Мембранная экспрессия Hsp70 на опухолевых клетках при объемном культивировании в 3D-культурах

Белки теплового шока семейства 70 кДа (HSP70) относятся к внутриклеточным шаперонам, необходимым клетке для поддержания белкового гомеостаза. В цитозоле в нормальных условиях эти белки помогают правильному сворачиванию белков, предотвращая их агрегацию, участвуют в транспорте белков, выживании клеток. Среди HSP70 выделяют пул стресс-индуцируемых белков Hsp70, который заметно увеличивается в ответ на ряд стресс-факторов и способствует восстановлению клеток после стресса. Опухолевые клетки, в отличие от нормальных, характеризуются способностью представлять Hsp70 на поверхности клеточной мембраны. Мембраносвязанные Hsp70 могут выступать как сигналы опасности и способны усиливать или ингибировать иммунные реакции. Трехмерная модель клеточных культур в виде сфероидов в разной степени может имитировать структурную организацию солидных опухолей. В культурах многоклеточных сфероидов (3D) формируется гипоксия внутри сфероидов, градиенты питательных веществ, что может влиять на транслокацию Hsp70 на мембрану клеток. Целью данной работы был сравнительный анализ экспрессии Hsp70 на опухолевых клетках различного происхождения при культивировании в монослойном состоянии (2D) и 3D-культурах. Анализ экспрессии провели на линиях рака молочной и поджелудочной желез, карцином толстой кишки и простаты, лимфомах методами проточной цитометрии и конфокальной микроскопии. Культивирование в 3D-культурах проводили с использованием антиадгезивной подложки PolyHEMA. Показали, что карциномы различного происхождения не все экспрессируют Hsp70 как в 2D, так и в 3D-культурах. Для некоторых опухолевых линий характерна экспрессия Hsp70 только в 3D-культурах. Экспрессия Hsp70 была выявлена на клетках рака молочных желез BT20; карциномы толстой кишки SW837; поджелудочной железы PANC1 и простаты PC-3. Анализ Hsp70- положительных карцином различной локализации в 2D- и 3D-моделях может быть полезен для использования антител против Hsp70 в качестве вектора для доставки противоопухолевых препаратов.

1. Albakova Z., Armeev G.A., Kanevskiy L.M., Kovalenko E.I., Sapozhnikov A.M. HSP70 multi-functionality in cancer. Cells, 2020, Vol. 9, no. 3, 587. doi: 10.3390/cells9030587.

2. Alekseeva L.G., Ovsyanikova O.V., Schulga A.A., Grechikhina M.V., Shustova O.A., Kovalenko E.I., Svirshchevskaya E.V., Deyev S.M., Sapozhnikov A.M. Targeted delivery of HSP70 to tumor cells via supramolecular complex based on HER2-specific DARPin9_29 and the barnase:barstar pair. Cells, 2024, Vol. 13, 317. doi: 10.3390/cells13040317.

3. Gastpar R., Gehrmann M., Bausero M.A., Asea A., Gross C., Schroeder J.A., Multhoff G. Heat shock protein 70 surface-positive tumor exosomes stimulate migratory and cytolytic activity of natural killer cells. Cancer Res., 2005, Vol. 65, no. 2, pp. 5238-5247.

4. Gehrmann M., Liebisch G., Schmitz G., Anderson R., Steinem C., de Maio A., Pockley G., Multhoff G. Tumor-specific Hsp70 plasma membrane localization is enabled by the glycosphingolipid Gb3. PLoS One, 2008, Vol. 3, no. 4, e1925. doi: 10.1371/journal.pone.0001925.

5. Mayer M.P., Bukau B. Hsp70 chaperones: cellular functions and molecular mechanism. Cell Mol. Life Sci., 2005, Vol. 62, no. 6, pp. 670-684.

6. Molter C.W., Muszynski E.F., Tao Y., Trivedi T., Clouvel A., Ehrlicher A.J. Prostate cancer cells of increasing metastatic potential exhibit diverse contractile forces, cell stiffness, and motility in a microenvironment stiffness-dependent manner. Front. Cell Dev. Biol., 2022, Vol. 10, 932510. doi: 10.3389/fcell.2022.932510.

7. Multhoff G., Botzler C., Wiesnet M., Müller E., Meier T., Wilmanns W., Issels R.D. A Stress-inducible 72- kda heat-shock protein (Hsp72) is expressed on the surface of human tumor cells, but not on normal cells. Int. J. Cancer, 1995, Vol. 61, no. 2, pp. 272-279.

8. Murphy M.E. The HSP70 family and cancer. Carcinogenesis, 2013, Vol. 34, no. 6, pp: 1181-1188.

9. Pfister K., Radons J., Busch R., Tidball J.G., Pfeifer M., Freitag L., Feldmann H.-J., Milani V., Issels R., Multhoff G. Patient survival by Hsp70 membrane phenotype: association with different routes of metastasis. J. Cancer, 2007, Vol. 110, pp. 926-935.

10. Shevtsov M.A., Komarova E.Y., Meshalkina D.A., Bychkova N.V., Aksenov N.D., Abkin S.V., Margulis B.A., Guzhova I.V. Exogenously delivered heat shock protein 70 displaces its endogenous analogue and sensitizes cancer cells to lymphocytes-mediated cytotoxicity. Oncotarget, 2014, Vol. 5, pp. 3101-3114.