Αφηρημένο

Παρά τις πολλές αποδείξεις που υποστηρίζουν την έννοια της «ογκογονιδίου εθισμού» και πολλές υποθέσεις εξορθολογισμό αυτό, υπάρχουν εξακολουθεί να είναι η έλλειψη λεπτομερούς κατανόησης για τον ακριβή μοριακό μηχανισμό υποκείμενη ογκογονίδιο εθισμό. Σε αυτό το λογαριασμό, έχουμε αναπτύξει ένα μαθηματικό μοντέλο του υποδοχέα του επιδερμικού αυξητικού παράγοντα (EGFR) συνδέονται δίκτυο σηματοδότησης, η οποία εμπλέκει τον πολλαπλασιασμό EGFR-οδήγηση /προ-επιβίωσης οδών Ras /εξωκυττάριο-σήμα-ρυθμιζόμενη κινάση (ΕΚΚ) και φωσφοϊνοσιτόλης-3 κινάσης (σηματοδότηση PI3K) /ΑΚΤ, και προ-αποπτωτική σηματοδότηση μονοπατιού της απόπτωσης κινάσης σήμα ρύθμισης 1 (ASK1) /p38. Στη ρύθμιση της παρατεταμένης ενεργοποίηση του EGFR, τα αποτελέσματα της προσομοίωσης δείχνουν ένα επίμονο υψηλό επίπεδο πολλαπλασιασμού /τελεστές προ-επιβίωσης φωσφο-ΕΚΚ και φωσφο-ΑΚΤ, και ένα βασικό επίπεδο των προ-αποπτωτικών τελεστή φωσφο-ρ38. Το δυναμικό της ενεργοποίησης p38 (αποπτωτικών δυναμικό), λόγω της αυξημένης επίπεδο δραστικών ειδών οξυγόνου (ROS) είναι σε μεγάλο βαθμό καταστέλλεται από το αρνητικό στιχομυθία μεταξύ ΡΙ3Κ /ΑΚΤ και μονοπάτια /ρ38 ASK1. Κατά την οξεία αδρανοποίηση EGFR, η φθορά σήματα επιβίωσης ταχέως, ακολουθούμενο από ταχεία αύξηση του αποπτωτικού σήματος λόγω της απελευθέρωσης των αποπτωτικών δυναμικό. Συνολικά, η συστημική βιολογία μας μοντελοποίηση μαζί με τα πειραματικά επικυρώσεις αποκαλύπτει ότι η αναστολή των σημάτων επιβίωσης και ταυτόχρονη απελευθέρωση των αποπτωτικών δυναμικό συμβάλλουν από κοινού στην καρκινικών κυττάρων θανάτου μετά την αναστολή των εθισμένων ογκογονιδίου σε EGFR εθιστεί καρκίνους

Παράθεση:. Zhou JP , Chen X, Feng S, Luo SD, Παν YL, Zhong L, et al. (2011) Μοντελοποίηση Συστημάτων Βιολογίας αποκαλύπτει ένα πιθανό μηχανισμό του όγκου κυτταρικού θανάτου κατά την Oncogene αδρανοποίησης EGFR Addicted καρκίνους. PLoS ONE 6 (12): e28930. doi: 10.1371 /journal.pone.0028930

Επιμέλεια: Jun Li, η Sun Yat-sen University Medical School, Κίνα

Ελήφθη: 20 Ιουνίου, 2011? Αποδεκτές: 17 Νοέμβρη του 2011? Δημοσιεύθηκε: 14 Δεκεμβρίου, 2011

Copyright: © 2011 Zhou et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Χρηματοδότηση:. Αυτό το έργο υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών της Κίνας (20872100, https://www.nsfc.gov.cn/Portal0/default124.htm) και το Ίδρυμα Νεολαίας της επαρχίας Σιτσουάν (08ZQ026-030, http: //www.qnjj .sc.cn /). Οι χρηματοδότες δεν είχε κανένα ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή και ανάλυση των δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου

Αντικρουόμενα συμφέροντα:.. Οι συγγραφείς έχουν δηλώσει ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

η έννοια της «ογκογονιδίου εθισμός» ήταν αρχικά έθεσε Weinstein με βάση τις ιδιόμορφο φαινόμενο ότι ο πολλαπλασιασμός και η επιβίωση ορισμένων μορφών καρκίνου εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από ένα μόνο ογκογόνο πρωτεΐνη ή μονοπάτι, παρά την παρουσία πολλαπλών μεταλλάξεων γονιδίων και επιγενετικές ανωμαλίες [1] – [3]. Τώρα πολλά αποδεικτικά στοιχεία έχουν βρεθεί να υποστηρίξει αυτή την έννοια, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που προέρχονται από γενετικά μοντέλα ποντικών [4], [5], μηχανιστικές μελέτες σε ανθρώπινες καρκινικές κυτταρικές σειρές [6], [7], και ιδιαίτερα την καλή κλινική θεραπευτική αποτελεσματικότητα μιας σειράς αντισωμάτων ή μικρά μοριακά φάρμακα που στοχεύουν συγκεκριμένες πρωτεΐνες σε ανθρώπινους καρκίνους αναφερθεί τα τελευταία χρόνια [8] – [10]. Επί του παρόντος, αρκετές υποθέσεις έχουν προταθεί για να εξηγήσουν το φαινόμενο του ογκογονιδίου εθισμού, συμπεριλαμβανομένων των γενετικών εξορθολογισμού [11], [12], συνθετικά θνησιμότητα [13], ογκογόνο αμνησία [14], και ογκογόνο σοκ [15], [16]. Αυτές οι υποθέσεις δίνουν διάφορες εξηγήσεις από διαφορετικές γωνίες με το φαινόμενο της ογκογονιδίου εθισμού. Ακόμα κι έτσι, εξακολουθεί να υπάρχει έλλειψη λεπτομερή κατανόηση προς τον ακριβή μηχανισμό στηρίζεται το ογκογονίδιο εθισμό. Ειδικότερα, η μοριακή βάση της κάποιο ουσιαστικό φαινόμενα που σχετίζονται με το ογκογονίδιο εθισμός παραμένει ασαφής, για παράδειγμα, το φαινόμενο ότι η οξεία ογκογονίδιο αδρανοποίηση οδηγεί στο θάνατο καρκινικών κυττάρων στο ογκογονίδιο εθισμένος καρκίνων, ενώ διαφυλάσσει άλλα κύτταρα που δεν είναι παρομοίως εθισμένοι.

έχει προταθεί ότι το έκτρωμα της ενδοκυτταρικής κυκλώματος (δίκτυο μεταγωγής σήματος) ή «διάγραμμα καλωδίωσης» είναι η πιο θεμελιώδης λόγος που εξηγεί τα φαινόμενα του ογκογονιδίου εθισμού [2], [17]. Η πολυπλοκότητα της ενδοκυτταρικής κυκλώματος μαζί με πολυ-γενετικές μεταλλάξεις σε καρκινικά κύτταρα παρεμποδίζει την κατανόηση της μοριακής βάσης θεωρητικές ογκογονίδιο εθισμός [18], [19]. Η κατάσταση έχει αλλάξει τώρα λίγο λόγω πρόσφατες εξελίξεις στη βιολογία συστημάτων [20] – [22], και ιδίως το βιολογίας υπολογιστικών συστημάτων [23], [24]. Έτσι, το ένα είναι σήμερα σε καλή θέση για να εφαρμόσει αυτές τις τεχνολογίες για να αποκαλύψει πιθανές μοριακών μηχανισμών που διέπουν διάφορα φαινόμενα που σχετίζονται με το ογκογονίδιο εθισμό.

Καθώς το πρώτο έργο της κατανόησης του ογκογονιδίου εξάρτηση από τη σκοπιά της βιολογίας συστημάτων, αυτή η μελέτη, έχουμε αναπτύξει μια μαθηματικό μοντέλο του υποδοχέα επιδερμικού αυξητικού παράγοντα (EGFR) -associated δίκτυο σηματοδοσίας για τη διερεύνηση πιθανών μοριακό μηχανισμό του κυττάρου όγκου θάνατο μετά την αναστολή της εθισμένος ογκογονιδίου. Εδώ εμείς επιλέξαμε το EGFR σχετίζεται με δίκτυο σηματοδότησης κυρίως οφείλεται στους εξής λόγους: (1) EGFR είναι μια από τις πιο σημαντικές ογκογονίδια και εμπλέκεται σε πολλές ανθρώπινες τύπους όγκων, ειδικότερα, οι καρκίνοι του πνεύμονα, της κεφαλής και του λαιμού όγκους [25], [ ,,,0],26]? (2) το δίκτυο σηματοδότησης EGFR έχει μελετηθεί ευρέως πειραματικά και θεωρητικά [27] – [30], υποδηλώνοντας ότι πολλοί παράμετροι είναι διαθέσιμες στη βιβλιογραφία που να διευκολύνει την ανάπτυξη του μοντέλου. Το μοντέλο είχε επικυρωθεί πρώτα, και στη συνέχεια χρησιμοποιούνται για να προσομοιώσουν την κανονική κατάσταση των καρκινικών κυττάρων και των απαντήσεων του δικτύου κατά την οξεία αναστολή του EGFR.

Αποτελέσματα

Δημιουργία του μαθηματικού μοντέλου του δικτύου σηματοδότησης EGFR που σχετίζονται με

Εμείς εδώ παρουσιάσει μια συνήθης διαφορική εξίσωση (ODE) με βάση μαθηματικό μοντέλο του δικτύου σηματοδοσίας που σχετίζονται με EGFR, η οποία περιλαμβάνει τον πολλαπλασιασμό EGFR-οδήγηση /προ-επιβίωσης οδών Ras /εξωκυττάριο-σήμα-ρυθμιζόμενη κινάση (ΕΚΚ) και φωσφοϊνοσιτόλης σηματοδότησης -3 κινάση (PI3K) /ΑΚΤ, και προ-αποπτωτική σηματοδότηση μονοπατιού της απόπτωσης κινάσης σήμα ρύθμισης 1 (ASK1) /p38. Τα τμήματα του Ras /ERK και μονοπάτια /AKT PI3K σε αυτό το μοντέλο ιδρύθηκαν με βάση το γνωστό Ras /ERK και μοντέλα /AKT PI3K συμπεριλαμβανομένων όπως Brightman [31], Birtwistle [30], Schoeberl [29], και Oda [32 ] μοντέλα. Για τις γνώσεις των συγγραφέων, ωστόσο, δεν υπάρχει μαθηματικό μοντέλο της ρ38 μεσολαβεί προ-αποπτωτικών οδό σηματοδότησης αναφερθεί ακόμα στην βιβλιογραφία. Έχουμε έτσι έχτισε ένα μοντέλο της σηματοδότησης ρ38 και ενσωματώθηκε στο δίκτυο σηματοδότησης EGFR. Το μοντέλο περιλαμβάνει 243 εξισώσεις και τις αλληλεπιδράσεις με 160 διακριτά μοριακά είδη, που χαρακτηρίζεται από 145 κινητικές παράμετροι και 28 μη-μηδενική αρχική μοριακή συγκεντρώσεις. Οι περισσότερες από τις κινητικές παραμέτρους και τις αρχικές μοριακές συγκεντρώσεις σε αυτό το μοντέλο λήφθηκαν από τη βιβλιογραφία ή που προέρχεται από βασικό φυσικοχημικές ποσότητες [29], [30], [33]. Άλλοι εκτιμήθηκαν με τοποθέτηση εξόδους μοντέλο με γνωστές πειραματικών δεδομένων με τη χρήση υβριδικών οιονεί αλγορίθμου σύνολο μοντελοποίηση προτείνει εμάς πρόσφατα [34]. Οι κύριες αντιδράσεις και παραμέτρους παρουσιάζονται στον Πίνακα S1, και η αρχική μοριακή συγκεντρώσεις στον Πίνακα S2 (βλ Υποστήριξη Πληροφοριών). Οι σημαντικές μονοπάτια σηματοδότησης και των βασικών εξαρτημάτων που συμμετέχουν στο μοντέλο δικτύου μας φαίνεται στο σχήμα 1. Μία συνοπτική περιγραφή για αυτό το EGFR σχετίζεται με δίκτυο δίνεται ως ακολούθως.

Οι συνεχείς γραμμές με βέλη δείχνουν την ενεργοποίηση των πρωτεϊνών ή των λιπιδίων. Διακεκομμένες γραμμές αντιπροσωπεύουν την άμεση πρωτεϊνών και των αλληλεπιδράσεων πρωτεΐνης-λιπιδίων. Οι συνεχείς γραμμές με αμβλέα άκρα αντιπροσωπεύουν αναστολή.

Η

Στην κανονική κατάσταση, η σηματοδοσία δικτύου αρχίζει με σύνδεση του επιδερμικού αυξητικού παράγοντα (EGF) για EGFR, που ακολουθείται από τον διμερισμό και την επακόλουθη αμοιβαία trans-φωσφορυλίωση επί αρκετά υπολείμματα τυροσίνης του EGFR? αν οικογένειας του EGFR έχει άλλα τρία μέλη, συμπεριλαμβανομένων ErbB2, ErbB3, και ErbB4 εκτός από την EGFR (ErbB1) τα οποία μπορούν να σχηματίσουν διαφορετικές ροοστάτες (είτε ομο- ή ετερο-διμερή) [30], [35], μόνο EGFR και EGFR-EGFR homo οι -dimers θεωρείται σε αυτό το μοντέλο για την απλούστευση. Αυτά τα φωσφο-τυροσίνης δρουν ως θέσεις σύνδεσης που επιτρέπουν υποδοχείς για την πρόσληψη πρωτεϊνών προσαρμογέα Shc και Grb2 [36], το οποίο μπορεί στη συνέχεια να προσλάβει τον παράγοντα ανταλλαγής του νουκλεοτιδίου της γουανοσίνης SOS. SOS προωθεί την αντικατάσταση του ΑΕΠ από το GTP στο Ras, ενεργοποιώντας έτσι Ras [37]. Στη συνέχεια, η ενεργοποιημένη Ras οδηγεί στην ενεργοποίηση της πρωτεϊνικής κινάσης Raf [38]? δεδομένου ότι η άμεση ενεργοποιητής της Raf κινάσης δεν είναι ακόμη γνωστή, υποθέτουμε ότι η φωσφορυλίωση της Raf προκαλείται άμεσα από ένα μόριο Ras-GTP σε αυτό το μοντέλο. Η ενεργοποιημένη Raf ενεργοποιεί τελικά το ενεργοποιείται από μιτογόνο πρωτεΐνη κινάση kinase1 /2 (ΜΕΚ) και ERK με τρόπο καταρράκτη [39]. Η ενεργοποιημένη ERK μπορεί να φωσφορυλιώσει τον ανάντη πρωτεΐνη SOS, ως εκ τούτου προκαλώντας την αποσύνδεση της Grb2-SOS από το σύμπλοκο υποδοχέα, το οποίο σχηματίζει ένα αρνητικό βρόχου ανάδρασης [40]. Επιπλέον, Grb2 σε cytomembrane μπορεί επίσης να προσλάβει Gab1, η οποία προκαλεί τη φωσφορυλίωση της Gab1 και την επακόλουθη πρόσληψη ΡΙ3Κ [41]. Σε cytomembrane, PI3K μετατρέπει φωσφατιδυλινοσιτόλη 4,5-διφωσφορική (ΡΙΡ2) σε φωσφατιδυλινοσιτόλη (3,4,5) -trisphosphate (ΡΙΡ3) που προκαλεί την ενεργοποίηση της ΑΚΤ μέσω της συνεργασίας με 3-φωσφοϊνοσιτιδίου εξαρτώμενη πρωτεϊνική κινάση-1 (ΡϋΚ1) [42 ]. Σε αυτή τη διαδικασία, φωσφατάση και tensin ομόλογο (ΡΤΕΝ) και πρωτεϊνικής φωσφατάσης 2Α (ΡΡ2Α) μπορεί αποφωσφορυλιώνει ειδικά ΡΙΡ3 και ΑΚΤ αντίστοιχα [43]. Η φωσφορυλιωμένη Raf, ΜΕΚ και ERK μπορεί να αποφωσφορυλιωθεί από ειδικές φωσφατάσες τους [30]

P38 που θεωρείται ως σημαντική προ-αποπτωτικών τελεστή μπορούν να ενεργοποιηθούν με μία ποικιλία περιβαλλοντικών καταπονήσεων και φλεγμονώδεις κυτοκίνες [44]. – [46]. Μεταξύ των οποίων, ιδιαίτερης σημασίας είναι η πίεση λόγω της αντιδραστικά είδη οξυγόνου (ROS). Για παράδειγμα, Dolado et al. ανέφεραν ότι το ογκογόνο H-Ras-επαγόμενη ROS παίζει ένα ρόλο κλειδί στην αναστολή της έναρξης του όγκου με την ενεργοποίηση της ρ38 και ως εκ τούτου με αποτέλεσμα την απόπτωση σε ινοβλάστες που προέρχονται από έμβρυα ποντικού [47]. Επιπλέον πολλές μελέτες έχουν δείξει ότι η διέγερση των ανθρώπινων καρκινικών κυττάρων με αποτέλεσμα EGF σε μία αύξηση στην ενδοκυτταρική συγκέντρωση των ROS [48] – [50]. Jin και οι συνεργάτες του ανίχνευσαν ακόμα το ρυθμό της παραγωγής ROS προκαλείται από διέγερση EGF στα Α431 [50]. Έτσι, ROS εμπλέκεται στο μοντέλο μας ως ένα σημαντικό συστατικό της ανάντη μονοπατιού σηματοδότησης ρ38. ROS προκαλεί την ενεργοποίηση του ASK1, η οποία στη συνέχεια επάγει τη φωσφορυλίωση της μιτογόνου ενεργοποιημένης πρωτεΐνης κινάσης kinase3 /6 (ΜΚΚ) και ρ38 σε ένα ύφος καταρράκτη [51]. Οι ειδικές φωσφατάσες της ASK1, ΜΚΚ και της p38 περιλαμβάνονται επίσης σε αυτό το μοντέλο. Επιπλέον, έχει διαπιστωθεί ότι τα ενεργοποιημένα ΑΚΤ μπορεί να καταστείλει την ενεργοποίηση της ρ38 μέσω φωσφορυλίωσης ASK1, το οποίο σχηματίζει μια αρνητική αλληλοπαρεμβολές μεταξύ ΡΙ3Κ /ΑΚΤ και μονοπάτια /p38 σηματοδότηση ASK1. Για παράδειγμα, Zhang et al. ανέφεραν ότι η ΑΚΤ μπορεί να φωσφορυλιώσει ASK1 στη θέση Ser83 να αναστέλλουν την ενεργοποίηση σηματοδότησης υπεροξείδιο του υδρογόνου που προκαλείται από ASK1 /p38 σε ενδοθηλιακά κύτταρα [52]. Yuan και συναδέλφους του αποδείχθηκε επίσης ότι η ΑΚΤ μπορεί να αναστέλλει την ενεργοποίηση ρ38 σισπλατίνη που προκαλείται μέσω φωσφορυλίωσης του ASK1 [53]. Κατά συνέπεια, η στιχομυθία ΑΚΤ ASK1 μεταξύ PI3K /AKT και οδών σηματοδότησης /p38 ASK1 συμμετέχει επίσης στο μοντέλο μας.

επικύρωση Μοντέλο

Το καθιερωμένο μοντέλο είχε επικυρωθεί από τον υπολογισμό του χρόνου μαθημάτων των διαφόρων κλειδί ενεργοποίησης είδη, συμπεριλαμβανομένων Ras, ERK, ΑΚΤ και ρ38 μετά από μια σύντομη διέγερση EGF και συγκρίνοντας τα αποτελέσματα της προσομοίωσης με άλλες δημοσιευμένες πειραματικές ή προσομοίωση μελέτες για σηματοδότηση EGFR. Το Σχήμα 2 δείχνει τα προσομοιωμένα μοτίβα πορεία του χρόνου του Ras, ERK, ΑΚΤ και την έκθεση της ενεργοποίησης ρ38 προς EGF με διάφορες συγκεντρώσεις επί 60 λεπτά. Κατά την προσθήκη του EGF σε t = 0, οι συνολικές συγκεντρώσεις του Ras-GTP, φωσφο-ΕΚΚ (ρ-ΕΚΚ) και φωσφο-ΑΚΤ (ρ-ΑΚΤ) αυξάνουν ταχέως σε ένα μέγιστο μέσα σε 5 λεπτά με κορυφές τους ανάλογα με τη συγκέντρωση EGF , που ακολουθείται από σάπια στα βασικά επίπεδα τους μέσα σε 50 λεπτά. Εν τω μεταξύ, παρατηρείται μια καθυστερημένη αύξηση του φωσφο-ρ38 (ρ-p38), η οποία κορυφώθηκε μετά από 15 λεπτά,. Αυτά είναι συνεπείς με τα προηγούμενα πειραματικά ευρήματα. Για παράδειγμα, ο EGF διέγερση των κυττάρων PC12 οδηγεί σε ταχεία, παροδική ενεργοποίηση του Ras και ERK [27]. Το επίπεδο της Ras-GTP φθάνει ταχέως ένα μέγιστο μέσα σε 2 λεπτά έκθεσης σε EGF, αλλά μειώνεται μέσα σε 10 λεπτά και σταδιακά επιστρέφει στο βασικό επίπεδο εντός 60 λεπτών. Παρομοίως, η ενεργοποίηση ERK είναι μέγιστη μέσα σε 5 λεπτά, και διασπάται σε λιγότερο από το 50% του μέγιστου επιπέδου από 30 λεπτά, και σε λιγότερο από το 25% μέσα σε 60 λεπτά. Οι παροδικές ενεργοποιήσεις της ERK και p38 μετά από διέγερση EGF παρατηρήθηκε επίσης σε αμφιβληστροειδούς τριχοειδή ενδοθηλιακά κύτταρα [54]. Μετά από μία έκθεση 5 λεπτών του αμφιβληστροειδούς τριχοειδών ενδοθηλιακών κυττάρων σε EGF, ERK φθάνει ένα μέγιστο επίπεδο φωσφορυλίωσης το οποίο είναι 20 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του ελέγχου. Κατά τη διάρκεια των επόμενων 2 ώρες, η ενεργοποίηση ERK διασπάται μέχρι να φτάσει μια γραμμή βάσης. Για p-p38, αυξάνει το επίπεδο σχεδόν τριπλάσια σε σχέση με τον έλεγχο της μετά από 15 λεπτά, που ακολουθείται από μια πτώση στο επίπεδο του ελέγχου της.

αλλαγές Συγκέντρωση του (Α) ενεργή ERK (φωσφο-ΕΚΚ), (Β ) ενεργό ΑΚΤ (φωσφο-ΑΚΤ), (Γ) ενεργό Ras (Ras-GTP) και (Δ) ενεργού p38 (φωσφο-p38) κατά την παροδική διέγερση με EGF σε διαφορετικές συγκεντρώσεις.

η

Προσομοίωση παρατεταμένη ενεργοποίηση του EGFR

στη συνέχεια, προσομοιώσει την παρατεταμένη ενεργοποίηση EGFR σε EGFR εθιστεί καρκινικά κύτταρα. Για το σκοπό αυτό, οι αντιδράσεις εσωτερικοποίηση υποδοχέα απομακρύνθηκαν από το μοντέλο, και η συγκέντρωση EGF ορίστηκε σε σταθερή τιμή. Το σχήμα 3 παρουσιάζει τα χρονικά μαθήματα της ERK, ΑΚΤ και την ενεργοποίηση της p38. Σαφώς, η παρατεταμένη ενεργοποίηση EGFR τελικά οδηγεί σε μία σταθερή υψηλού επιπέδου ρ-ERK και ρ-ΑΚΤ μετά από μια ραγδαία αύξηση στην αρχή. Ωστόσο, η ενεργοποίηση της ρ38 εξακολουθεί να διατηρεί σε βασικό επίπεδο του αν και ανιχνεύσιμο μικρή κορυφή του ρ-ρ38 εντός των πρώτων 5 λεπτών. Συνολικά, η παρατεταμένη ενεργοποίηση του EGFR οδηγεί σε ένα τελικό αποτέλεσμα της επίμονης υψηλό επίπεδο ρ-ERK και π-ΑΚΤ, αλλά το χαμηλό επίπεδο της ρ-ρ38. Αυτό είναι σύμφωνο με τα πειραματικά ευρήματα σε EGFR εθιστεί καρκινικά κύτταρα που το ΕΚΚ και AKT κρατήσει σε υψηλό επίπεδο και ενεργοποίηση της p38 διατηρεί σε χαμηλό επίπεδο ενεργοποίησης [16].

αλλαγές Συγκέντρωση του (Α) ενεργός ERK (φωσφο-ΕΚΚ), (Β) ενεργός ΑΚΤ (ΑΚΤ-φωσφο) και (C) δραστική ρ38 (φωσφο-ρ38) κατά παρατεταμένη διέγερση του EGFR σε διαφορετικά επίπεδα.

η

Προσομοίωση του δικτύου απόκριση κατά την οξεία αδρανοποίηση EGFR σε EGFR εθιστεί καρκινικά κύτταρα

Έχουμε μόνο προσομοιώνεται η κανονική κατάσταση του EGFR εθισμένος καρκινικών κυττάρων, δηλαδή ένα περιβάλλον συνεχούς ενεργοποίησης EGFR. Σε αυτό το τμήμα, θα προσομοιώσει την απόκριση του δικτύου κατά την οξεία αδρανοποίηση EGFR, η οποία μιμείται την κατάσταση της χρησιμοποίησης των αναστολέων EGFR σε EGFR εθιστεί καρκινικά κύτταρα. Σε αυτήν την προσομοίωση, η οξεία αδρανοποίηση EGFR διεξήχθη μέσω ενός προ-εκχωρηθεί εκδήλωση σε ένα σταθερό σημείο του χρόνου, δηλαδή η δραστικότητα του EGFR ορίστηκε σε βασικό επίπεδο. Αλλαγές στη συγκέντρωση των ενεργοποιημένων ERK, ΑΚΤ και ρ38 μετά από οξεία αναστολή EGFR παρουσιάζονται στο Σχήμα 4. Προφανώς, η οξεία αδρανοποίηση EGFR οδηγεί σε άμεση πτώση της συγκέντρωσης του ρ-ERK και π-ΑΚΤ, και μια καθυστερημένη αύξηση του ρ- p38. Η καλά προσομοίωση αναπαράγονται τα πειραματικά φαινόμενα που οξεία αδρανοποίηση του EGFR ογκογονιδίου οδηγεί σε ταχεία μείωση των τελεστών πολλαπλασιασμού των κυττάρων /pro-επιβίωση π-ERK και π-ΑΚΤ, και την επακόλουθη εμπλοκή του προ-αποπτωτικών τελεστή ρ-p38 σε EGFR εθισμένος καρκινικά κύτταρα [16], [55].

Προφίλ των μεταβολών συγκέντρωσης (Α) ενεργή ERK (φωσφο-ΕΚΚ), (Β) που δραστηριοποιούνται ΑΚΤ (φωσφο-ΑΚΤ) και (Γ) ενεργό ρ38 (φωσφο -p38). Η εικονική περίπτωση αναστολής EGFR έγινε σε χρόνο 0 ώρες.

Η

Ανάλυση ευαισθησίας αποκαλύπτει την καθοριστική παράγοντες που ευθύνονται για την

ενεργοποίηση της p38

Η ανάλυση ευαισθησίας έχει χρησιμοποιηθεί από καιρό στη βιολογία συστημάτων για να μελετήσουν πώς μεταβολή της αξίας της προσομοιωμένης εξόδου ενός μαθηματικού μοντέλου μπορεί να κατανεμηθεί σε διάφορες πηγές διακύμανσης στην είσοδο ενός μοντέλου, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον εντοπισμό κρίσιμων πρωτεϊνών που κυριαρχούν στην παραγωγή ενός τελεστή πρωτεΐνη [29]. Εδώ p-ERK, π-ΑΚΤ και p-p38 ελήφθησαν ως τις μεταβλητές εξόδου για την ανάλυση ευαισθησίας. Σχήμα 5 παρουσιάζει το κανονικοποιημένο χρόνο ολοκληρωμένη ευαισθησία για τα είδη με μη μηδενικές τιμές στο μοντέλο δίκτυο σηματοδότησης EGFR. Προφανώς, τα πιο ευαίσθητα κόμβους για την ενεργοποίηση ERK είναι ΜΕΚ και Raf εκτός από την αδιάφορη ERK και EGF? ERK και EGF είναι οι τετριμμένες λύσεις από το ΕΚΚ είναι ο άμεσος πρόδρομος του p-ERK, και EGF είναι ο εμπνευστής της απόκρισης του δικτύου (για λόγους απλότητας, αυτές οι αδιάφοροι ευαίσθητα κόμβοι θα πρέπει να αγνοηθεί αργότερα). Για την ενεργοποίηση ΑΚΤ, τα πιο ευαίσθητα κόμβοι περιλαμβάνουν Grb2, PIP2, Gab1, PI3K, ΡϋΚ1, SOS, και PTEN. Και εκείνοι για την ενεργοποίηση της p38 περιλαμβάνουν κυρίως ASK1, ΜΚΚ, RacGDP, ΡΡ2Α, ΑΚΤ, ΡϋΚ1 και SOS.

κανονικοποιημένο χρόνο ολοκληρωμένες ευαισθησίες του ΕΚΚ, ΑΚΤ και φωσφορυλίωση της p38 (p-ERK, π-ΑΚΤ, και p-p38) σε κάθε μη μηδενική ειδών στο μοντέλο του δικτύου που σχετίζονται με EGFR.

Η

Η ανάλυση ευαισθησίας παραπάνω αποκαλύπτει τις κρίσιμες ρυθμιστικές αρχές του δικτύου για την τελεστές επιβίωσης p-ERK και p-ΑΚΤ, και προ-αποπτωτικά τελεστή ρ-p38. Παρατηρήσαμε επίσης ότι οι μεγαλύτερες θετικές και αρνητικές τιμές της ευαισθησίας όλες αντιστοιχεί στη μεταβλητή εξόδου p-p38. Για παράδειγμα, η ΑΚΤ που έχει τη μεγαλύτερη αρνητική τιμή της ευαισθησίας στην προ-αποπτωτικών τελεστή ρ-p38 μπορεί να παίζει σημαντικό ρόλο αρνητική ρύθμιση σε απόπτωση των κυττάρων. ASK1, ΜΚΚ και RacGDP, τα οποία όλα είναι τα βασικά συστατικά των ROS /ASK1 /ΜΚΚ /p38 καταρράκτη σηματοδότησης, έχουν τις μεγαλύτερες θετικές τιμές της ευαισθησίας, γεγονός που συνεπάγεται σημαντικό θετικό ρόλο των ROS που σχετίζονται σηματοδότησης στο κελί απόπτωση. Αυτά τα ευρήματα μπορούν επίσης να σχετίζονται με την ευαισθησία των κυττάρων του όγκου με τη θανάτωση επιδράσεις των στοχευμένων φαρμάκων. Για να ελέγξει την υπόθεση αυτή, αλλάξαμε τον αρχικό δίκτυο με την αφαίρεση είτε η στιχομυθία ΑΚΤ ASK1 ή ROS, και στη συνέχεια εκ νέου προσομοίωση τις απαντήσεις του δικτύου στις ρυθμίσεις της παρατεταμένης ενεργοποίησης EGFR και οξεία αδρανοποίηση EGFR. Σχήμα 6Α παρουσιάζει τα αποτελέσματα της προσομοίωσης κατά την αφαίρεση του στιχομυθία ΑΚΤ-ASK1. Προφανώς, τα υψηλά επίπεδα του p-ERK και π-ΑΚΤ στη ρύθμιση της παρατεταμένης ενεργοποιήσεως του EGFR και την ταχεία πτώση κατά οξεία αναστολή EGFR (βλέπε Εικόνα 6Α) παρατηρήθηκαν, τα οποία είναι πολύ παρόμοια με τα αποτελέσματα που λαμβάνονται μοντελοποίηση στο αρχικό δίκτυο. Ωστόσο, μετά την αφαίρεση του στιχομυθία ΑΚΤ-ASK1, π-p38 κρατά σε υψηλό επίπεδο στην περίπτωση είτε παρατεταμένη ενεργοποίηση του EGFR ή οξεία αναστολή του EGFR, υπονοώντας μια ισχυρότερη αποπτωτική ικανότητα. Η Εικόνα 6Β απεικονίζει τα αποτελέσματα της προσομοίωσης κατά την αφαίρεση των ROS. Παρόμοια με την περίπτωση κατά την αφαίρεση ΑΚΤ-ASK1, εξακολουθούμε να παρακολουθούνται τα υψηλά επίπεδα της p-ERK και p-ΑΚΤ στη ρύθμιση της παρατεταμένης ενεργοποίησης EGFR και ταχεία πτώση μετά την οξεία αναστολή του EGFR. Ωστόσο, η αφαίρεση ROS οδήγησε σε χαμηλό επίπεδο ρ-p38 στην περίπτωση είτε παρατεταμένη ενεργοποίηση EGFR ή οξεία αδρανοποίηση EGFR. Αυτά τα δεδομένα δείχνουν ότι η απομάκρυνση των ROS οδηγεί στην απώλεια των αποπτωτικών χωρητικότητας.

Η εικονική εκδήλωση της αναστολής EGFR έγινε σε χρόνο 0 ώρες. (Α) Οι επιδράσεις της αφαίρεσης στιχομυθία ΑΚΤ ASK1 στις αλλαγές συγκέντρωσης του ρ-ERK, ρ-ΑΚΤ και π-P38. (Β) Τα αποτελέσματα της απομάκρυνσης ROS στις αλλαγές συγκέντρωσης του ρ-ERK, ρ-ΑΚΤ και ρ-P38.

Η

Συλλογικά, τα αποτελέσματα της προσομοίωσης που λαμβάνονται εδώ υποδηλώνουν ότι υπάρχει μια ισχυρότερη αποπτωτική δυναμικό υπάρχουσες στην κανονική κατάσταση των καρκινικών κυττάρων, η οποία καταστέλλεται από την αρνητική στιχομυθία ΑΚΤ-ASK1 μεταξύ PI3K /AKT και μονοπάτια /p38 σηματοδότηση ASK1. Η απελευθέρωση του αποπτωτικού δυναμικού λόγω της ξεθώριασμα μακριά αρνητικών στιχομυθία ΑΚΤ ASK1 κατά την απενεργοποίηση του EGFR θα μπορούσε να είναι ένας σημαντικός παράγοντας που προκαλεί το θάνατο των κυττάρων, εκτός από την αναστολή του πολλαπλασιασμού /pro-σηματοδότηση επιβίωσης. Ειδικότερα, η ταχεία απελευθέρωση του συσσωρευμένου αποπτωτικών δυναμικό θα μπορούσε να είναι ένας βασικός λόγος που οδηγεί στην ευαισθησία των καρκινικών κυττάρων με τη θανάτωση επιδράσεις των φαρμάκων που στοχεύουν το εθισμένο ογκογονίδιο.

πειραματικές αποδείξεις για την ύπαρξη των ROS και αποπτωτικών δυναμικό σε EGFR-εθισμένος καρκινικά κύτταρα

το μοντέλο που περιγράφεται παραπάνω είναι κάπως τεχνητή, η οποία δεν μπορεί να αντιστοιχεί στενά με την πραγματική EGFR εθισμένος καρκινικά κύτταρα. Ως εκ τούτου, θα πραγματοποιηθεί επίσης μια σειρά πειραμάτων για να εξετάσει διάφορα βασικά ζητήματα που σχετίζονται με την μοντελοποίηση μας. Δύο μη-μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύμονα (NSCLC) κυτταρικές σειρές HCC827 και ΝΟΙ-Η460 (Η460) επιλέχθηκαν για τα πειράματα? HCC827 είναι ένα τυπικό EGFR εθισμένος κυτταρική σειρά καρκίνου, και Η460 δεν EGFR εθισμένος, το οποίο είναι για σύγκριση. Το πρώτο πείραμα σχεδιάστηκε για να διερευνήσει τα επίπεδα ROS στα δύο NSCLC κυτταρικές γραμμές. Το ενδοκυτταρικό επίπεδο ROS επιδείχθηκε από 2 ‘, 7’-διοξική dichlorodihydrofluorescein (DCFH-DA) [56], ένα ROS ανταποκρίνεται μοριακού ανιχνευτή, και οπτικοποιήθηκε χρησιμοποιώντας ανεστραμμένο μικροσκόπιο φθορισμού. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 7, ένα πολύ υψηλό επίπεδο ROS ανιχνεύθηκε στα κύτταρα HCC827 EGFR-εθισμένος, ενώ ROS δεν θα μπορούσε να γίνει αντιληπτή σε κύτταρα Η460. Το εύρημα αυτό αντανακλά μία γεγονός ότι HCC827 υποφέρει ένα μεγάλο άγχος ROS, ή με άλλα λόγια, HCC827 φέρει μια ισχυρότερη αποπτωτικό δυναμικό. Ακόμα κι έτσι HCC827 εξακολουθεί να διατηρεί έντονη την ικανότητα πολλαπλασιασμού, γεγονός που υποδηλώνει ότι η αποπτωτική δυναμικό και καταστέλλεται.

Τα σήματα ανιχνευτή ROS καθώς και το πυρηνικό εντοπισμό DAPI στην HCC827 και Η460 παρουσιάστηκαν μόνα τους ή συγχωνεύθηκαν (Merge).

ανάλυση Ακολούθως western blot και κυτταρομετρία ροής (FCM) δοκιμασίες χρησιμοποιήθηκαν για να διερευνηθεί κατά πόσο η ενεργοποίηση των ρ38, καθώς και η απόπτωση των καρκινικών κυττάρων μπορεί να προκληθεί μέσω αναστολής ΑΚΤ. Εμείς αντιμετωπίζονται HCC827 και Η460 κυττάρων με 1 μΜ ουορτμανίνη? wortmannin είναι ένας αναστολέας της ΡΙ3Κ σηματοδότησης /ΑΚΤ. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 8Α, wortmannin θεραπεία της HCC827 κύτταρα μπορεί να προκαλέσει σχεδόν πλήρη αναστολή της ΑΚΤ και μεγάλη συσσώρευση ρ-ρ38 εντός 4 ωρών από τη θεραπεία. Για Η460 κύτταρα, θεραπεία wortmannin μπορεί επίσης να προκαλέσει σχεδόν πλήρη αναστολή της ΑΚΤ, αλλά πολύ μικρή συσσώρευση ρ38-ρ, χωρίς να αλλάζει το επίπεδο ενδοκυτταρικής ROS (Σχήμα S1). Τα αποτελέσματα των δοκιμασιών FCM (Σχήμα 8Β) δείχνουν ότι η θεραπεία wortmannin μπορεί να οδηγήσει σε αυξήσεις των ποσοστών απόπτωσης τόσο στην HCC827 και Η460 κύτταρα. Σε σύγκριση με Η460, HCC827 κύτταρα παρουσίασαν πολύ πιο απόπτωση μετά από 10 μΜ ουορτμανίνη θεραπεία. Αυτά τα πειράματα αποδεικνύουν ότι η αδρανοποίηση του τελεστή επιβίωσης ρ-ΑΚΤ οδηγεί στην ταχεία απελευθέρωση του συσσωρευμένου αποπτωτικών δυναμικού σε EGFR-εθισμένος καρκινικά κύτταρα, τα οποία μπορεί να είναι ένας σημαντικός λόγος που οδηγεί στην ευαισθησία των κυττάρων του όγκου σε φάρμακα που στοχεύουν το εθισμένο ογκογονίδιο EGFR .

(Α) Ανοσοκηλίδωση με υποδεικνύεται αντισώματα για να δείξει την φωσφορυλίωση της ΑΚΤ και ρ38 σε HCC827 και τα κύτταρα Η460 αγωγή με 1 μΜ ουορτμανίνη (WM). (Β) Η απόπτωση των HCC827 και Η460 κύτταρα με ή χωρίς 10 μΜ wortmannin (WM) θεραπεία για 24 ώρες. Τα ποσοστά απόπτωσης δίνονται ως ποσοστά.

Η

Από τη στιγμή που έχουν αποδείξει την ύπαρξη αποπτωτικών δυναμικό λόγω ROS στρες σε EGFR-εθισμένος καρκινικά κύτταρα, θα υποθέσουμε περαιτέρω ότι η δουλεία των ROS στρες μπορεί να απευαισθητοποιήσει τον καρκίνο κυττάρων στην στοχευμένη θεραπεία. Για να ελεγχθεί αυτή η υπόθεση, έχουμε κατεργασία HCC827 κυττάρων με βιταμίνη C, ένα αντιοξειδωτικό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την άμβλυνση εν μέρει το στρες ROS. Τότε FCM και δοκιμασίες κηλίδος Western διεξήχθησαν για να δοκιμαστεί η έκθεση των κυττάρων απόπτωσης στο gefitinib αναστολέα EGFR. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 9Α, βιταμίνη C μπορεί να μειώσει την απόπτωση των κυττάρων HCC827 αντιμετωπίζεται από gefitinib σύγκριση με τον έλεγχο στον οποίο δεν χρησιμοποιήθηκε βιταμίνη c. Το Σχήμα 9Β απεικονίζει τα αποτελέσματα δοκιμασιών κηλίδα western, οι οποίες δείχνουν ότι ο μετριασμός των ROS πράγματι μείωσε το επίπεδο π-ρ38 σε HCC827 κύτταρα κατεργασμένα με gefitinib. Ταυτόχρονα, παρατηρήσαμε επίσης ότι η ανακούφιση των ROS μειώθηκε ρ-ΕΚΚ και ρ-ΑΚΤ επίπεδα, καθώς και. Μια πιθανή εξήγηση θα μπορούσε να είναι ότι ROS στρες μπορεί να προωθήσει τον πολλαπλασιασμό /επιβίωση, επιπρόσθετα να επάγει απόπτωση [57] – [59], εξ ου και ο μετριασμός των ROS οδηγεί consequentially σε μείωση του ρ-ERK και π-ΑΚΤ. Αναγνωρίζουμε ότι αυτό δεν είχε πάρει την αντανάκλαση από τα αποτελέσματα της προσομοίωσης μας από το μαθηματικό μοντέλο μας αγνόησε τη σηματοδότηση από ROS να ERK /AKT, η οποία δεν είναι γνωστή επί του παρόντος. Επιπλέον, μία δοκιμασία ΜΤΤ διεξήχθη για να δοκιμαστεί η βιωσιμότητα των κυττάρων HCC827. Το αποτέλεσμα δείχνει ότι η βιταμίνη C μπορεί να μειώσει την κυτταροτοξικότητα του gefitinib σε HCC827 κύτταρα (Σχήμα 9C). Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η ευαισθησία των κυττάρων HCC827 στο gefitinib αναστολέας του EGFR είναι μειωμένη λόγω της άμβλυνσης των αποπτωτικών δυναμικό.

HCC827 κύτταρα υποβλήθηκαν σε αγωγή με βιταμίνη C (VC), gefitinib (GEF) ή συνδυασμό τους (GEF + vc). (Α) Η κυτταρομετρία ροής ανίχνευση της απόπτωσης των κυττάρων HCC827 κάτω από κάθε θεραπεία για 24 ώρες. Τα ποσοστά απόπτωσης των θεραπειών δίνονται ως ποσοστά. (Β) Ανοσοστύπωμα με υποδεικνυόμενα αντισώματα για να δείξει τη φωσφορυλίωση της ERK, ΑΚΤ και ρ38 σε HCC827 κύτταρα κατεργασμένα με υποδεικνύεται παράγοντες. 1 μΜ gefitinib, χρησιμοποιήθηκαν 1 μΜ βιταμίνη C ή συνδυασμό τους. (Γ) Η κυτταρική βιωσιμότητα της έκθεσης HCC827 κυττάρων σε υποδεικνύεται παράγοντες μετράται με ΜΤΤ. 1 nM gefitinib, χρησιμοποιήθηκαν 10 ηΜ βιταμίνης C ή συνδυασμό τους.

Η

Συζήτηση

Η έννοια της «ογκογονιδίου εθισμός» έχει πλέον γίνει αποδεκτή από όλο και περισσότερους ερευνητές, μέσω της τελευταίας δεκαετίας . Παρ ‘όλα αυτά, ο μηχανισμός που υπογραμμίζει την ογκογονιδίου εθισμός είναι μακριά από κατανοητή. Στην παρούσα έρευνα, έχουμε αναπτύξει ένα μαθηματικό μοντέλο του δικτύου σηματοδοσίας που σχετίζονται με EGFR. Αναγνωρίζουμε ότι το καθιερωμένο μοντέλο του δικτύου δεν περιλαμβάνει όλα τα μονοπάτια σηματοδότησης και συστατικά που ρυθμίζουν την επιβίωση και την απόπτωση των καρκινικών κυττάρων? δημιουργία ενός πλήρους μοντέλου του δικτύου είναι πρακτικά αδύνατη προς το παρόν. Από μια άλλη σκοπιά, αγνοώντας άλλες εναλλακτικές οδούς σηματοδότησης μπορεί να δώσει ένα τυχερό απροσδόκητη επιτυχία ότι το καθιερωμένο μοντέλο περισσότερο κλείνει προς το EGFR εθισμένος κατάσταση.

Οι προσομοιώσεις με την επικυρωμένη EGFR που σχετίζονται με το μοντέλο του δικτύου σε συνδυασμό με την πειραματική επαλήθευση αποκαλύψει το ύπαρξη αποπτωτικών δυναμικό. Η αποπτωτική δυναμικό θα μπορούσε να προκληθεί από διάφορες καταπονήσεις, τυπικά για παράδειγμα, ROS. Τα καρκινικά κύτταρα συχνά παρουσιάζουν αυξημένα επίπεδα του ενδοκυτταρικού ROS [60], [61]. Πολλοί παράγοντες μπορούν να συμβάλουν στην παραγωγή ROS [61]. Η ενεργοποίηση του ογκογονιδίου EGFR μπορεί να φέρει σχετικά με την παραγωγή ROS, μέσω της διαδοχικής ενεργοποίησης των ΡΙ3Κ, Rac και NADPH οξειδάση [48]. Επιπλέον, υποξία-επαναιμάτωσης στο μικροπεριβάλλον του όγκου μπορεί να οδηγήσει στην παραγωγή ROS, η οποία με τη σειρά της μπορεί να ξεκινήσει μια ιξώδης κύκλος βλάβη των μιτοχονδρίων και περαιτέρω παραγωγή ROS [62]. Σε φυσιολογικά κύτταρα, η ROS μπορούν να αμβλυνθούν με την εμπλοκή γλυκόλυση και προς τα κάτω ρύθμιση της λειτουργίας των μιτοχονδρίων [63]. Τα καρκινικά κύτταρα συχνά έχουν έλλειψη στο σύστημα μείωσης ROS λόγω γενετικές αλλοιώσεις, οι οποίες εμποδίζουν την εκκαθάριση των ROS [61]. Η συσσώρευση των ROS συνήθως έχει σαν αποτέλεσμα την απόπτωση μέσω της ενεργοποίησης ROS διαδοχικής /ASK1 /p38 [47], [64]. Παρ ‘όλα αυτά, η ενεργοποίηση των προ-αποπτωτικών τελεστή ρ38 αναστέλλεται από αρνητικά στιχομυθία ΑΚΤ ASK1 σε καρκινικά κύτταρα [52], [65]. Μόλις το μετριασμό των αρνητικών στιχομυθία ΑΚΤ-ASK1, μέσω για παράδειγμα, αδρανοποίηση του ΑΚΤ, το αποπτωτικό δυναμικό μπορεί να απελευθερωθεί, ως εκ τούτου, την επαγωγή κυτταρικής απόπτωσης [53].

Η ταχεία απελευθέρωση των συσσωρευμένων αποπτωτικών δυναμικό παρακάτω ογκογονίδιο αναστολή είναι ένας σημαντικός λόγος που οδηγεί στην ευαισθησία των κυττάρων του όγκου με τη θανάτωση επιδράσεις των ναρκωτικών που στοχεύουν στο εθισμένο ογκογονιδίου, το οποίο είναι το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό γνώρισμα του ογκογονιδίου εθισμού. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι το συνολικό αποτέλεσμα αποπτωτική σε απόκριση προς ογκογονιδίου αδρανοποίηση συνεισφέρεται μόνο από τον αποπτωτικό δυναμικό. Έχει αναγνωρισθεί ότι ο EGFR μπορεί να παράγει προ-αποπτωτικών αποτελεσμάτων μέσω ενεργοποίησης μερικές κατάντη οδούς τελεστή που έχουν συνδεθεί με προ-αποπτωτικών αποτελεσμάτων. Για παράδειγμα, ο EGFR μπορεί να δεσμεύει άμεσα με την λεγόμενη «συνδέτη θανάτου» FAS /CD95 [66], ως εκ τούτου οδηγούν σε αποπτωτικό αποτέλεσμα. Οι μεταγενέστεροι Ras μπορεί να είναι προ-αποπτωτικά μέσω μιας αλληλεπίδρασης με το στόχο τελεστή Nore1 [67].

Ευρήματα στη μελέτη αυτή μπορεί επίσης να έχει κλινικές επιπτώσεις σε στοχευμένες θεραπείες του καρκίνου, καθώς και στην ανάπτυξη φαρμάκων κατά του καρκίνου. Για παράδειγμα, αποκλειστική χρήση της ERK ή ΑΚΤ αναστολέας δεν μπορεί να φέρει ένα καλό θεραπευτικό αποτέλεσμα, ακόμη και σε ασθενείς με καρκίνους EGFR-εθισμένος. Faber et al. [68] έχουν δείξει ότι η αναστολή της ΡΙ3Κ /ΑΚΤ δεν προήγαγε σημαντική απόπτωση σε ο EGFR εθιστεί καρκίνους. Ωστόσο, μπλοκάρουν τόσο PI3K /AKT και Ras /ΜΕΚ ταυτόχρονα οδήγησε σε απόπτωση σε παρόμοια επίπεδα με τους αναστολείς EGFR. Επιπλέον, η χρήση παραγόντων που ωφελούν την αύξηση των αποπτωτικών δυναμικού μπορεί να αυξήσει περαιτέρω την ευαισθησία των καρκινικών κυττάρων σε στοχευμένες φάρμακα. Για παράδειγμα, έχει αναφερθεί ότι οι παράγοντες ROS ροών έχουν επιλεκτική θανάτωση επιδράσεις στη στοχευμένη θεραπεία-ανθεκτική καρκίνους [69], [70]. Αντιστρόφως, παράγοντες που μπορούν να βοηθήσουν να μετριαστούν αποπτωτικό δυναμικό θα μπορούσε να μειώσει την ευαισθησία των καρκινικών κυττάρων στους αναστολείς EGFR [59], η οποία θα πρέπει να αποφεύγεται για να χρησιμοποιήσουν κλινικά. Τέλος, αυτή η μελέτη επίσης προτείνει ότι ένας καλός στόχος αντικαρκινικών θα πρέπει να έχει ένα χαρακτήρα που λειτουργική αναστολή της θα πρέπει να ωφελήσει την απελευθέρωση των συσσωρευμένων δυναμικού απόπτωσης σε καρκινικά κύτταρα, εκτός από τον αποκλεισμό της επιβίωσης.

Εν περιλήψει, μοντελοποίηση συστημική βιολογία μας αποκαλύπτει ότι υπάρχει μια ισχυρότερη αποπτωτική δυνατότητες του EGFR-εθισμένος καρκίνους, η οποία σε μεγάλο βαθμό καταστέλλεται από την αρνητική στιχομυθία μεταξύ PI3K /AKT και μονοπάτια /p38 σηματοδότηση ASK1. Αναστολή των σημάτων επιβίωσης και ταυτόχρονη απελευθέρωση των συσσωρευμένων αποπτωτικών δυναμικού συνεισφέρουν από κοινού προς το κύτταρο όγκου θάνατο μετά την αναστολή της εθισμένος ογκογονιδίου σε EGFR εθιστεί καρκίνους. Συνολικά, αυτή είναι η πρώτη προσπάθεια να κατανοήσουμε «ογκογονίδιο εξάρτησης» από την άποψη της βιολογίας συστημάτων του. Περαιτέρω πληροφορίες για τους μηχανισμούς που διέπουν το ογκογονίδιο εξάρτησης από τη σκοπιά της βιολογίας συστημάτων που απαιτούνται ακόμη έντονα. Τυχόν εξελίξεις στον τομέα αυτό θα ωφελήσει τελικά την στοχευμένη θεραπεία του καρκίνου, καθώς και την ανάπτυξη φαρμάκων κατά του καρκίνου.

Υλικά και Μέθοδοι

Μοντέλο Ανάπτυξης

Το μοντέλο δίκτυο αναπτύχθηκε με τη βοήθεια του Matlab (MathWorks, MA, USA, https://www.mathworks.com). Οι πληροφορίες για όλα τα μονοπάτια σηματοδότησης και την τοπολογία του δικτύου συλλέχθηκαν από διάφορες δημοσιευμένες εργασίες. Μοριακές αλληλεπιδράσεις στο μοντέλο περιγράφονται από ένα σύνολο συζευγμένων διαφορικών εξισώσεων, οι οποίες προέκυψαν με βάση τους νόμους της δράσης Mass.