischer T-Lymphozyten auslöst.

Abb. 10 (A) Koexpression von CD86 und CD80, (B) quantitative Analysen von CD11c+CD86+CD80+ in BMDCs, (C) Expression von MHC-II auf der Oberfläche von BMDCs und (D) mittlere Intensität von MHC-II, bestimmt durch Durchflusszytometrie nach Behandlung mit dem Überstand von MDA-MB-231-Zellen, die 24 Stunden lang mit verschiedenen Verbindungen (6 mM) inkubiert wurden.

Co-Kultur von Krebszellen mit PBMCs

Um die immunmodulatorischen Wirkungen der Komplexe weiter zu bewerten, wurde die Lebensfähigkeit von MDA-MB-231-Zellen in Gegenwart von arzneimittelaktivierten humanen mononukleären Zellen des peripheren Blutes (PBMCs) durch den MTT-Assay gemäß einer Literaturmethode bewertet.66 Als Kontrollen wurden Krebszellen oder Krebszellen mit PBMCs eingesetzt. Wie in Abb. 11 gezeigt, unterdrückten MnPC und MnPVA in Abwesenheit von PBMCs die Zelllebensfähigkeit auf 64,98 % bzw. 62,02 %. Die Kokultur der Zellen mit PBMCs ohne Mn-Komplex zeigte nur eine basale Zytotoxizität mit einer mittleren Zelllebensfähigkeit von 81,49 %. Allerdings unterdrückten MnPC und MnPVA in Gegenwart von PBMCs die Lebensfähigkeit der Zellen auf 38,19 % bzw. 36,98 %. Bei dieser Konzentration (6 mM) sind die meisten PBMCs noch am Leben (Abb. S9†). Die Ergebnisse zeigen, dass MnPC und MnPVA die Immunantwort von PBMCs aktivieren können, um zytotoxische Wirkungen auf MDA-MB-231-Zellen auszuüben und somit einen signifikanten synergistischen Effekt gegen die Krebszellen zu zeigen.

Akute Toxizität und In-vivo-Antikrebsaktivität

Die akute Toxizität der MnII-Komplexe wurde an weiblichen Balb/c-Mäusen untersucht. Die mittlere tödliche Dosis (LD50) und Körpergewichtsveränderungen nach intravenöser Injektion jedes Komplexes wurden bestimmt. Die LD50 von MnPC und MnPVA betrug 16,{56}}8 ± 2,16 bzw. 25,16 ± 3,19 mg kg−1 (Abb. S10†), was viel höher ist von CDDP (4,{{60}}6 ± 1,02 mg kg−1).67 Bei den mit MnPC und MnPVA behandelten Mäusen wurden keine signifikanten Veränderungen des Körpergewichts beobachtet. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass MnPC und MnPVA für Säugetiere wenig toxisch sind. Interessanterweise verringerte die Bindung von VA an den Mn-Komplex die allgemeine Toxizität oder erhöhte die Biokompatibilität. Darüber hinaus wurden Mausmodelle mit 4T1-Brustkrebs entwickelt, um die Antikrebsaktivität von MnPC und MnPVA in vivo zu bewerten. Wie in Abb. 12 gezeigt, zeigten MnPC und MnPVA nach 16-tägiger Behandlung der Mäuse mit PBS, MnCl2, MnPC und MnPVA (1,3 mg Mn pro kg) eine wirksamere Hemmung des Tumorwachstums als MnCl2. Am 16. Tag verringerte sich das durchschnittliche Tumorvolumen (A, B) auf 554,78 ± 43,76 bzw. 348,01 ± 39,61 mm3 für die mit MnPC und MnPVA behandelten Mäuse, während das für die mit PBS und MnCl behandelten Mäuse2- behandelten Mäusen betrug 1182,01 ± 95,87 bzw. 784 ± 64,93 mm3. Das durchschnittliche Tumorgewicht (C) betrug 1,41 ± 0,13, 0,95 ± 0,19, 0,82 ± 0,19 bzw. 0,59 ± 0,1 g für die mit PBS, MnCl2-, MnPC und MnPVA behandelten Mäuse. Offensichtlich war die tumorhemmende Wirkung von MnPVA der von MnPC und MnCl2 überlegen, was möglicherweise auf die wirksame Hemmung der Expression von HDACs durch MnPVA zurückzuführen ist. Darüber hinaus wurden keine offensichtlichen pathologischen Anomalien oder Läsionen des Körpergewichts (D), der Überlebensrate und der groben Organanatomie beobachtet (Abb. S11†). Diese Ergebnisse legen nahe, dass die MnII-Komplexe vielversprechende Arzneimittelkandidaten für die Krebstherapie sind.

Abb. 11 Durchschnittliche Lebensfähigkeit (%) von MDA-MB-231-Zellen nach 48-stündiger Co-Inkubation mit verbindungsaktivierten PBMCs (6 mM). Die Daten werden als Mittelwert ± SD (n=3) angezeigt. **p < 0.01 und ***p < 0,001.

In-vivo-Antikrebs-Immunantwort

Die immunstimulierende Fähigkeit der MnII-Komplexe in vivo wurde an Balb/c-Mäusen getestet, die 4T1-Tumoren trugen. Der Status von Immunzellen im Tumor, in der Milz und in den tumordrainierenden Lymphknoten (LNs) wurde durch Flusszytometrie analysiert.21 CD8+-T-Zellen sind für die Eindämmung der Krebsentstehung und des bösartigen Fortschreitens im Immunsystem unerlässlich. und die Induktion zytotoxischer T-Lymphozyten (CTLs) erfordert die Aktivierung unreifer DCs zu reifen,8,9 die als CD11c+ CD80+ CD86+-Zellen bezeichnet wurden.68 Wie in Abb. 13A und B gezeigt Bei den mit MnPVA behandelten Mäusen war der Prozentsatz reifer DCs, der durch die Expression der costimulatorischen Rezeptoren CD80+ und CD86+ (Lit. 69) angezeigt wird, bei LNs höher (45,59 %). behandelt mit PBS, MnCl2 bzw. MnPC. Makrophagen sind integrale Bestandteile des Immunsystems und modulieren die Mikroumgebung des Tumors.70 Entsprechend ihrer Funktion können Makrophagen in die phänotypischen Aktivierungszustände tumorizides M1 und protumorales M2 eingeteilt werden.71 M1-Makrophagen sind durch TNF-a und IL markiert.-12 , CD80, CD86 und die direkte Abtötung von Tumorzellen70, während M2--ähnliche TAMs durch eine hohe Expression des Makrophagen-Mannose-Rezeptors 1 (MMR oder CD206) und die Förderung des Tumorzellwachstums gekennzeichnet sind sowie eine starke immunsuppressive Aktivität aufweisen. Es ist bekannt, dass Inhibitoren von HDACs bewegungsfördernde Verschiebungen der Makrophagenpolarisierung verstärken und den M1-Phänotyp verstärken können, zusätzlich zur Verhinderung der DNA-Reparatur.72 Daher haben wir die Polarisation von Makrophagen in der Milz und im Tumor mittels Durchflusszytometrie nachgewiesen nach der Behandlung mit den Mn-Komplexen. Wie in Abb. 13C–E und S12A–C gezeigt,† wurde der durch CD206+ markierte M2-Phänotyp deutlich unterdrückt und der durch CD86+ markierte M1-Phänotyp war bei den mit MnPVA behandelten Mäusen deutlich erhöht. Die Ergebnisse zeigen, dass MnPVA effektiv die Polarisation von Makrophagen vom M2- zum M1-Phänotyp induzierte. MnCl2 und MnPC erhöhten ebenfalls die Expression von CD86, beeinflussten CD206 jedoch im Vergleich zu PBS nur geringfügig. In der Zwischenzeit wurden IFN-b, IL-6 und TNF-a, die von reifen DCs und Makrophagen sekretiert wurden, mittels ELISA gemessen. Wie in Abb. 13F und G gezeigt, erhöhte MnPVA die IFN-b- und TNF-a-Spiegel wirksamer als PBS, MnCl2 und MnPC, was T-Zellen dazu veranlassen könnte, Tumorzellen abzutöten. Es wurde jedoch keine signifikante Änderung der IL-6 beobachtet (Abb. S13†).

Abb. 12 Therapeutische Wirkung von MnPC, MnPVA und MnCl2 auf 4T1-tumortragende Mäuse unter Verwendung von PBS als Kontrolle. (A) Bilder von herausgeschnittenen Tumoren, (B) Tumorvolumen, (C) Tumorgewicht und (D) Körpergewicht der Mäuse nach der Behandlung mit PBS, MnCl2, MnPC bzw. MnPVA bei 1,3 mg Mn pro kg einmal alle 2 Tage für 16 Tage. **p < {{10}}.01 und ***p < 0.001.

Abb. 13 Reife DCs (CD80+CD86+ gesteuert auf CD11c+) und quantitative Analysen an Tumor-drainierenden Lymphknoten (A und B), der Polarisation von Makrophagen (CD206+CD{ {7}} gesteuert auf CD11b+) im 4T1-Tumorgewebe einer Maus (C–E), bestimmt durch Durchflusszytometrie und ELISA-Analysen von IFN-b (F) und TNF-a (G) im Serum von Mäusen nach Behandlung mit jede Verbindung (1,3 mg Mn pro kg) einmal alle 2 Tage für 16 Tage. Die Daten werden als Mittelwert ± SD (n=3) dargestellt. *P < 0.05; **P < 0.01; ***P < 0,001.

Bei Aktivierung des cGAS-STING-Signalwegs in DCs und Makrophagen durch MnPC und MnPVA könnten die sekretierten IFNs-I und proinamatorischen Zytokine die zytotoxischen Lymphozyten anregen.59 Daher haben wir die Aktivierung zytotoxischer T-Zellen (CD8+) weiter untersucht. ) und Helfer-T-Zellen (CD4+ ) in Tumor- bzw. Milzgeweben. Wie in Abb. 14A und S12D–F† gezeigt, wurden die CD8+-T-Zellen (blaues Quadrat) in Tumoren bei den mit MnPVA behandelten Mäusen effektiv aktiviert (9,18 %) im Vergleich zu denen, die mit PBS behandelt wurden (3,53 %). ), MnCl2 (4,48 %) und MnPC (6,05 %); CD4+-T-Zellen (rotes Quadrat) wurden ebenfalls leicht aktiviert und die Ergebnisse waren entgegengesetzt zu denen in der Milz nach der Behandlung mit den Komplexen. Abb. 14B zeigt, dass die Häufigkeit aktivierter (CD69+) tumorinfiltrierender CD8+-T-Zellen dramatisch erhöht war. Alle diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass MnPVA aufgrund der Aktivierung des cGAS-STING-Signalwegs in vivo starke Immunantworten stimulieren konnte.

Abb. 14 CD8+ (blaues Quadrat) und CD4+ T-Zellen (rotes Quadrat) (A) und Prozentsätze der CD69+-Untergruppe unter CD8+ T-Zellen ( B) im 4T1-Tumorgewebe einer Maus nach Behandlung mit jeder Verbindung (1,3 mg Mn pro kg) einmal alle 2 Tage für 16 Tage, bestimmt durch Durchflusszytometrie.

Wirkmechanismus

Es wurde eine Wirkung für die Mn-Komplexe vorgeschlagen, wie in Abb. 15 gezeigt. In Tumorzellen schädigten MnPC oder MnPVA die nukleare und/oder mitochondriale DNA, was zu einer Hochregulierung von g-H2AX führte; Gleichzeitig hemmte der Komplex die Aktivität von HDAC1/2 und PARP1, wodurch die DNA-Reparaturfähigkeit beeinträchtigt und der DNA-Schaden verstärkt wurde. Die angesammelten DNA-Fragmente wurden vom Zellkern und/oder den Mitochondrien ins Zytoplasma freigesetzt und von cGAS erkannt, um das STING zu aktivieren. Das STING wiederum stimulierte die Phosphorylierung von TBK1 und IRF3 und die Translokation in den Zellkern, wodurch die Produktion von IFNs, IL-6 und TNF-a induziert wurde. Diese IFNs und proinamatorischen Zytokine wurden dann vom Zellkern in das Zytosol und weiter in die Tumormikroumgebung abgesondert, wo sie die Reifung und Antigenpräsentation von DCs und Makrophagen förderten und zytotoxische T-Zellen weiter aktivierten, um Krebszellen abzutöten. Ähnliche Ereignisse traten auch in Immunzellen wie Makrophagen auf und der cGAS-STING-TBK1-Signalweg wurde aktiviert. Die Aktivierung des cGAS-STING-Signalwegs löste angeborene Immunantworten und eine wechselseitige Kommunikation zwischen Tumorzellen und benachbarten Immunzellen aus, um die abtötende Wirkung auf Tumore zu verstärken.21 Folglich zeigten die Mn-Komplexe aufgrund der Synergie zwischen Chemotherapie und Immuntherapie eine starke Antitumoraktivität . Die meisten dieser Prozesse wurden in vitro oder in vivo nachgewiesen.

Abb. 15 Vorgeschlagener Wirkmechanismus für Mangankomplexe.

Abschluss

Zunehmende Beweise zeigen, dass viele Metallkomplexe sowohl mit Tumor- als auch mit Immunzellen interagieren, um immunsuppressive Mikroumgebungen umzugestalten und darüber hinaus eine direkte zytotoxische Wirkung auf Tumorzellen auszuüben.73 In dieser Studie stellen wir zwei MnII-Komplexe MnPC und MnPVA als potenzielle Chemo-Immuntherapeutika zur Eindämmung von Krebs durch Stimulierung vor angeborene Immunantworten sowie das Aufbrechen von DNA-Doppelsträngen. Diese multifunktionalen Komplexe töten Krebszellen nicht nur durch die Schädigung der DNA, sondern auch durch die Reaktivierung der ruhenden Immunantworten. Erstens wirken sie als DNA-Brecher, induzieren oxidative DNA-Schäden und produzieren DNA-Fragmente. Zweitens wirken sie als Inhibitoren von HDACs und PARP1, verhindern die Reparatur von DNA-Schäden und verstärken DNA-Läsionen. Drittens wirken sie als Agonisten des cGAS-STING-Signalwegs, induzieren die Sekretion von IFNs und proinflammatorischen Zytokinen, um die Reifung von DCs und Makrophagen zu fördern, und stimulieren darüber hinaus tumorspezifische T-Zellen, Tumorzellen abzutöten.

Cistanche tubulosa – verbessert das Immunsystem

Klicken Sie hier, um die Produkte von Cistanche Enhance Immunity anzusehen

【Fragen Sie nach mehr】 E-Mail:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

Alles in allem aktivierten MnPC und MnPVA effektiv den cGAS-STING-Weg und hemmten das Wachstum von Krebszellen in vitro und in vivo. Durch die Bindung von VA an den MnII-Komplex wurde dessen Hemmung auf HDACs dramatisch verstärkt und die antiproliferative Aktivität des Komplexes gestärkt, und die Bildung von Mn-Komplexen sorgt für eine deutliche Steigerung der antiproliferativen Aktivität von MnCl2 und 1,{3}}Phenanthrolin. Seit Jiang et al.  berichtete erstmals über die stimulierende Aktivität von Mn2+ auf den cGAS-STING-Weg,12 eine solche Eigenschaft wurde in Mn-Komplexen nicht entdeckt. Diese Studie zeigt, dass die stimulierende Fähigkeit von MnPC und MnPVA auf den cGAS-STING-Weg viel höher ist als die von MnCl2 oder Mn2+ sowohl in Tumor- als auch in Immunzellen, da sie mehr DNA-Fragmente im Zytoplasma induzierten, um das cGAS zu aktivieren -STING-Weg. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass wirksamere cGAS-STING-Agonisten durch die Konstruktion von MnII-Komplexen mit DNA-schädigenden oder DNA-Reparatur-blockierenden Liganden erhalten werden könnten.

Verweise

1 SL Shiao, AP Ganesan, HS Rugo und LM Coussens, Genes Dev., 2011, 25, 2559–2572.

2 A. Ribas und JD Wolchok, Science, 2018, 359, 1350–1355.

3 P. Sharma und JP Allison, Science, 2015, 348, 56–61.

4 M. Yi, D. Jiao, H. Xu, Q. Liu, X. Han und K. Wu, Mol. Krebs, 2018, 17, 129.

5 O. Hemminki, JM Dos Santos und A. Hemminki, J. Hematol. Oncol., 2020, 13, 84. 6 S. Yu, A. Li, Q. Liu, T. Li, X. Han und K. Wu, J. Hematol. Oncol., 2017, 10, 78.

7 P. Sharma, S. Hu-Lieskovan, JA Wargo und A. Ribas, Cell, 2017, 168, 707–723.

8 A. Li, M. Yi, S. Qin, Y. Song, Q. Chu und K. Wu, J. Hematol. Oncol., 2019, 12, 35.

9 A. Saeed, X. Ruan, J. Su und S. Ouyang, Adv. Sci., 2020, 7, 1902599.

10 LL van der Woude, MAJ Gorris, CG Figdor und IJM de Vries, Trends Cancer, 2017, 3, 797–808.

11 DS Chen und I. Mellman, Nature, 2017, 541, 321–330.

12 C. Wang, Y. Guan, M. Lv, R. Zhang, Z. Guo, X. Wei, X. Du, J. Yang, T. Li, Y. Wan, X. Su, X. Huang und Z . Jiang, Immunity, 2018, 48, 675–687.

13 Y. Song, Y. Liu, HY Teo, ZB Hana, Y. Mei, Y. Zhu, YL Chua, M. Lv, Z. Jiang und H. Liu, Cell. Mol. Immunol., 2021, 18, 1571–1574.

14 Q. Chen, L. Sun und ZJ Chen, Nat. Immunol., 2016, 17, 1142–1149.

15 F. McNab, K. Mayer-Barber, A. Sher, A. Wack und A. O'Garra, Nat. Rev. Immunol., 2015, 15, 87–103.

16 H. Liu, H. Zhang, X. Wu, D. Ma, J. Wu, L. Wang, F. Liu, D. Yan, C. Chen, Z. Mao und B. Ge, Nature, 2018, 563 , 131– 136.

17 BS Pan, SA Perera, JA Piesvaux, H. Woo, DF Wyss, S. Xu, DJ Bennett und GH Addona, Science, 2020, 369, 935.

18 RD Luteijn, SA Zaver, BG Gowen, SK Wyman, NE Garelis, L. Onia, SM McWhirter, GE Katibah, JE Corn, JJ Woodward und DH Raulet, Nature, 2019, 573, 434–438.

19 L. Hou, C. Tian, ​​Y. Yan, L. Zhang, H. Zhang und Z. Zhang, ACS Nano, 2020, 14, 3927–3940.

20 M. Gao, YQ Xie, K. Lei, Y. Zhao, A. Kurum, S. Van Herck, Y. Guo, X. Hu und L. Tang, Adv. Ther., 2021, 4, 2100065.

21 Q. Luo, Z. Duan, X. Li, L. Gu, L. Ren, H. Zhu, X. Tian, ​​R. Chen, H. Zhang, Q. Gong, Z. Gu und K. Luo, Adv . Funktion. Mater., 2021, 32, 2110408.

22 H. Tian, ​​G. Wang, W. Sang, L. Xie, Z. Zhang, W. Li, J. Yan, Y. Tian, ​​J. Li, B. Li und Y. Dai, Nano Today, 2022, 43, 101405.

23 C. Wang, Z. Sun, C. Zhao, Z. Zhang, H. Wang, Y. Liu, Y. Guo, B. Zhang, L. Gu, Y. Yu, Y. Hu und J. Wu, J . Controlled Release, 2021, 331, 480–490.

24 H. Haase, Immunity, 2018, 48, 616–618.

25 KJ Horning, SW Caito, KG Tipps, AB Bowman und M. Aschner, Annu. Rev. Nutr., 2015, 35, 71–108.

26 X. Sun, Y. Zhang, J. Li, KS Park, K. Han, X. Zhou, Y. Xu, J. Nam, J. Xu, X. Shi, L. Wei, YL Lei und JJ Moon, Nat. Nanotechnologie, 2021, 16, 1260–1270.

27 M. Lv, M. Chen, R. Zhang, W. Zhang, C. Wang, Y. Zhang, X. Wei, Y. Guan, YC Liu, Q. Mei, W. Han und Z. Jiang, Cell Res ., 2020, 30, 966–979.

28 SL O'Neal und W. Zheng, Curr. Umgebung. Health Rep., 2015, 2, 315–328.

29 E. Li, Nat. Rev. Genet., 2002, 3, 662–673.

30 M. Guo, Y. Peng, A. Gao, C. Du und JG Herman, Biomark. Res., 2019, 7, 23.

31 A. Duenas-Gonzalez, M. Candelaria, C. Perez-Plascencia, E. Perez-Cardenas, E. de la Cruz-Hernandez und LA Herrera, Cancer Treat. Rev., 2008, 34, 206–222.

32 HV Diyabalanage, ML Granda und JM Hooker, Cancer Lett., 2013, 329, 1–8.

33 T. Robert, F. Vanoli, I. Chiolo, G. Shubassi, KA Bernstein, OA Botrugno, D. Parazzoli, A. Oldani, S. Minucci und M. Foiani, Nature, 2011, 471, 74–79.

34 JH Lee, ML Choy, L. Ngo, SS Foster und PA Marks, Proc. Natl. Acad. Wissenschaft. USA, 2010, 107, 14639–14644.

35 KL Jin, JY Park, EJ Noh, KL Hoe, JH Lee, JH Kim und JH Nam, J. Gynecol. Oncol., 2010, 21, 262–268.

36 M. Gottlicher, S. Minucci, P. Zhu, A. Schimpf und S. Giavara, EMBO J., 2001, 20, 6968–6978.

37 JS Brown, B. O'Carrigan, SP Jackson und TA Yap, Cancer Discovery, 2017, 7, 20–37.

38 AN Weaver und ES Yang, vorne. Oncol., 2013, 3, 290.

39 FJ Bock und P. Chang, FEBS J., 2016, 283, 4017–4031.

40 S. Cerboni, N. Jeremiah, M. Gentili, U. Gehrmann, C. Conrad, S. Amigorena, F. Rieux-Laucat und N. Manel, J. Exp. Med., 2017, 214, 1769–1785.

41 C. Pantelidou, O. Sonzogni, M. De Oliveria Taveira, AK Mehta, AJL Guerriero, GM Wulf und GI Shapiro, Cancer Discovery, 2019, 9, 722–737.

42 J. Shen, W. Zhao, Z. Ju, L. Wang, Y. Peng, M. Labrie, TA Yap, GB Mills und G. Peng, Cancer Res., 2019, 79, 311–319.

43 NA Yusoh, H. Ahmad und MR Gill, ChemMedChem, 2020, 15, 2121–2135.

44 F. Mendes, M. Groessl, AA Nazarov, YO Tsybin, G. Sava, I. Santos, PJ Dyson und A. Casini, J. Med. Chem., 2011, 54, 2196–2206.

45 S. Abbas, F. Rashid, E. Ulker, S. Zaib, K. Ayub, S. Ullah, MA Nadeem, S. Yousuf, R. Ludwig, S. Ali und J. Iqbal, J. Biomol. Struktur. Dyn., 2021, 39, 1068–1081.

46 L. Tabrizi, P. McArdle, M. Ektefan und H. Chiniforoshan, Inorg. Chim. Acta, 2016, 439, 138–144.

47 H. Zhang, T. Yang, Y. Wang, Z. Wang, Z. Zhu, ZJ Guo und XY Wang, Dalton Trans., 2021, 50, 304–310.

48 R. Jastrza˛b, M. Nowak, M. Skroba´ nska, A. Toli´ nska, M. Zabiszak, M. Gabryel, L. Marciniak und MT Kaczmarek, Coord. Chem. Rev., 2019, 382, ​​145–159.

49 Y. Cheng, L. Lv, L. Zhang, Y. Tang und L. Zhang, J. Mol. Struct., 2021, 1228, 129745. 50 Z. Zhu, Z. Wang, C. Zhang, Y. Wang, H. Zhang, Z. Gan, ZJ Guo und XY Wang, Chem. Sci., 2019, 10, 3089–3095.

51 C. Slator, Z. Molphy, V. McKee und A. Kellett, Redox Biol., 2017, 12, 150–161.

52 TJ Hayman, M. Baro, T. MacNeil, C. Phoomak, TN Aung, T. Sandoval Schaefer, BA Burtness, DL Rimm und JN Contessa, Nat. Komm., 2021, 12, 2327.

53 RM Chabanon, M. Rouanne, CJ Lord, JC Soria, P. Pasero und S. Postel-Vinay, Nat. Rev. Cancer, 2021, 21, 701–717.

54 AP Wes und GS Shadel, Nat. Rev. Immunol., 2017, 17, 363– 375.

55 AP West, W. Khoury-Hanold, M. Staron, MC Tal, CM Pineda, SM Lang, M. Bestwick, BA Duguay, N. Raimundo, DA MacDuff, SM Kaech, JR Smiley, RE Means, A. Iwasaki und GS Shadel, Nature, 2015, 520, 553–557.

56 S. Jin, Y. Hao, Z. Zhu, N. Muhammad, Z. Zhang, K. Wang, Y. Guo, ZJ Guo und XY Wang, Inorg. Chem., 2018, 57, 11135–11145.

57 NJ Curtin und C. Szabo, Nat. Rev. Drug Discovery, 2020, 19, 711–736.

58 J. Chen, FM Ghazawi, W. Bakkar und Q. Li, Mol. Krebs, 2006, 5, 71.

59 SM Harding, JL Benci, J. Irianto, DE Discher, AJ Minn und RA Greenberg, Nature, 2017, 548, 466–470.

60 EJ Sayour und DA Mitchell, J. Immunol. Res., 2017, 17, 3145742.

61 BJ Francica, A. Ghasemzadeh, AL Desbien, D. Theodros, KE Sivick, AB Sharabi, ML Leong, SM McWhirter, TW Dubensky Jr, DM Pardoll und CG Drake, Cancer Immunol. Res., 2018, 6, 422–433.

62 C. Vanpouille-Box, S. Demaria, SC Formenti und L. Galluzzi, Cancer Cell, 2018, 34, 361–378.

63 SR Woo, MB Fuertes, L. Corrales, S. Spranger, MJ Furdyna, MY Leung, KA Fitzgerald, ML Alegre und TF Gajewski, Immunity, 2014, 41, 830–842.

64 C. Belli, D. Trapani, G. Viale, P. D'Amico, BA Duso, P. Della Vigna, F. Orsi und G. Curigliano, Cancer Treat. Rev., 2018, 65, 22–32.

65 BU Schraml, J. van Blijswijk, S. Zelenay, PG Whitney, A. Filby, SE Acton, NC Rogers, N. Moncaut, JJ Carvajal und C. Reis e Sousa, Cell, 2013, 154, 843–858.

66 AA van de Loosdrecht, E. Nennie, GJ Ossenkoppele, RHJ Beelen und MMAC Langenhuijsen, J. Immunol. Methoden, 1991, 141, 15–22.

67 S. Zhang, X. Zhong, H. Yuan, Y. Guo, D. Song, F. Qi, Z. Zhu, XY Wang und ZJ Guo, Chem. Sci., 2020, 11, 3829–3835.

68 Y. Li und E. Seto, Cold Spring Harbor Perspect. Med., 2016, 6, a026831.

69 C. Chen, Y. Tong, Y. Zheng, Y. Shi, Z. Chen, J. Li, X. Liu, D. Zhang und H. Yang, Small, 2021, 17, e2006970.

70 A. Mantovani, F. Marchesi, A. Malesci, L. Laghi und P. Allavena, Nat. Rev. Clin. Oncol., 2017, 14, 399–416.

71 B. Ruffell und LM Coussens, Cancer Cell, 2015, 27, 462–472.

72 W. He, N. Kapate, CW t. Shields und S. Mitragotri, Adv. Drug Delivery Rev., 2020, 17, 251–266.

73 B. Englinger, C. Pirker, P. Heffeter, A. Terenzi, CR Kowol, BK Keppler und W. Berger, Chem. Rev., 2019, 119, 1519–1624.