چکیده:

درمان گلیوما با ژن عامل خودکشی برپایه تیمیدین کیناز ویروس هرپس نوع 1 (HSV-TK) و پیش داروی ganciclovir (GCV) به دلیل کارایی پایین فرآیند ترانسداکشن و نداشتن اثرات مشهود در سلول های توموری در آزمایشان بالینی فاقد کارایی می باشد. اخیراً، سلول های بنیادی به عنوان ابزارهای تحویل سلولی ژن تبدیل کننده پیش دارو به عنوان راهکار درمانی جدیدی برای درمان گلیومای بدخیم ظهور کرده اند. در این مطالعه، ما به ارزیابی اثرات ضد گلیومایی روش ژن درمانی کشنده با استفاده از سلول های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان انسان که HSV-TK را بیان می کنند (MSCs-TK) در ترکیب با اسید والپرونیک (VPA) که می تواند بیان پروتئین های اتصالات فاصله دار (gap junction) را افزایش دهد و اثرات مشهود ژن درمانی کشنده را تقویت کند، پرداختیم. بیان HSV-TK در MSCها به روش RT-PCR تأیید و حساسیت MSCs-TK به GCV ارزیابی شد. در کشت های همزمان MSCs-TK و سلول های گلیومای U87، اثرات مشخصی تحت تأثیر دوزهای مختلف GCV مشاهده شد. VPA باعث القای بیان پروتئین های اتصالات فاصله دار مانند کانکسین (Cx) 43 و 26 در سلول های گلیوما شد و بنابراین اثرات مشهود را در آزمایش کشت همزمان افزایش داد. افزایش اثرات مشهود توسط یک مهارکننده اتصالات فاصله دار به نام 18-بتا-اسید گلیسیرتینیک مهار شد. علاوه براین، درمان ترکیبی با VPA و MSCs-TK باعث افزایش میزان آپوپتوز در سلول های گلیوما به واسطه فعال سازی کاسپازها می شد. آزمایشات کارایی در شرایط  in vivo نشان دادند که ترکیب درمان MSCs-TK و VPA به طور قابل توجهی رشد تومور را مهار کرده و طول عمر موش های دارای گلیوما را در مقایسه با گروه های تحت تنها یک نوع درمان افزایش می دهد. علاوه براین، رنگ آمیزی TUNEL نیز افزایش قابل توجه تعداد سلول های آپوپتوز شده در گروه تحت درمان ترکیبی در مقایسه با گروه های تک درمانی را نشان داد. در مجموع، این نتایج دلایل منطقی را برای طراحی پروتکل های آزمایشگاهی جدیدی برای افزایش اثرات کشندگی مشهود علیه گلیوماهای درون جمجمه ای را با استفاده از MSCs-TK و VPA فراهم می آورد.

Valproic acid enhances anti-tumor effect of mesenchymal stem cell mediated HSV-TK gene therapy in intracranial glioma.

Ryu CH, Park KY, Kim SM, Jeong CH, Woo JS, Hou Y, Jeun SS.

Source

Department of Biomedical Science, College of Medicine, The Catholic University of Korea, Seoul, Republic of Korea.

Abstract

Suicide gene therapy of glioma based on herpes simplex virus type I thymidine kinase (HSV-TK) and prodrug ganciclovir (GCV) suffers from the lack of efficacy in clinical trials, which is mostly due to low transduction efficacy and absence of bystander effect in tumor cells. Recently, stem cells as cellular delivery vehicles of prodrug converting gene has emerged as a new treatment strategy for malignant glioma. In this study, we evaluated the anti-glioma effect of suicide gene therapy using human bone marrow mesenchymal stem cells expressing HSV-TK (MSCs-TK) combined with valproic acid (VPA), which can upregulate the gap junction proteins and may enhance the bystander effect of suicide gene therapy. Expression of HSV-TK in MSCs was confirmed by RT-PCR analysis and the sensitivity of MSCs-TK to GCV was assessed. A bystander effect was observed in co-cultures of MSCs-TK and U87 glioma cells by GCV in a dose-dependent manner. VPA induced the expression of the gap junction proteins connexin (Cx) 43 and 26 in glioma cell and thereby enhanced the bystander effect in co-culture experiment. The enhanced bystander effect was inhibited by the gap junction inhibitor 18-β-glycyrrhetinic acid (18-GA). Moreover, the combined treatment with VPA and MSCs-TK synergistically enhanced apoptosis in glioma cells by caspase activation. In vivo efficacy experiments showed that combination treatment of MSCs-TK and VPA significantly inhibited tumor growth and prolonged the survival of glioma-bearing mice compared with single-treatment groups. In addition, TUNEL staining also demonstrated a significant increase in the number of apoptotic cells in the combination treated group compared with single-treatment groups. Taken together, these results provide the rational for designing novel experimental protocols to increase bystander killing effect against intracranial gliomas using MSCs-TK and VPA.