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La télomérase comme cible du cancer


Il existe de nombreuses publications, à partir de 2000, sur l'utilisation de la télomérase pour cibler les cellules cancéreuses (elle est régulée positivement dans plus de 80 à 90 % des cellules tumorales). En utilisant spécifiquement son promoteur (hTERT). Dans toutes les publications, des recherches parlent du succès de cette approche. Alors mes questions, pourquoi ça ne sert à rien ? Quel est le problème? J'ai lu beaucoup d'articles - et je n'ai pas trouvé de réponse.

http://scholar.google.com/scholar?q=telomerase+suicide-gene+promoter

http://www.spandidos-publications.com/ijo/21/3/661 (l'un des plus récents)


Avec l'aide de canadien (merci) Je pense avoir trouvé le bon article, alors je veux juste partager.

Cette étude ne parle pas spécifiquement de la télomérase, mais de la même approche consistant à utiliser des promoteurs régulés à la hausse dans les tumeurs - exactement ce que je cherchais. Publié en 2014.

http://symbiosisonlinepublishing.com/genetic-science/genetic-science03.pdf

Cependant, l'approche thérapeutique chez l'homme est limitée par la faible efficacité de délivrance des gènes suicides et les préoccupations concernant la sécurité. Ainsi, le nombre d'essais cliniques chez des patients humains a été limité et les bénéfices du traitement observés modestes. Un effort de recherche intensif est nécessaire pour surmonter ces obstacles et faire de la thérapie génique suicide un réel bénéfice pour nos patients.


Oligonucléotide ciblé sur la télomérase thio-phosphoramidates dans les cellules cancéreuses de la vessie T24-luc

Le carcinome de la vessie est la deuxième tumeur maligne génito-urinaire la plus fréquente. Les options de traitement du cancer de la vessie comprennent la chirurgie, combinée à la chimiothérapie, la radiothérapie et/ou l'immunothérapie. La chimiothérapie adjuvante et le schéma d'immunothérapie ont été largement utilisés dans les maladies localement invasives et métastatiques. L'évaluation de nouveaux agents actifs avec une meilleure tolérance a été au centre d'enquêtes au cours de la dernière décennie avec des améliorations globales minimales des résultats. Une activité télomérase a été trouvée dans 85 à 90 % de toutes les tumeurs humaines, mais pas dans la majorité des tissus normaux adjacents. Cela suggère que la télomérase peut être une cible attrayante pour le développement de nouveaux agents thérapeutiques anticancéreux. GRN163L est un oligonucléotide conjugué aux lipides N3′ → P5′ thio-phosphoramidate, et est un puissant ARN de télomérase (hTR) antagoniste du modèle. Dans la présente étude, nous montrons que l'activité télomérase des cellules cancéreuses de la vessie T24-luc est inhibée par 1 µM GRN163L dans les 24 h d'incubation. Après deux semaines d'exposition au GRN163L, les cellules T24-luc sont devenues « groupées » alors que les cellules uroépithéliales humaines normales non cancéreuses n'étaient pas morphologiquement affectées. De plus, des cellules cancéreuses de la vessie T24-luc traitées in vitro par GRN163L sont entrées dans G0/G1 arrêt après 2 semaines d'exposition continue et a cessé de se diviser. Le composé témoin de mésappariement n'a eu aucun effet sur les cellules épithéliales normales de la vessie ou les cellules T24-luc. De plus, une nouvelle génération de thio-des oligonucléotides phosphoramidate ont été conçus et testés dans des cellules T24-luc et comparés à GRN163L. Les résultats obtenus justifient une évaluation in vivo plus poussée du GRN163L en tant que traitement potentiel du cancer de la vessie. J. Cell. Biochimie. 104 : 444–452, 2008. © 2007 Wiley-Liss, Inc.


Les associations de biologie de la télomérase offrent des clés de la thérapeutique contre le cancer et le vieillissement

Contexte : Bien que la télomérase ait un potentiel d'intervention sur les maladies liées à l'âge, la surexpression de la télomérase dans environ 90 % des cancers et dans les réservoirs du virus VIH met en garde contre elle dans les thérapies anti-vieillissement de la télomérase. Alors que plusieurs revues documentent la fonction canonique de la télomérase pour le maintien des télomères, ainsi qu'un nombre croissant de revues qui révèlent de nouvelles fonctions non canoniques de la télomérase, il n'y avait aucune revue systématique qui se concentre sur l'éventail des associés de la sous-unité de la télomérase inverse. la protéine transcriptase (TERT) comme pièces du puzzle pour assembler une image de la façon dont les complexes TERT spécifiques ont un impact unique sur le vieillissement et les maladies liées à l'âge et plus encore.

Méthodes : Une recherche structurée de données bibliographiques sur les complexes TERT a été entreprise à l'aide des bases de données du National Center for Biotechnology Information Pubmed avec un accès étendu aux informations biomédicales et génomiques afin d'obtenir un aperçu unique documenté et cité des complexes TERT qui peuvent avoir un impact unique sur le vieillissement et maladies liées à l'âge.

Résultats : Les associations TERT incluent le repliement approprié, le transport intracellulaire de TERT, le métabolisme, la régulation mitochondriale des ROS (Reactive Oxygen Species), l'inflammation, la division cellulaire, la mort cellulaire et l'expression des gènes, en plus du maintien bien connu des télomères. Alors que l'augmentation des inhibiteurs du cycle cellulaire favorise le vieillissement, dans le cancer, les régulateurs des points de contrôle du cycle cellulaire sont pris en embuscade en faveur de la prolifération cellulaire, tandis que le TERT cytoplasmique protège un inhibiteur du cycle cellulaire dans le stress oxydatif. L'oncogène cMyc régule l'expression des gènes pour la surexpression de TERT et la réduction des inhibiteurs du cycle cellulaire - la tempête parfaite pour la promotion du cancer. TERT se lie à l'ARN RMRP oncogène, et la fonction TERT-RMRP peut réguler les niveaux de cet ARN oncogène, et TERT dans un complexe TBN peut réguler l'hétérochromatine. Le bénéfice de la télomérase et la nouvelle fonction dans les études de neurologie et de cardiologie ouvrent de nouveaux espoirs anti-vieillissement. GV1001, un peptide de 16 acides aminés de TERT qui s'associe aux protéines de choc thermique (HSP), contourne la membrane cellulaire avec un potentiel anti-maladie remarquable.

Conclusions : Les « associés » de TERT sont des cibles anticancéreuses pour la régulation négative, mais la régulation positive dans le traitement anti-âge. L'aperçu a révélé que les associations TERT uniques qui ont un impact sur les sept piliers du vieillissement identifiés par la Trans-NIH Geroscience Initiative qui influencent le vieillissement et appellent à la recherche de suppléments / stimulations de télomérase ciblés appropriés, et l'inclusion dans le programme de test d'intervention de l'Institut national sur le vieillissement. La préférence pour l'utilisation de « médicaments intelligents » disponibles, ciblant uniquement le cancer, et non la télomérase anti-âge hors cible, est impliquée par la multiplicité des fonctions associées au TERT.

Science actuelle du vieillissement

Titre:Les associations de biologie de la télomérase offrent des clés de la thérapeutique contre le cancer et le vieillissement

LE VOLUME: 13 PROBLÈME: 1

Auteurs):Joan Smith-Sonneborn*

Affiliation :Département de zoologie et de physiologie, Université du Wyoming, Laramie, Wyoming, WY

Résumé:Contexte : Bien que la télomérase ait un potentiel d'intervention sur les maladies liées à l'âge, la surexpression de la télomérase dans environ 90 % des cancers et dans les réservoirs du virus VIH met en garde contre elle dans les thérapies anti-vieillissement de la télomérase. Alors que plusieurs revues documentent la fonction canonique de la télomérase pour le maintien des télomères, ainsi qu'un nombre croissant de revues qui révèlent de nouvelles fonctions non canoniques de la télomérase, il n'y avait aucune revue systématique qui se concentre sur l'éventail des associés de la sous-unité de la télomérase inverse. la protéine transcriptase (TERT) comme pièces du puzzle pour assembler une image de la façon dont les complexes TERT spécifiques ont un impact unique sur le vieillissement et les maladies liées à l'âge et plus encore.

Méthodes : Une recherche structurée de données bibliographiques sur les complexes TERT a été entreprise à l'aide des bases de données du National Center for Biotechnology Information Pubmed avec un accès étendu aux informations biomédicales et génomiques afin d'obtenir un aperçu unique documenté et cité des complexes TERT qui peuvent avoir un impact unique sur le vieillissement et maladies liées à l'âge.

Résultats : Les associations TERT incluent le repliement approprié, le transport intracellulaire de TERT, le métabolisme, la régulation mitochondriale des ROS (Reactive Oxygen Species), l'inflammation, la division cellulaire, la mort cellulaire et l'expression des gènes, en plus du maintien bien connu des télomères. Alors que l'augmentation des inhibiteurs du cycle cellulaire favorise le vieillissement, dans le cancer, les régulateurs des points de contrôle du cycle cellulaire sont pris en embuscade en faveur de la prolifération cellulaire, tandis que le TERT cytoplasmique protège un inhibiteur du cycle cellulaire dans le stress oxydatif. L'oncogène cMyc régule l'expression des gènes pour la surexpression de TERT et la réduction des inhibiteurs du cycle cellulaire - la tempête parfaite pour la promotion du cancer. TERT se lie à l'ARN RMRP oncogène, et la fonction TERT-RMRP peut réguler les niveaux de cet ARN oncogène, et TERT dans un complexe TBN peut réguler l'hétérochromatine. Le bénéfice de la télomérase et la nouvelle fonction dans les études de neurologie et de cardiologie ouvrent de nouveaux espoirs anti-vieillissement. GV1001, un peptide de 16 acides aminés de TERT qui s'associe aux protéines de choc thermique (HSP), contourne la membrane cellulaire avec un potentiel anti-maladie remarquable.

Conclusions : Les « associés » de TERT sont des cibles anticancéreuses pour la régulation négative, mais la régulation positive dans le traitement anti-âge. L'aperçu a révélé que les associations TERT uniques qui ont un impact sur les sept piliers du vieillissement identifiés par la Trans-NIH Geroscience Initiative qui influencent le vieillissement et appellent à la recherche de suppléments / stimulations de télomérase ciblés appropriés, et l'inclusion dans le programme de test d'intervention de l'Institut national sur le vieillissement. La préférence pour l'utilisation de « médicaments intelligents » disponibles, ciblant uniquement le cancer, et non la télomérase anti-âge hors cible, est impliquée par la multiplicité des fonctions associées au TERT.


Cibler le cancer avec la télomérase

Au cours des 50 dernières années, le développement et l'utilisation généralisée d'antibiotiques, de vaccins et d'autres agents antimicrobiens ont considérablement réduit la mortalité causée par les agents infectieux. Ces succès thérapeutiques ont été obtenus, en grande partie, par l'identification et le développement d'approches ciblant des molécules exprimées exclusivement par des microbes. Ce paradigme non seulement continue de stimuler les efforts pour développer de nouveaux antimicrobiens et vaccins, mais a également stimulé les efforts visant à appliquer cette approche au traitement du cancer.

En effet, les efforts concertés de nombreux laboratoires ont identifié des altérations moléculaires spécifiques propres aux cellules cancéreuses. Cependant, contrairement aux microbes, les cellules cancéreuses proviennent de précurseurs normaux, et la majorité des protéines exprimées par ces cellules malignes se trouvent également dans les cellules normales. De plus, bon nombre des changements moléculaires associés aux tumeurs humaines sont de subtiles substitutions d'acides aminés ou des altérations du niveau d'expression des protéines. Cette similitude globale des cellules normales et malignes complique l'application de ce paradigme qui a si bien fonctionné dans les maladies infectieuses au traitement du cancer. De plus, étant donné que certaines molécules associées au cancer ne sont pas requises pour un potentiel malin continu, la sélection de cellules cancéreuses qui ont régulé à la baisse ou perdu l'expression de la cible visée représente un mécanisme majeur de résistance acquise.

Malgré ces défis, des travaux récents indiquent que ce modèle de développement de médicaments réussira dans le cancer. Les approches utilisant de petites molécules ou des anticorps tels que Gleevec, Herceptin et Rituximab fournissent d'excellents exemples de la façon dont le ciblage de molécules associées au cancer, même celles exprimées par certaines cellules normales, peut conduire à des traitements non seulement efficaces mais aussi moins toxiques que la chimiothérapie traditionnelle. Le défi reste d'identifier et d'exploiter d'autres molécules essentielles au maintien des tumeurs.

Plusieurs sources de données impliquent désormais les télomères et la télomérase comme cibles thérapeutiques anticancéreuses potentielles. Les télomères sont des structures nucléoprotéiques composées de réseaux d'ADN répétés riches en G (TTAGGG chez les mammifères) et de protéines de liaison spécifiques. L'intégrité de ces structures terminales protège les extrémités des chromosomes de la reconnaissance en tant que fragment brisé d'ADN et favorise ainsi la stabilité du génome (1) . De plus, des preuves récentes indiquent que les télomères dysfonctionnels limitent la durée de vie réplicative des cellules et, de cette manière, servent de barrière à l'immortalisation, une caractéristique de l'état malin (2) . La perturbation de ces deux fonctions télomériques contribue de manière essentielle à l'initiation et à la progression du cancer.

Les télomères sont maintenus par la télomérase de la transcriptase inverse, qui est composée d'ARN essentiel (hTERC) et des composants protéiques (hTERT). Dans les cellules de mammifères, hTERC est exprimée de manière ubiquitaire, tandis que l'expression de hTERT est étroitement régulé, ce qui indique que hTERT est le composant limitant la vitesse de l'holoenzyme de la télomérase (4, 5) . En effet, dans les cellules humaines normales, hTERT est exprimé à des niveaux insuffisants pour maintenir la longueur globale des télomères (6) . En conséquence, l'attrition des télomères se produit dans ces cellules avec des divisions cellulaires successives, entraînant éventuellement un dysfonctionnement des télomères, une instabilité chromosomique et un arrêt de la prolifération (7). Cependant, si un raccourcissement des télomères se produit dans le cadre de l'inactivation des voies du rétinoblastome (pRB) et du suppresseur de tumeur p53, de rares cellules survivront à cette période appelée crise induite par des télomères dysfonctionnels et présenteront des niveaux élevés d'activité télomérase, des longueurs de télomères stabilisées et une immortalité réplicative. (8) . Ces observations suggèrent que l'expression constitutive de hTERT joue un rôle critique dans la transformation maligne. En accord avec cette notion, la plupart des tumeurs humaines expriment constitutivement hTERT et l'activité de la télomérase (9) , et la transformation expérimentale des cellules humaines nécessite l'activation de la télomérase (10) .

Pris ensemble, ces résultats suggèrent que les stratégies qui ciblent la télomérase sont prometteuses en tant que nouveaux agents anticancéreux. En effet, les stratégies génétiques (11), antisens (12, 13) et pharmacologiques (14) qui inhibent l'activité de la télomérase dans les lignées cellulaires cancéreuses humaines induisent la mort cellulaire par apoptose, suggérant que des inhibiteurs de la télomérase cliniquement utiles pourraient éventuellement être identifiés. En outre, plusieurs groupes ont signalé que la télomérase constitue également une excellente cible pour les stratégies immunothérapeutiques (15) , et des essais cliniques de phase I testant ces stratégies ont récemment été achevés (15) . Malgré ces développements prometteurs, des travaux supplémentaires sont nécessaires pour bien comprendre l'utilité et les toxicités potentielles de ces approches spécifiques à la télomérase.

Bien que ces stratégies pharmacologiques et immunothérapeutiques se concentrent sur le ciblage de la télomérase dans les cellules cancéreuses, une méthode alternative d'utilisation thérapeutique de la télomérase repose sur l'utilisation de la biologie de la télomérase pour diriger la thérapie spécifiquement vers les cellules cancéreuses. Cette approche exploite le constat que hTERT est étroitement régulé dans les cellules normales tout en étant constitutivement actif dans les cellules cancéreuses (2, 8) . Au cours des dernières années, plusieurs groupes ont créé des vecteurs d'expression génique dans lesquels les séquences régulatrices en amont de la hTERT sont utilisés pour piloter l'expression de gènes cytotoxiques tels que la caspase-8 (16) , la chaîne A de la toxine diphtérique (17) , la thymidine kinase du virus de l'herpès (18) , la nitroréductase bactérienne (19) et Bax (20) . Ces chercheurs ont montré que l'introduction de vecteurs codant ces hTERT les gènes dirigés par les promoteurs dans les lignées cellulaires cancéreuses humaines en culture induisent rapidement la mort cellulaire. Cependant, la mise en œuvre clinique de ces types de vecteurs nécessitera des avancées techniques importantes qui permettront une insertion efficace de ces vecteurs dans les cancers humains d'apparition spontanée tout en épargnant les cellules et tissus normaux.

Dans ce numéro de Recherche clinique sur le cancer, Huang et al. (21) rapport sur une stratégie connexe pour utiliser la biologie de la télomérase pour diriger la thérapie génique du cancer. Ces auteurs ont utilisé une petite partie de la région régulatrice en amont de la hTERT gène pour créer un vecteur adénoviral oncolytique à réplication conditionnelle (21) . En introduisant une portion de 400 pb du hTERT promoteur en amont de la E1a gène nécessaire à la réplication virale, ces auteurs ont créé un vecteur adénoviral qui ne devrait se répliquer que dans les cellules dans lesquelles le hTERT le promoteur est actif. En effet, lorsqu'il est introduit dans des cellules humaines normales et malignes, ce vecteur adénoviral a montré une activité lytique 1000 fois plus élevée dans les cellules tumorales humaines qui expriment hTERT constitutivement à la fois dans la culture et dans les modèles xénographiques. Ces observations corroborent et prolongent des expériences similaires dans lesquelles différentes parties de la hTERT promoteur ont été utilisés pour créer d'autres adénovirus à réplication conditionnelle (22, 23, 24, 25).

Bien que ces deux vecteurs d'expression et réplicatifs conditionnels, les virus oncolytiques tentent d'exploiter la spécificité relative de la hTERT promoteur, hTERTLes adénovirus compétents pour la réplication, axés sur la réplication, présentent plusieurs avantages potentiels par rapport à d'autres stratégies de thérapie génique. Étant donné que les adénovirus infectent les cellules humaines de manière très efficace, cette approche peut permettre une introduction efficace de ces virus dans les cellules cancéreuses in vivo. De plus, une fois infectée de manière productive, cette cellule cible produira des adénovirus qui peuvent ensuite infecter et vraisemblablement tuer les cellules environnantes par un effet de spectateur, amplifiant potentiellement les effets cytotoxiques.

Malgré ces résultats prometteurs, des travaux supplémentaires sont nécessaires pour évaluer si ces vecteurs viraux se répliquent vraiment de manière conditionnelle. En effet, bien que Huang et al. (21) ont signalé une différence de 1 000 fois dans le taux de réplication mesuré dans les lignées cellulaires normales et malignes, ils ont également observé une réplication dans des cellules humaines normales, ce qui correspond à l'observation selon laquelle la télomérase est exprimée de manière transitoire dans ces cellules (6) . Cette découverte soulève la possibilité que l'utilisation de tels virus puisse également se répliquer dans les tissus normaux et induire une destruction cellulaire et une toxicité involontaires. De plus, nous manquons encore de compréhension globale du moment où la télomérase est activée au cours de la transformation maligne. Seulement en déterminant quelles cellules normales, précancéreuses et malignes expriment constitutivement hTERT serons-nous en mesure de prendre des décisions rationnelles concernant les scénarios cliniques qui représentent les situations optimales pour le test et l'utilisation de ces agents.

Malgré ces préoccupations, des travaux supplémentaires, à la fois fondamentaux et translationnels, conduiront certainement à une meilleure compréhension de la biologie des télomères et de la télomérase et définiront les paramètres qui dicteront l'efficacité de ces approches. De plus, nous pouvons nous attendre à ce que les progrès de la technologie de l'immunologie appliquée et de la thérapie génique augmentent l'efficacité de ces approches. Dans l'ensemble, le ciblage de la télomérase continue de représenter une voie prometteuse pour le développement de nouvelles stratégies antinéoplasiques, et une ou plusieurs de ces approches pourraient nous permettre d'ajouter un nouvel outil à notre arsenal pour traiter le cancer.


Effets inattendus à court terme de la suppression de l'activité de la télomérase dans les cellules cancéreuses

Jusqu'à présent, tout ce qui a été discuté concernait la télomérase agissant selon son mode familier : allonger l'ADN télomérique. Curieusement, cependant, le niveau élevé de télomérase dans la majorité des cellules cancéreuses - qui est généralement de quelques ordres de grandeur plus élevé dans les cellules cancéreuses que dans les cellules normales différenciées qui l'entourent - ne conduit généralement pas à des cellules cancéreuses ayant de longs télomères. Leurs télomères sont pour la plupart maintenus à une longueur plutôt courte, les télomères de 40 kb dans les cellules de mélanome LOX sont l'exception plutôt que la règle. Ainsi, il existe un casse-tête selon lequel l'abondante activité télomérase n'est apparemment pas là pour fabriquer de longs télomères. Nous avons donc étudié ce qui se passe lorsque vous faites tomber les niveaux élevés de télomérase dans les cellules cancéreuses humaines. Grâce à ce travail, nous avons appris, à notre grande surprise, que nous pourrions également avoir un effet plus rapide que prévu sur la croissance des cellules cancéreuses et même modifier leurs propriétés cancéreuses d'une manière insoupçonnée jusqu'à présent (7).

L'inhibition de l'activité de la télomérase conduit à une attente très simple : si l'on ne parvient pas à contrecarrer le raccourcissement des télomères, résultat d'une réplication incomplète de l'ADN, les télomères deviendraient de plus en plus courts et finiraient par devenir trop courts pour maintenir le coiffage, et certains processus de signalisation dirigeraient les cellules de cesser de se multiplier ou même de subir l'apoptose. En effet, ce résultat attendu est exactement ce qui est observé lorsque l'activité de la télomérase dans les cellules est inhibée, par exemple en exprimant un excès d'une version catalytiquement morte de la protéine TERT, qui, bien qu'elle puisse encore s'assembler dans le complexe télomérase ribonucléoprotéine, forme un complexe qui n'est pas catalytiquement actif. Ce complexe inactif submerge la télomérase endogène. Un délai s'ensuit, pendant lequel les télomères raccourcissent, avant que les cellules cessent finalement de croître. De même, l'utilisation d'inhibiteurs de l'activité de la télomérase, qui empêchent la synthèse de l'ADN télomérique mais n'affectent pas le niveau de ribonucléoprotéine de la télomérase, provoque le même déroulement temporel attendu des événements (tableau 1).

Effets inhibiteurs de croissance de la suppression de la télomérase dans les cellules cancéreuses

Nous avons fait quelque chose de quelque peu différent : nous avons réduit les niveaux d'ARN de la télomérase de sorte que maintenant, non seulement il y avait moins d'activité enzymatique de la télomérase, mais aussi la cellule était appauvrie en ribonucléoprotéine de télomérase elle-même. Le composant de la ribonucléoprotéine de la télomérase que nous avons ciblé pour la précipitation par interférence ARN (ARN interférent court ou siARN) était l'ARN de la télomérase. L'ARNsi était dirigé soit contre la séquence matrice de type sauvage, soit contre la structure de pseudo-nœud conservée de l'ARN de la télomérase humaine. Nous avons pu atteindre jusqu'à environ 90 % de knock-down soit en utilisant des siARN en épingle à cheveux courts exprimés dans les cellules à partir d'une cassette d'expression de vecteur lentiviral, soit en traitant les cellules cancéreuses avec les oligonucléotides synthétiques courts de siARN avec ou sans squelette modifié (Fig. 4). Dans tous les cas, nous avons obtenu un résultat surprenant : une inhibition rapide de la croissance des cellules cancéreuses humaines positives pour la télomérase.

Knockdown de WT-hTER endogène par un ARN en épingle à cheveux court (ARNsi) dirigé spécifiquement contre la matrice d'ARN de télomérase WT humaine. Analyse par transfert Northern d'ARN extrait d'une lignée cellulaire cancéreuse humaine, MCF-7. L'ARN de la télomérase humaine, un non-ARNm, peut être efficacement renversé par l'expression d'un ARN en épingle à cheveux court à partir d'une construction lentivirale. Piste GFP, analyse Northern blot de l'ARN de cellules exprimant la GFP seule à partir du vecteur lentiviral témoin [adapté de Li et al. (7)].

La réponse étonnamment rapide au knockdown de la télomérase nous a incités à effectuer de nombreux contrôles pour exclure des possibilités telles que des cibles autres que l'ARN de la télomérase étant responsables des effets sur la croissance cellulaire. Satisfaits que les effets résultaient en effet spécifiquement du knockdown de l'ARN de télomérase prévu, nous avons analysé les effets dans plusieurs lignées cellulaires. Contrairement aux effets de l'expression de l'ARN de la télomérase du modèle mutant sur le knockdown de l'ARN de la télomérase, aucun raccourcissement ou décapage des télomères, ou réponse aux dommages à l'ADN, n'accompagnait la diminution du taux de croissance cellulaire. Encore une fois, les effets ne nécessitent pas p53 (7).


Résumé

Des télomères raccourcis ont été liés à de nombreuses maladies chroniques, notamment la maladie coronarienne, mais les mécanismes sous-jacents restent mal définis. Les mutations de perte de fonction et les délétions de la télomérase accélèrent toutes deux le raccourcissement des télomères mais ne conduisent pas nécessairement à un phénotype clinique associé à l'athérosclérose, remettant en cause le rôle causal de la longueur des télomères dans la pathologie cardiaque. Les fonctions extranucléaires différentielles des 2 composants principaux de la télomérase, la transcriptase inverse de la télomérase et le composant ARN de la télomérase, offrent des indices importants sur la relation complexe entre la longueur des télomères et la pathologie cardiovasculaire. Dans cette revue, nous discutons de manière critique des modèles précliniques pertinents, des troubles génétiques et des études cliniques pour élucider l'impact de la télomérase dans les maladies cardiovasculaires et son rôle potentiel en tant que cible thérapeutique. Nous suggérons que la fonction antioxydante de la transcriptase inverse de la télomérase mitochondriale pourrait être athéroprotectrice, ce qui en fait une cible potentielle pour les essais cliniques.

Résumé graphique :

Un résumé graphique est disponible pour cet article.


La télomérase comme cible du cancer - Biologie

Joan Smith-Sonneborn* Pages 11 - 21 ( 11 )

Résumé:

Contexte : Bien que la télomérase ait un potentiel d'intervention sur les maladies liées à l'âge, la surexpression de la télomérase dans environ 90 % des cancers et dans les réservoirs du virus VIH met en garde contre elle dans les thérapies anti-vieillissement de la télomérase. Alors que plusieurs revues documentent la fonction canonique de la télomérase pour le maintien des télomères, ainsi qu'un nombre croissant de revues qui révèlent de nouvelles fonctions non canoniques de la télomérase, il n'y avait aucune revue systématique qui se concentre sur l'éventail des associés de la sous-unité de la télomérase inverse. la protéine transcriptase (TERT) comme pièces du puzzle pour assembler une image de la façon dont les complexes TERT spécifiques ont un impact unique sur le vieillissement et les maladies liées à l'âge et plus encore.

Méthodes : Une recherche structurée de données bibliographiques sur les complexes TERT a été entreprise à l'aide des bases de données du National Center for Biotechnology Information Pubmed avec un accès étendu aux informations biomédicales et génomiques afin d'obtenir un aperçu unique documenté et cité des complexes TERT qui peuvent avoir un impact unique sur le vieillissement et maladies liées à l'âge.

Résultats : Les associations TERT incluent le repliement approprié, le transport intracellulaire de TERT, le métabolisme, la régulation mitochondriale des ROS (Reactive Oxygen Species), l'inflammation, la division cellulaire, la mort cellulaire et l'expression des gènes, en plus du maintien bien connu des télomères. Alors que l'augmentation des inhibiteurs du cycle cellulaire favorise le vieillissement, dans le cancer, les régulateurs des points de contrôle du cycle cellulaire sont pris en embuscade en faveur de la prolifération cellulaire, tandis que le TERT cytoplasmique protège un inhibiteur du cycle cellulaire dans le stress oxydatif. L'oncogène cMyc régule l'expression des gènes pour la surexpression de TERT et la réduction des inhibiteurs du cycle cellulaire, la tempête parfaite pour la promotion du cancer. TERT se lie à l'ARN RMRP oncogène, et la fonction TERT-RMRP peut réguler les niveaux de cet ARN oncogène, et TERT dans un complexe TBN peut réguler l'hétérochromatine. Le bénéfice de la télomérase et la nouvelle fonction dans les études de neurologie et de cardiologie ouvrent de nouveaux espoirs anti-vieillissement. GV1001, un peptide de 16 acides aminés de TERT qui s'associe aux protéines de choc thermique (HSP), contourne la membrane cellulaire avec un potentiel anti-maladie remarquable.

Conclusions : Les « associés » de TERT sont des cibles anticancéreuses pour la régulation négative, mais la régulation positive dans le traitement anti-âge. L'aperçu a révélé que les associations TERT uniques qui ont un impact sur les sept piliers du vieillissement identifiés par la Trans-NIH Geroscience Initiative qui influencent le vieillissement et appellent à la recherche de suppléments / stimulation de télomérase ciblés appropriés, et l'inclusion dans le programme de test d'intervention de l'Institut national sur le vieillissement. La préférence pour l'utilisation de « médicaments intelligents » disponibles, ciblant uniquement le cancer, et non la télomérase anti-âge hors cible, est impliquée par la multiplicité des fonctions associées au TERT.

Mots clés:

Vieillissement, TERT, associés, cancer, oncogènes, cycle cellulaire, maladies, infection virale.

Affiliation :

Département de zoologie et de physiologie, Université du Wyoming, Laramie, Wyoming, WY


Les références

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Harley, C.B. et al. Télomérase, immortalité cellulaire et cancer. Symptôme du port de Cold Spring. Quant. Biol. 59, 307–315 (1994).

Hahn, W.C. et al. L'inhibition de la télomérase limite la croissance des cellules cancéreuses humaines. Nature Med. 5, 1164–1170 (1999).

Kelland, L. Cibler le potentiel réplicatif illimité du cancer : la voie télomérase/télomère. Clin. Cancer Rés. 13, 4960–4963 (2007).

Greider, C. W. & Blackburn, E. H. Identification d'une enzyme transférase terminale des télomères spécifique avec deux types de spécificité d'amorce. Cellule 51, 405–413 (1985). La découverte de l'activité biochimique de la télomérase est rapportée chez un protozoaire, permettant de futurs travaux sur le rôle des télomères et de la télomérase dans le vieillissement humain et le cancer.

Greider, C. W. & amp Blackburn, E. H. Une séquence télomérique dans l'ARN de la télomérase tetrahymena requise pour la synthèse des répétitions des télomères. La nature 337, 331–337 (1989).

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Blocking Telomerase Kills Cancer Cells but Provokes Resistance, Progression

Inhibiting telomerase, an enzyme that rescues malignant cells from destruction by extending the protective caps on the ends of chromosomes, kills tumor cells but also triggers resistance pathways that allow cancer to survive and spread, scientists report in the Feb. 17 issue of Cell.

"Telomerase is overexpressed in many advanced cancers, but assessing its potential as a therapeutic target requires us to understand what it does and how it does it," said senior author Ronald DePinho, M.D., president of The University of Texas MD Anderson Cancer Center.

"We exploited the experimental merits of mice to model and study more precisely telomere crisis, telomerase reactivation and telomerase extinction in cancer development, progression and treatment," DePinho said. "This elegant model exposed two mechanisms, including one unexpected metabolic pathway, used by cancer cells to adapt to loss of telomerase.

"These findings allow us to anticipate how tumor cells might respond to telomerase inhibition and highlight the need to develop drug combinations that target telomerase and these adaptive resistance mechanisms," DePinho said.

Researchers evaluated telomerase as a therapeutic target in experiments that originated in DePinho&aposs lab at the Dana-Farber Cancer Institute in Boston. He became MD Anderson&aposs fourth full-time president in September.

Telomerase activity is low or absent in normal cells, which have segments of repeat nucleotides called telomeres at the ends of their chromosomes that protect DNA stability during cell division, said first author Jian Hu, Ph.D., an instructor in MD Anderson&aposs Department of Cancer Biology.

With each division the telomeres shorten, leading eventually to genomic instability and cell death, a period termed "telomere crisis," Hu said. In cancer, telomerase becomes active during telomere crisis and rescues the genomically abnormal cells by lengthening telomeres.

In a series of experiments in a lymphoma mouse model, the team found:

  • Telomerase reactivation in malignant cells after genomic instability causes cancer progression.
  • Inhibiting telomerase caused tumor cell death but also led to alternative lengthening of telomeres (ALT) independent of telomerase.
  • ALT-positive cells increase both the expression and copy number of a gene called PGC-1ß, a key regulator of mitochondrial function, to compensate for mitochondrial and reactive oxygen species defense deficiencies.
  • Targeting PGC-1ß to weaken mitochondria function enhances anti-telomerase therapy.

To study the impact of reactivated telomerase, DePinho and colleagues genetically modified mice to develop T cell lymphomas and to have telomerase reactivated when the mice are treated with 4-hydroxytamoxifen (4-OHT). They crossed the mice for several generations, treating some with 4-OHT and others with a control vehicle that did not trigger TERT activation.

Telomerase reactivation causes aggressive cancer
Third- and fourth-generation mice with telomerase activated by 4-OHT had a median survival of 30 days and more frequent tumor infiltration to the spleen, kidney, liver, lung, bone marrow and brain than did control-treated mice, 70 percent of which lived beyond 50 days. Tumor cells in control-treated mice were more likely to be detected and destroyed by tumor-suppressing p53 signaling.

"These findings are consistent with telomere crisis leading to genomic instability during early stage cancer, with reactivated telomerase protecting malignant cells later to ensure tumor progression," Hu said.

Telomere dysfunction causes cancer-promoting genetic changes
Later-generation mice with activated telomerase had 4,928 amplified genes and 2,297 deletions. The team compared these changes to those in human lymphoma tumors and found 565 matching amplified genes and 300 deletions.

These cross-species copy number alterations included several known tumor-suppressing genes and oncogenes, suggesting that initial telomere dysfunction not only drives primary tumor development but also confers malignant traits such as invasiveness.

Telomerase extinction works - at first
The team then took tumor cells from late-generation mice with activated telomerase - the aggressive tumors - and passaged them four times through groups of mice treated with either 4-OHT to trigger telomerase production or the control vehicle that leaves the enzyme off.

During the first two rounds, survival for the two groups was about the same. In the third round, the control mice had a major improvement in survival over the telomerase arm, indicating that telomere erosion had allowed cellular defense mechanisms to pick off genomically unstable cells.

However, in the fourth passage, survival of the control-treated mice fell back toward that of mice with active telomerase. The tumors had become resistant without relying on telomerase.

Alternative lengthening of telomeres rescues cancer cells
An analysis showed that telomere lengths of tumor cells with active telomerase remained largely unchanged across the four passages. Telomeres shortened in cells lacking telomerase through the first two passages followed by a sharp increase during the third and fourth passages.

Other molecular evidence pointed to alternative lengthening of telomeres in telomerase-absent cells.

They found that ALT-positive tumors had different gene expression patterns - 891 genes with increased expression, 1,345 with decreased - compared to telomerase-positive tumors.

Key gene in mitochondrial pathway active in ALT cells
Many genes were found in networks regulating mitochondrial biology and oxidative stress regulation. PGC-1ß was the only gene in both pathways with increased expression and copy number gain in the ALT-positive tumors.

PGC-1ß is a master regulator of both pathways, which turn out to be dysfunctional in ALT-positive tumors. When the researchers knocked down PGC-1ß, mice with ALT-positive tumors survived much longer than those with intact PGC-1ß and than those with activated telomerase in their tumors.

In normal cells, power-generating mitochondria process fatty acids to produce ATP, a molecule that serves as the major energy source for the cell. Cancer cells generally rely more on sugar processing to generate energy. However, DePinho and colleagues note their genetic evidence suggests that mitochondria play a role supporting cancer cells.

Co-authors with Hu and DePinho are Soyoon Sarah Hwang, Haoqiang Ying, Ph.D., Adam Boutin, Ph.D., Alexei Protopopov, Ph.D., and Yaoqi Alan Wang, Ph.D., of MD Anderson&aposs Department of Cancer Biology Lynda Chin, M.D., of MD Anderson&aposs Department of Genomic Medicine and the Institute of Applied Cancer Science Maria Kost-Alimova, of the Institute for Applied Cancer Science all formerly of Dana-Farber Cancer Institute in Boston. Also, Marc Liesa, Ph.D., and Orian Shirihai, M.D., Ph.D., of Boston University School of Medicine and Boyi Gan, Ph.D., Ergun Sahin, M.D., Mariel Jaskelioff, Ph.D., Hailei Zhang, Elena Ivanova, Ph.D., all of Dana-Farber Cancer Institute and the Belfer Institute for Applied Cancer Science Zhihu Ding, Ph.D., of Sanofi-Aventis, Inc., and Shawn Johnson of Oregon State University.

This research was funded by grants from the National Cancer Institute, the Leukemia and Lymphoma Society, the Fundación Ramón Areces, and Helen Hay Whitney Fellowship, the Ellison Foundation for Medical Research and the American Cancer Society.


The Unexpected Anti-Cancer Effects of the Human Telomerase

The research to find effective treatments and diagnosing tools in the fight against cancer has led to a thorough investigation into the genetics behind cancer transformation and progression. Genes linked to cancer progression are given the name oncogenes. Many oncogenes are often mutations in genes that affect cellular proliferation. The human telomerase reverse transcriptase (hTERT) is one example, and mutations in this gene are found in over 50 human cancers and are associated with tumor development and a poor prognosis. A group from Japan began an investigation into the link between a specific mutation in hTERT and cancer.

HTERT normally complexes with telomeres during the S-phase. The group had previously reported novel RNA dependent RNA polymerase (RdRP) activity and hTERT&rsquos increased expression upon entrance to mitosis. A common source of protein activation is the phosphorylation of key residues, and this investigation shows the phosphorylation of threonine 249 (T249) to be essential for RdRP activity but not telomerase activity. Analysis of patient data showed mutations in T249 that prevented proper phosphorylation were a sign of prolonged overall survival.

Hoping to elaborate on why this phosphorylation of T249 on hTERT exhibits anti-cancer effects, they began in vitro and in vivo testing. Mutating T249 to abolish its phosphorylation in pancreatic and liver cancer cell lines, the group found that telomerase activity was maintained but the RdRP activity was substantially impaired. Grafting cancer cell lines with and without mutated T249 into mice showed that when hTERT was not phosphorylated, there was a severe impairment to tumor development with only two of eight mice developing tumors, and both tumors having severely impaired growth compared to controls. The investigation continued into the link between hTERT RdRP activity and the profound tumor suppression effects seen so far.

The group ran a screen for binding partners of hTERT, and a protein called forkhead box protein O4 (FOXO4) was found to bind to phosphorylated hTERT, but not unphosphorylated hTERT. FOXO4 is a transcription factor that controls gene expression and, in previous studies, has been linked to tumor suppression in certain cancers. Upon Identification of this interaction, the group proposed a model that hTERT phosphorylation allows the binding of FOXO4 mRNA, preventing its expression. Mutations in T249 prevent phosphorylation and allows FOXO4 to be expressed, which effectively eliminated tumor growth in mice models.

The group concludes, &ldquoWe found that phosphorylation of hTERT at T249 regulates the expression of the tumor suppressor gene, FOXO4, in cancer cell lines&rdquo. Further investigation is, of course, needed. The newly identified interaction is quite an attractive target for anti-cancer treatments. After all, the nearly complete suppression of tumor growth is a great place to start for any potential therapy.


Voir la vidéo: Le petit mot de MAIF Mag - Télomère: cest quoi au juste? (Janvier 2022).