scholarly journals 3-Bromopyruvate-mediated MCT1-dependent metabolic perturbation sensitizes triple negative breast cancer cells to ionizing radiation

2021 ◽  
Vol 9 (1) ◽  
Author(s):  
Irini Skaripa-Koukelli ◽  
David Hauton ◽  
John Walsby-Tickle ◽  
Eloïse Thomas ◽  
Joshua Owen ◽  
...  

Abstract Background Triple negative breast cancer (TNBC) poses a serious clinical challenge as it is an aggressive form of the disease that lacks estrogen receptor, progesterone receptor, and ERBB2 (formerly HER2) gene amplification, which limits the treatment options. The Warburg phenotype of upregulated glycolysis in the presence of oxygen has been shown to be prevalent in TNBC. Elevated glycolysis satisfies the energy requirements of cancer cells, contributes to resistance to treatment by maintaining redox homeostasis and generating nucleotide precursors required for cell proliferation and DNA repair. Expression of the monocarboxylate transporter 1 (MCT1), which is responsible for the bidirectional transport of lactate, correlates with an aggressive phenotype and poor outcome in several cancer types, including breast cancer. In this study, 3-bromopyruvate (3BP), a lactate/pyruvate analog, was used to selectively target TNBC cells that express MCT1. Methods The cytotoxicity of 3BP was tested in MTT assays using human TNBC cell lines: BT20 (MCT1+/MCT4−), MDA-MB-23 (MCT1−/MCT4+), and BT20 in which MCT1 was knocked down (siMCT1-BT20). The metabolite profile of 3BP-treated and 3BP-untreated cells was investigated using LC-MS/MS. The extracellular acidification rate (ECAR) and oxygen consumption rate (OCR) of BT20 and MDA-MB-231 cells treated with 3BP were measured using a Seahorse XF96 extracellular flux analyzer. The impact of ionizing radiation on cell survival, alone or in combination with 3BP pre-treatment, was evaluated using clonogenic assays. Results Metabolomic analyses showed that 3BP causes inhibition of glycolysis, disturbance of redox homeostasis, decreased nucleotide synthesis, and was accompanied by a reduction in medium acidification. In addition, 3BP potentiated the cytotoxic effect of ionizing radiation, a treatment that is frequently used in the management of TNBC. Conclusions Overall, MCT1-mediated metabolic perturbation in combination with radiotherapy is shown to be a promising strategy for the treatment of glycolytic tumors such as TNBC, overcoming the selectivity challenges of targeting glycolysis with glucose analogs.

2019 ◽  
Vol 15 (4) ◽  
pp. 117-125
Author(s):  
Marika Musielak

Rak piersi jest najczęściej występującym typem nowotworu wśród kobiet. Ze względu na odmienne typy histologiczne guzów, stosuje się różne podejście terapeutyczne. Najczęściej jest to leczenie skojarzone, obejmujące chirurgiczne usunięcie ogniska nowotworowego, radioterapię oraz leczenie cytostatykami. Jednakże, głównym celem każdej stosowanej terapii jest zniszczenie komórek nowotworowych przy odpowiednio niskim uszkodzeniu tkanek  zdrowych. Celem pracy była ocena wpływu stosowanych klinicznie schematów napromieniania radioterapeutycznego, za pomocą wiązki promieniowania jonizującego.Zbadano wpływ wielkości dawki (ang. Dose, D) 0 Gy; 1,0 Gy; 2,0 Gy; 4,0 Gy oraz mocy dawki (ang. Dose Rate, DR) 300 i 600 cGy/min. W doświadczeniu wykorzystano dwie linie komórkowe raka piersi MDA–MB–231 oraz MDA–MB–468, zaliczające się do typu raka piersi potrójnie negatywnego (ang. triple negative breast cancer, TNBC). Przy pomocy testów klonogennych obliczono  frakcję przeżywalności (ang. surviving fraction, SF) dla poszczególnych dawek oraz wykreślono krzywe przeżycia będące zależnością SF(D). Wykazano, że wraz ze wzrostem dawki, przeżywalność komórek maleje, zgodnie z założeniami modelu liniowo-kwadratowego. Porównując obydwie linie komórkowe, zaobserwowano różnice w krzywych przeżywalności obejmujący niskie dawki promieniowania. W przypadku MDA-MB–231, w przedziale dawki poniżej 2 Gy, stwierdzono znaczne obniżenie przeżywalności, które sugeruje wystąpienie zjawiska hiperwrażliwości na promieniowanie. Odmienna wyniki zaobserwowano dla linii MDA–MB–468 w zakresie <2 Gy, gdzie współczynnik SF przeżycia przekraczał wartości powyżej 1.0, co może świadczyć o wzmożonej stymulacji proliferacji.Śledząc wykreślone zależności SF(D), można jednoznacznie określić, jak dany typ linii nowotworowej odpowiada na traktowanie różnymi schematami promieniowania. Nie wykazano istotnych różnic pomiędzy zastosowaniem dwóch różnych mocy przy tej samej dawce. Poprzez zwiększenie DR, skraca się czas trwania ekspozycji. W konsekwencji pacjent otrzyma podobną dawkę w krótszym czasie, co skutkuje podwyższeniem komfortu podczas leczenia.


2017 ◽  
Vol 12 (1) ◽  
pp. 221-229
Author(s):  
Abeer M. Ashmawy ◽  
Mona A. Sheta ◽  
Faten Zahran ◽  
Abdel Hady A. Abdel Wahab

2018 ◽  
Vol 16 (2) ◽  
pp. 127-137
Author(s):  
Paula Sofia Coutinho Medeiros ◽  
Ana Lúcia Marques Batista de Carvalho ◽  
Cristina Ruano ◽  
Juan Carlos Otero ◽  
Maria Paula Matos Marques

Background: The impact of the ubiquitous dietary phenolic compound p-coumaric acid on human breast cancer cells was assessed, through a multidisciplinary approach: Combined biological assays for cytotoxicity evaluation and biochemical profiling by Raman microspectroscopic analysis in cells. </P><P> Methods: Para-coumaric acid was shown to exert in vitro chemoprotective and antitumor activities, depending on the concentration and cell line probed: a significant anti-invasive ability was detected for the triple-negative MDA-MB-231 cells, while a high pro-oxidant effect was found for the estrogen- dependent MCF-7 cells. A striking cell selectivity was obtained, with a more noticeable outcome on the triple-negative MDA-MB-231 cell line. Results: The main impact on the cellular biochemical profile was verified to be on proteins and lipids, thus justifying the compound´s anti-invasive effect and chemoprotective ability. Conclusion: p-Coumaric acid was thus shown to be a promising chemoprotective/chemotherapeutic agent, particularly against the low prognosis triple-negative human breast adenocarcinoma.


2021 ◽  
Vol 17 (4) ◽  
pp. 513-522
Author(s):  
Xuye Zhao ◽  
Xiangdong Bai ◽  
Weina Li ◽  
Xuezhen Gao ◽  
Xiaoli Wang ◽  
...  

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document