Abstract
Early p21 expression controls cells’ proliferation/senescence fate after chemotherapy.
Når kræft behandles med kemoterapi, kan de overlevende celler få en proliferativ eller senescent fænotype. Den cyklinafhængige kinaseinhibitor p21 anses normalt for at være en vigtig promotor for sidstnævnte.
Hsu og kolleger demonstrerede elegant in vitro, at den indledende ekspression af p21 efter kemoterapi eksponering kontrollerer nedstrøms celleskæbne efter DNA-skader induceret af 1-dags behandling med doxorubicin. De brugte en CRISPR-baseret p21-fluorescensmærkningsteknik, en cellecyklusfasedetektor, flere prober (for DNA-skader og celleproliferation) og billeddannelsesanalyser til at spore p21-dynamik og fænotype over tid på enkeltcelleniveau. Ved at modulere ekspressionen af p21 identificerede forfatterne en kausal rolle for tidlig p21-ekspression under lægemiddelpulsen i bestemmelsen af individuelle beslutninger om cellens skæbne til at undergå proliferation eller senescens på dag 5. Uventet havde de fleste celler, der udholdt store mængder DNA-skader i S- og G2-faserne, et lavt udtryk for p21 på tidlige tidspunkter, men det steg over tid, hvilket resulterede i senescens. I modsætning hertil forårsagede moderat cellulær DNA-skade, der blev observeret i G1-fasen, en ustabil mellemliggende p21-tilstand, hvor cellerne kunne udvikle sig til p21low og antage en proliferativ fænotype eller udvikle sig til p21high og blive senescent. Forfatterne fandt, at en p21high-tilstand i G1 hovedsagelig skyldtes aktivering af ATM-signalering (ataxia-telangiectasia mutated protein), mens en p21low-tilstand i S/G2 hovedsagelig skyldtes undertrykkelse af p21 ved checkpoint kinase 1 (CHK1)-signalering og proteasomal nedbrydning. p53 er en direkte transkriptionel aktivator af p21, og Myc undertrykker denne aktivering, men forfatterne viste ved hjælp af siRNA-strategier, at disse proteiner ikke direkte kan retfærdiggøre den observerede p21-dynamik. Endelig beskrev Hsu og kolleger forskellige farmakologiske strategier til at reducere de varige proliferative og senescente subpopulationer efter kemoterapi ved at hæmme henholdsvis ATM/CHK1 og anti-apoptotiske proteiner.
Denne undersøgelse tyder på, at målretning af G1/S-kontrolpunktet kan bidrage til at undgå proliferation af kræftceller, der overlever kemoterapi. Der er stadig flere ubesvarede spørgsmål, såsom p21-fosforyleringens rolle i beslutninger om cellens skæbne, virkningerne af de nuværende p53-målrettede strategier på kræftcellers langsigtede proliferationspotentiale eller rollerne af andre proteiner, der regulerer cellecyklus og senescens. Ikke desto mindre kan denne undersøgelse forbedre kræftbehandlingen ved at bidrage til at identificere kombinationer af lægemidler, der undgår tilbagefald af tumorer som følge af cellernes tilbagevenden til proliferativ tilstand.