Abstract
Varhainen p21:n ilmentyminen kontrolloi solujen proliferaatio/senesenssi-luokan kohtaloa solunsalpaajahoidon jälkeen.
Kun syöpää hoidetaan solunsalpaajahoidolla, eloonjäävät solut voivat saada proliferatiivisen tai senesenssi-fenotyypin. Sykliini-riippuvaisen kinaasin estäjää p21:tä pidetään yleensä jälkimmäisen keskeisenä promoottorina.
Hsu ja kollegat osoittivat tyylikkäästi in vitro, että p21:n alkuekspressio kemoterapia-altistuksen jälkeen kontrolloi solujen myöhempää kohtaloa DNA-vaurion jälkeen, joka on indusoitu yhden vuorokauden kestäneellä doksorubisiinihoidolla. He käyttivät CRISPR-pohjaista p21:n fluoresenssimerkintätekniikkaa, solusyklin vaiheen ilmaisinta, useita koettimia (DNA-vaurioiden ja solujen proliferaation osalta) ja kuvantamisanalyysejä seuratakseen p21:n dynamiikkaa ja fenotyyppiä ajan mittaan yhden solun tasolla. Muokkaamalla p21:n ilmentymistä kirjoittajat tunnistivat p21:n varhaisen ilmentymisen kausaalisen roolin lääkepulssin aikana yksittäisten solujen kohtaloa koskevien päätösten määrittämisessä proliferaation tai senesenssin läpikäymiseksi päivään 5 mennessä. Odottamattomasti useimmilla soluilla, jotka kestivät suuria määriä DNA-vaurioita S- ja G2-vaiheissa, p21:n ilmentyminen oli vähäistä varhaisissa aikapisteissä, mutta se lisääntyi ajan myötä, mikä johti senesenssiin. Sitä vastoin G1-vaiheessa havaittu kohtalainen solujen DNA-vaurio aiheutti epävakaan p21-välitilan, jossa solut saattoivat kehittyä p21matalaksi ja omaksua proliferatiivisen fenotyypin tai edetä p21korkeaksi ja tulla senesenssiksi. Kirjoittajat havaitsivat, että p21high-tila G1-vaiheessa johtui enimmäkseen ataksia-telangiektasian mutatoituneen proteiinin (ATM) signaloinnin aktivoitumisesta, kun taas p21low-tila S/G2-vaiheessa johtui pääasiassa p21:n tukahduttamisesta checkpoint-kinaasi 1:n (CHK1) signaloinnilla ja proteasomaalisella hajoamisella. p53 on p21:n suoranainen transkriptionaalinen aktivaattori, ja Myc tukahduttaa tämän aktivaation. Kirjoittajat osoittivat siRNA-strategioilla, etteivät nämä proteiinit voi suoranaisesti perustella havaittua p21:n dynamiikkaa. Lopuksi Hsu ja kollegat kuvasivat erilaisia farmakologisia strategioita, joilla voidaan vähentää kemoterapian jälkeen pysyviä proliferatiivisia ja senesenssisiä osapopulaatioita estämällä ATM/CHK1- ja anti-apoptoottisia proteiineja vastaavasti.
Tämä tutkimus viittaa siihen, että G1/S-tarkistuspisteeseen kohdistaminen voi auttaa välttämään kemoterapian ylijääneiden syöpäsolujen proliferaatiota. Jäljellä on vielä useita avoimia kysymyksiä, kuten p21:n fosforylaation rooli solun kohtaloa koskevissa päätöksissä, nykyisten p53:een kohdistuvien strategioiden vaikutukset syöpäsolujen pitkän aikavälin proliferaatiopotentiaaliin tai muiden solusykliä ja senesenssiä säätelevien proteiinien rooli. Tästä huolimatta tämä tutkimus voisi parantaa syövän hoitoa auttamalla tunnistamaan lääkeyhdistelmiä, joilla vältetään kasvaimen uusiutuminen, joka johtuu solujen palaamisesta proliferatiiviseen tilaan.