Гетерогенная коллагенсодержащая композиция: влияние на клетки рака шейки матки линии HeLa и оценка перспективности применения в онкологической практике

В основе возможного практического использования гетерогенной коллагенсодержащей композиции (ГКСК) для лечения осложнений лучевой терапии лежит понимание эффектов действия на опухолевые клетки.

Цель исследования. Изучить влияние ГКСК на рост, жизнеспособность, пролиферативную активность и пул стволовых клеток рака шейки матки in vitro.

Материалы и методы. Клетки линии HeLa инкубировали с коммерчески доступной ГКСК (торговое название Сферо®ГЕЛЬ в двух вариантах исполнения – Medium и Light) в течение 24–72 ч. Определяли общее количество опухолевых клеток, их жизнеспособность методом МТТ, суммарную долю клеток в фазах S + G2 + M методом проточной цитометрии, а также относительное и абсолютное количество опухолевых стволовых клеток (ОСК), идентифицированных по способности к выведению флуоресцентного красителя Хёхст 33342 из клеток (метод SP) и экспрессии CD133, после инкубации с ГКСК в двух разведениях и в контрольных образцах.

Результаты. При использовании ГКСК-Мedium в разведении 1/5 (наименьшем из изученных разведений) зарегистрировано уменьшение общего числа опухолевых клеток на 13 % от контрольного уровня в течение всего периода наблюдения (p < 0,05). Этот эффект сопровождался параллельным снижением жизнеспособности клеток и уменьшением пролиферативной активности в первое время после начала воздействия по сравнению с контролем (p < 0,05). Отмечена тенденция к уменьшению абсолютного количества ОСК, выявляемых независимо методами SP и иммунофенотипирования по CD133 после 72-часовой инкубации с ГКСК-Мedium 1/5, в 1,3 раза по сравнению с контролем. Сходные, но кратковременные или менее выраженные эффекты показаны для ГКСК-Medium в большем разведении 1/20 и ГКСК-Light во всех разведениях в отношении общего количества опухолевых клеток и размера пула ОСК.

Заключение. Полученные результаты доказывают отсутствие стимулирующего действия ГКСК-Мedium и ГКСК-Light как на общую массу опухолевых клеток линии HeLa, так и на субпопуляцию ОСК в условиях in vitro, и показывают перспективность дальнейшего проведения доклинических и клинических исследований по применению ГКСК в реабилитационных программах онкологических больных для лечения атрофических и/или лучевых вагинитов различной степени тяжести.

1. Salvante ERG, Popoiu AV, Saxena AK, Popoiu TA, Boia ES, Cimpean AM, Rus FS, Dorobantu FR, Chis M. Glycosaminoglycans Modulate the Angiogenic Ability of Type I Collagen-Based Scaffolds by Acting on Vascular Network Remodeling and Maturation. Bioengineering (Basel). 2024 Apr 25;11(5):423. doi: 10.3390/bioengineering11050423

2. Jadach B, Mielcarek Z, Osmałek T. Use of Collagen in Cosmetic Products. Curr Issues Mol Biol. 2024 Mar 4;46(3):2043–2070. doi: 10.3390/cimb46030132

3. Sorushanova A, Delgado LM, Wu Z, Shologu N, Kshirsagar A, Raghunath R, et al. The Collagen Suprafamily: From Biosynthesis to Advanced Biomaterial Development. Adv Mater. 2019 Jan;31(1):e1801651. doi: 10.1002/adma.201801651

4. Shekhter AB, Fayzullin AL, Vukolova MN, Rudenko TG, Osipycheva VD, Litvitsky PF. Medical Applications of Collagen and Collagen-Based Materials. Curr Med Chem. 2019;26(3):506–516. doi: 10.2174/0929867325666171205170339

5. Балан В. Е., Краснопольская К. В., Оразов М. Р., Токтар Л. Р., Тихомирова Е. В. Коллагенотерапия пациенток с генитоуринарным менопаузальным синдромом – новая возможность в арсенале врача. Российский вестник акушера-гинеколога. 2020;20(4):65–75. doi: 10.17116/rosakush20202004165

6. Tramacere F, Lancellotta V, Casà C, Fionda B, Cornacchione P, Mazzarella C, et al. Assessment of Sexual Dysfunction in Cervical Cancer Patients after Different Treatment Modality : A Systematic Review. Medicina (Kaunas). 2022 Sep 5;58(9):1223. doi: 10.3390/medicina58091223

7. Мкртчян Л. С. Химиолучевое лечение местнораспространенного рака шейки матки и факторы прогноза. Дисс. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск, 2020, с. 33-34. Доступно по: https://www.dissercat.com/content/khimioluchevoe-lechenie-mestnorasprostranennogo-raka-sheiki-matki-i-faktory-prognoza. Дата обращения: 21. 08. 2024.

8. Shagidulin M, Onishchenko N, Sevastianov V, Krasheninnikov M, Lyundup A, Nikolskaya A, et al. Experimental Correction and Treatment of Chronic Liver Failure Using Implantable Cell-Engineering Constructs of the Auxiliary Liver Based on a Bioactive Heterogeneous Biopolymer Hydrogel. Gels. 2023 Jun 1;9(6):456. doi: 10.3390/gels9060456

9. Матчук О. Н., Замулаева И. А. Количественные изменения популяции стволовых клеток рака шейки матки линии HeLa под влиянием фракционированного γ-облучения in vitro. Радиация и риск. 2019;28(2):112–123. doi: 10.21870/0131-3878-2019-28-2-112-123

10. Nunes T, Hamdan D, Leboeuf C, El Bouchtaoui M, Gapihan G, Nguyen TT, et al. Targeting Cancer Stem Cells to Overcome Chemoresistance. Int J Mol Sci. 2018 Dec 13;19(12):4036. doi: 10.3390/ijms19124036

11. Peitzsch C, Kurth I, Ebert N, Dubrovska A, Baumann M. Cancer stem cells in radiation response: current views and future perspectives in radiation oncology. Int J Radiat Biol. 2019 Jul;95(7):900–911. doi: 10.1080/09553002.2019.1589023

12. Phi LTH, Sari IN, Yang YG, Lee SH, Jun N, Kim KS, et al. Cancer Stem Cells (CSCs) in Drug Resistance and their Therapeutic Implications in Cancer Treatment. Stem Cells Int. 2018 Feb 28;2018:5416923. doi: 10.1155/2018/5416923

13. Zamulaeva I, Matchuk O, Selivanova E, Mkrtchian L, Yakimova A, Gusarova V, et al. Effects of Fractionated Radiation Exposure on Vimentin Expression in Cervical Cancers: Analysis of Association with Cancer Stem Cell Response and Short-Term Prognosis. Int J Mol Sci. 2023 Feb 7;24(4):3271. doi: 10.3390/ijms24043271

14. Luo M, Clouthier SG, Deol Y, Liu S, Nagrath S, Azizi E, Wicha MS. Breast cancer stem cells: current advances and clinical implications. Methods Mol Biol. 2015;1293:1–49. doi: 10.1007/978-1-4939-2519-3_1

15. Lytle NK, Barber AG, Reya T. Stem cell fate in cancer growth, progression and therapy resistance. Nat Rev Cancer. 2018 Nov;18(11):669–680. doi: 10.1038/s41568-018-0056-x

16. Yang F, Xu J, Tang L, Guan X. Breast cancer stem cell: the roles and therapeutic implications. Cell Mol Life Sci. 2017 Mar;74(6):951– 966. doi: 10.1007/s00018-016-2334-7

17. Moon S, Ok Y, Hwang S, Lim YS, Kim HY, Na YJ, Yoon S. A Marine Collagen-Based Biomimetic Hydrogel Recapitulates Cancer Stem Cell Niche and Enhances Progression and Chemoresistance in Human Ovarian Cancer. Mar Drugs. 2020 Sep 29;18(10):498. doi: 10.3390/md18100498

18. Cescon M, Rampazzo E, Bresolin S, Da Ros F, Manfreda L, Cani Aet al. Collagen VI sustains cell stemness and chemotherapy resistance in glioblastoma. Cell Mol Life Sci. 2023 Jul 28;80(8):233. doi: 10.1007/s00018-023-04887-5

19. Cowan JM, Juric M, Petrie RJ. Culturing and Imaging Glioma Stem Cells in 3D Collagen Matrices. Curr Protoc. 2023 Jan;3(1):e643. doi: 10.1002/cpz1.643

20. Devarajan R, Izzi V, Peltoketo H, Rask G, Kauppila S, Väisänen MR, et al. Targeting collagen XVIII improves the efficiency of ErbB inhibitors in breast cancer models. J Clin Invest. 2023 Sep 15;133(18):e159181. doi: 10.1172/jci159181

21. Morimoto T, Takemura Y, Miura T, Yamamoto T, Kakizaki F, An H, et al. Novel and efficient method for culturing patient-derived gastric cancer stem cells. Cancer Sci. 2023 Aug;114(8):3259–3269. doi: 10.1111/cas.15840

22. Abuwatfa WH, Pitt WG, Husseini GA. Scaffold-based 3D cell culture models in cancer research. J Biomed Sci. 2024 Jan 14;31(1):7. doi: 10.1186/s12929-024-00994-y

23. Jalil SMA, Henry JC, Cameron AJM. Targets in the Tumour Matrisome to Promote Cancer Therapy Response. Cancers (Basel). 2024 May 11;16(10):1847. doi: 10.3390/cancers16101847

24. Пономарева А. С., Баранова Н. В., Милосердов И. А., Севастьянов В. И. Влияние биоматриксов на жизнеспособность и инсулинпродуцирующую функцию островков Лангерганса человека in vitro. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2022;24(4):109–117. doi: 10.15825/1995-1191-2022-4-109-117

25. Севастьянов В. И. Клеточно-инженерные конструкции в тканевой инженерии и регенеративной медицине. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2015;17(2):127–130. doi: 10.15825/1995-1191-2015-2-127-130

26. Chhabra R. Cervical cancer stem cells: opportunities and challenges. J Cancer Res Clin Oncol. 2015 Nov;141(11):1889–1897. doi: 10.1007/s00432-014-1905-y

27. Di Fiore R, Suleiman S, Drago-Ferrante R, Subbannayya Y, Pentimalli F, Giordano A, et al. Cancer Stem Cells and Their Possible Implications in Cervical Cancer : A Short Review. Int J Mol Sci. 2022 May 5;23(9):5167. doi: 10.3390/ijms23095167

28. Javed S, Sharma BK, Sood S, Sharma S, Bagga R, Bhattacharyya S, et al. Significance of CD133 positive cells in four novel HPV-16 positive cervical cancer-derived cell lines and biopsies of invasive cervical cancer. BMC Cancer. 2018 Apr 2;18(1):357. doi: 10.1186/s12885-018-4237-5

29. Басок Ю.Б., Григорьев А.М., Кирсанова Л.А., Кириллова А.Д., Суббот А.М., Цветкова А.В., и др. Сравнительное исследование хондрогенеза мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани человека при культивировании на коллагенсодержащих носителях в условиях in vitro. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2021;23(3):90–100. doi: 10.15825/1995-1191-2021-3-90-100