Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1037610.32607/20758251-2017-9-3-55-63ReviewsОбзорыResearch ArticleDeath Receptors: New Opportunities in Cancer TherapyРецепторы смерти: новые возможности в терапии онкологических заболеванийUkrainskayaV. M.УкраинскаяВ. M.
Russian Federation
stepanov.aleksei.v@gmail.comStepanovA. V.СтепановA. В.
Russian Federation
stepanov.aleksei.v@gmail.comGlagolevaI. S.ГлаголеваИ. С.
Russian Federation
stepanov.aleksei.v@gmail.comKnorreV. D.КнорреВ. Д.
Russian Federation
stepanov.aleksei.v@gmail.comBelogurovA. A.БелогуровA. A.
Russian Federation
stepanov.aleksei.v@gmail.comGabibovA. G.ГабибовA. Г.
Russian Federation
stepanov.aleksei.v@gmail.comM.M. Shemyakin and Yu.A. Ovchinnikov Institute of Bioorganic ChemistryИнститут биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАНInstitute of Fundamental Medicine and BiologyКазанский (Приволжский) федеральный университет1509201793VOL 9, NO3 (2017)ТОМ 9, №3 (2017)556317012020Copyright ©; 2017, Ukrainskaya V.M., Stepanov A.V., Glagoleva I.S., Knorre V.D., Belogurov A.A., Gabibov A.G.Copyright ©; 2017, Украинская В.M., Степанов A.В., Глаголева И.С., Кнорре В.Д., Белогуров A.A., Габибов A.Г.2017Ukrainskaya V.M., Stepanov A.V., Glagoleva I.S., Knorre V.D., Belogurov A.A., Gabibov A.G.Украинская В.M., Степанов A.В., Глаголева И.С., Кнорре В.Д., Белогуров A.A., Габибов A.Г.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10376

This article offers a detailed review of the current approaches to anticancer therapy that target the death receptors of malignant cells. Here, we provide a comprehensive overview of the structure and function of death receptors and their ligands, describe the current and latest trends in the development of death receptor agonists, and perform their comparative analysis. In addition, we discuss the DR4 and DR5 agonistic antibodies that are being evaluated at various stages of clinical trials. Finally, we conclude by stating that death receptor agonists may be improved through increasing their stability, solubility, and elimination half-life, as well as by overcoming the resistance of tumor cells. What’s more, effective application of these antibodies requires a more detailed study of their use in combination with other anticancer agents.

В представленном обзоре рассмотрены подходы к терапии опухолей с использованием клеточных рецепторов смерти. Описано строение и функционирование рецепторов смерти и их лигандов. Охарактеризованы направления разработки агонистов рецепторов смерти и проведен их сравнительный анализ. Также рассмотрены антитела - агонисты рецепторов DR4 и DR5, находящиеся на различных этапах клинических исследований. Сделан вывод, что усовершенствование агонистов рецепторов смерти предполагает повышение их стабильности, растворимости и периода полувыведения, а также преодоление резистентности опухолевых клеток. Для эффективного применения антител требуется более подробное изучение их комбинаций с другими противоопухолевыми агентами.

apoptosisdeath receptorsDR4DR5TNFtumor cellsапоптозрецепторы смертиDR4DR5ФНОопухолевые клеткиThis work was supported by a grant from the Russian Science Foundation №14-24-00106. A.V. Stepanov received personal financial support from the Russian Foundation for Basic Research and Moscow City Government in the framework of research project № 15-34-70037 mol_a_mos.Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 14-24-00106. А.В. Степанов получил персональную финансовую поддержку РФФИ и Правительства Москвы в рамках научного проекта № 15-34-70037 мол_а_мос.[1] Deyev S.M., Lebedenko E.N., Petrovskaya L.E., Dolgikh D.A., Gabibov A.G., Kirpichnikov M.P. // Russian Chemical Reviews. 2015, V.84, №1, P.1-26[2] Wong R.S. // J. Exp. Clin. Cancer Res. 2011, V.30, P.87[3] Parameswaran N., Patial S. // Crit. Rev. Eukaryot. Gene Expr. 2010, V.20, №2, P.87-103[4] Strater J., Hinz U., Walczak H., Mechtersheimer G., Koretz K., Herfarth C., Moller P., Lehnert T. // Clin. Cancer Res. 2002, V.8, №12, P.3734-3740[5] Pan G., O’Rourke K., Chinnaiyan A.M., Gentz R., Ebner R., Ni J., Dixit V.M. // Science. 1997, V.276, №5309, P.111-113[6] Chinnaiyan A.M., Dixit V.M. // Semin. Immunol. 1997, V.9, №1, P.69-76[7] Reed J.C. // Semin. Hematol. 1997, V.34, №4, P.9-19[8] Wang T.T., Jeng J. // Breast Cancer Res. Treat. 2000, V.61, №1, P.87-96[9] Natoni A., MacFarlane M., Inoue S., Walewska R., Majid A., Knee D., Stover D.R., Dyer M.J., Cohen G.M. // Br. J. Haematol. 2007, V.139, №4, P.568-577[10] MacFarlane M., Kohlhaas S.L., Sutcliffe M.J., Dyer M.J., Cohen G.M. // Cancer Research 2005, V.65, №24, P.11265-11270[11] Ren Y.G., Wagner K.W., Knee D.A., Aza-Blanc P., Nasoff M., Deveraux Q.L. // Mol. Biol. Cell. 2004, V.15, №11, P.5064-5074[12] Chiron D., Pellat-Deceunynck C., Maillasson M., Bataille R., Jego G. // J. Immunol. 2009, V.183, №7, P.4371-4377[13] Pan G., Ni J., Wei Y.F., Yu G., Gentz R., Dixit V.M. // Science. 1997, V.277, №5327, P.815-818[14] Clancy L., Mruk K., Archer K., Woelfel M., Mongkolsapaya J., Screaton G., Lenardo M.J., Chan F.K. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005, V.102, №50, P.18099-18104[15] Sfikakis P.P., Tsokos G.C. // Clin. Immunol. 2011, V.141, №3, P.231-235[16] Ozoren N., El-Deiry W.S. // Semin. Cancer Biol. 2003, V.13, №2, P.135-147[17] Marconi M., Ascione B., Ciarlo L., Vona R., Garofalo T., Sorice M., Gianni A.M., Locatelli S.L., Carlo-Stella C., Malorni W. // Cell Death Dis. 2013, V.4, P.e863[18] Kuang A.A., Diehl G.E., Zhang J., Winoto A. // J. Biol. Chem. 2000, V.275, №33, P.25065-25068[19] Riley J.S., Malik A., Holohan C., Longley D.B. // Cell Death Dis. 2015, V.6, P.e1866[20] Kischkel F.C., Lawrence D.A., Chuntharapai A., Schow P., Kim K.J., Ashkenazi A. // Immunity. 2000, V.12, №6, P.611-620[21] Earnshaw W.C. // Nature 1999, V.397, №6718, P.387-389[22] Riedl S.J., Shi Y. // Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2004, V.5, №11, P.897-907[23] Huang K., Zhang J., O’Neill K.L., Gurumurthy C.B., Quadros R.M., Tu Y., Luo X. // J. Biol. Chem. 2016, V.291, №22, P.11843-11851[24] MacKenzie S.H., Clark A.C. // Adv. Exp. Med. Biol. 2012, V.747, P.55-73[25] Thornberry N.A. // Br. Med. Bull. 1997, V.53, №3, P.478-490[26] Mukae N., Enari M., Sakahira H., Fukuda Y., Inazawa J., Toh H., Nagata S. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998, V.95, №16, P.9123-9128[27] Finucane D.M., Bossy-Wetzel E., Waterhouse N.J., Cotter T.G., Green D.R. // J. Biol. Chem. 1999, V.274, №4, P.2225-2233[28] Slee E.A., Adrain C., Martin S.J. // J. Biol. Chem. 2001, V.276, №10, P.7320-7326[29] Banks T.A., Rickert S., Benedict C.A., Ma L., Ko M., Meier J., Ha W., Schneider K., Granger S.W., Turovskaya O. // J. Immunol. 2005, V.174, №11, P.7217-7225[30] Cha S.S., Kim M.S., Choi Y.H., Sung B.J., Shin N.K., Shin H.C., Sung Y.C., Oh B.H. // Immunity. 1999, V.11, №2, P.253-261[31] Zakaria A., Picaud F., Guillaume Y.C., Gharbi T., Micheau O., Herlem G. // J. Mol. Recognit. 2016, V.29, №9, P.406-414[32] Baritaki S., Huerta-Yepez S., Sakai T., Spandidos D.A., Bonavida B. // Mol. Cancer Ther. 2007, V.6, №4, P.1387-1399[33] Marsters S.A., Sheridan J.P., Pitti R.M., Huang A., Skubatch M., Baldwin D., Yuan J., Gurney A., Goddard A.D., Godowski P. // Curr. Biol. 1997, V.7, №12, P.1003-1006[34] Prasad S., Kim J.H., Gupta S.C., Aggarwal B.B. // Trends Pharmacol. Sci. 2014, V.35, №10, P.520-536[35] Sivaprasad U., Shankar E., Basu A. // Cell Death Differ. 2007, V.14, №4, P.851-860[36] Guseva N.V., Rokhlin O.W., Taghiyev A.F., Cohen M.B. // Breast Cancer Res. Treat. 2008, V.107, №3, P.349-357[37] LeBlanc H., Lawrence D., Varfolomeev E., Totpal K., Morlan J., Schow P., Fong S., Schwall R., Sinicropi D., Ashkenazi A. // Nat. Med. 2002, V.8, №3, P.274-281[38] Kim H.S., Lee J.W., Soung Y.H., Park W.S., Kim S.Y., Lee J.H., Park J.Y., Cho Y.G., Kim C.J., Jeong S.W. // Gastroenterology. 2003, V.125, №3, P.708-715[39] Agolini S.F., Shah K., Jaffe J., Newcomb J., Rhodes M., Reed J.F., 3rd. I.O. // J. Trauma. 1997, V.43, №3, P.395-399[40] Ravi R., Bedi G.C., Engstrom L.W., Zeng Q., Mookerjee B., Gelinas C., Fuchs E.J., Bedi A. // Nat. Cell. Biol. 2001, V.3, №4, P.409-416[41] Kwon H.R., Lee K.W., Dong Z., Lee K.B., Oh S.M. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2010, V.391, №1, P.830-834[42] Lemke J., von Karstedt S., Zinngrebe J., Walczak H. // Cell Death Differ. 2014, V.21, №9, P.1350-1364[43] Joy A.M., Beaudry C.E., Tran N.L., Ponce F.A., Holz D.R., Demuth T., Berens M.E. // J. Cell Sci. 2003, V.116, P.4409-4417[44] Dimberg L.Y., Anderson C.K., Camidge R., Behbakht K., Thorburn A., Ford H.L. // Oncogene. 2013, V.32, №11, P.1341-1350[45] Milutinovic S., Kashyap A.K., Yanagi T., Wimer C., Zhou S., O’Neil R., Kurtzman A.L., Faynboym A., Xu L., Hannum C.H. // Mol. Cancer Ther. 2016, V.15, №1, P.114-124[46] Pitti R.M., Marsters S.A., Ruppert S., Donahue C.J., Moore A., Ashkenazi A. // J. Biol. Chem. 1996, V.271, №22, P.12687-12690[47] Wiley S.R., Schooley K., Smolak P.J., Din W.S., Huang C.P., Nicholl J.K., Sutherland G.R., Smith T.D., Rauch C., Smith C.A. // Immunity. 1995, V.3, №6, P.673-682[48] Rozanov D.V., Savinov A.Y., Golubkov V.S., Rozanova O.L., Postnova T.I., Sergienko E.A., Vasile S., Aleshin A.E., Rega M.F., Pellecchia M. // Mol. Cancer Ther. 2009, V.8, №6, P.1515-1525[49] Siegemund M., Pollak N., Seifert O., Wahl K., Hanak K., Vogel A., Nussler A.K., Gottsch D., Munkel S., Bantel H. // Cell Death Dis. 2012, V.3, P.e295[50] Harris J.M., Chess R.B. // Nat. Rev. Drug Discov. 2003, V.2, №3, P.214-221[51] Greco F.A., Bonomi P., Crawford J., Kelly K., Oh Y., Halpern W., Lo L., Gallant G., Klein J. // Lung Cancer. 2008, V.61, №1, P.82-90[52] Doi T., Murakami H., Ohtsu A., Fuse N., Yoshino T., Yamamoto N., Boku N., Onozawa Y., Hsu C.P., Gorski K.S. // Cancer Chemother. Pharmacol. 2011, V.68, №3, P.733-741[53] Merchant M.S., Geller J.I., Baird K., Chou A.J., Galli S., Charles A., Amaoko M., Rhee E.H., Price A., Wexler L.H. // J. Clin. Oncol. 2012, V.30, №33, P.4141-4147[54] Reck M., Krzakowski M., Chmielowska E., Sebastian M., Hadler D., Fox T., Wang Q., Greenberg J., Beckman R.A., von Pawel J. // Lung Cancer. 2013, V.82, №3, P.441-448[55] Kang Z., Chen J.J., Yu Y., Li B., Sun S.Y., Zhang B., Cao L. // Clin. Cancer Res. 2011, V.17, №10, P.3181-3192[56] Sasaki Y., Nishina T., Yasui H., Goto M., Muro K., Tsuji A., Koizumi W., Toh Y., Hara T., Miyata Y. // Cancer Sci. 2014, V.105, №7, P.812-817[57] Younes A., Vose J.M., Zelenetz A.D., Smith M.R., Burris H.A., Ansell S.M., Klein J., Halpern W., Miceli R., Kumm E. // Br. J. Cancer. 2010, V.103, №12, P.1783-1787[58] Trarbach T., Moehler M., Heinemann V., Kohne C.H., Przyborek M., Schulz C., Sneller V., Gallant G., Kanzler S. // Br. J. Cancer. 2010, V.102, №3, P.506-512[59] Paz-Ares L., Balint B., de Boer R.H., van Meerbeeck J.P., Wierzbicki R., De Souza P., Galimi F., Haddad V., Sabin T., Hei Y.J. // J. Thorac. Oncol. 2013, V.8, №3, P.329-337[60] von Pawel J., Harvey J.H., Spigel D.R., Dediu M., Reck M., Cebotaru C.L., Humphreys R.C., Gribbin M.J., Fox N.L., Camidge D.R. // Clin. Lung Cancer. 2014, V.15, №3, P.188-196[61] Cohn A.L., Tabernero J., Maurel J., Nowara E., Sastre J., Chuah B.Y., Kopp M.V., Sakaeva D.D., Mitchell E.P., Dubey S. // Ann. Oncol. 2013, V.24, №7, P.1777-1785[62] Forero-Torres A., Infante J.R., Waterhouse D., Wong L., Vickers S., Arrowsmith E., He A.R., Hart L., Trent D., Wade J. // Cancer Med. 2013, V.2(6), P.925-932[63] Pan Y., Xu R., Peach M., Huang C.P., Branstetter D., Novotny W., Herbst R.S., Eckhardt S.G., Holland P.M. // Br. J. Cancer. 2011, V.105, №12, P.1830-1838[64] Dine J.L., O’Sullivan C.C., Voeller D., Greer Y.E., Chavez K.J., Conway C.M., Sinclair S., Stone B., Amiri-Kordestani L., Merchant A.S. // Breast Cancer Res. Treat. 2016, V.155, №2, P.235-251[65] Kobayashi E., Kishi H., Ozawa T., Hamana H., Nakagawa H., Jin A., Lin Z., Muraguchi A. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2014, V.453, №4, P.798-803[66] Jin A., Ozawa T., Tajiri K., Lin Z., Obata T., Ishida I., Kishi H., Muraguchi A. // Eur. J. Immunol. 2010, V.40, №12, P.3591-3593[67] Ladner R.C., Sato A.K., Gorzelany J., de Souza M. // Drug Discov. Today. 2004, V.9, №12, P.525-529[68] Vrielink J., Heins M.S., Setroikromo R., Szegezdi E., Mullally M.M., Samali A., Quax W.J. // FEBS J. 2010, V.277, №7, P.1653-1665[69] Li B., Russell S.J., Compaan D.M., Totpal K., Marsters S.A., Ashkenazi A., Cochran A.G., Hymowitz S.G., Sidhu S.S. // J. Mol. Biol. 2006, V.361, №3, P.522-536[70] Wakelee H.A., Patnaik A., Sikic B.I., Mita M., Fox N.L., Miceli R., Ullrich S.J., Fisher G.A., Tolcher A.W. // Ann. Oncol. 2010, V.21, №2, P.376-381[71] Hotte S.J., Hirte H.W., Chen E.X., Siu L.L., Le L.H., Corey A., Iacobucci A., MacLean M., Lo L., Fox N.L. // Clin. Cancer Res. 2008, V.14, №11, P.3450-3455[72] Mom C.H., Verweij J., Oldenhuis C.N., Gietema J.A., Fox N.L., Miceli R., Eskens F.A., Loos W.J., de Vries E.G., Sleijfer S. // Clin. Cancer Res. 2009, V.15, №17, P.5584-5590[73] Ciuleanu T., Bazin I., Lungulescu D., Miron L., Bondarenko I., Deptala A., Rodriguez-Torres M., Giantonio B., Fox N.L., Wissel P. // Ann. Oncol. 2016, V.27, №4, P.680-687[74] Herbst R.S., Kurzrock R., Hong D.S., Valdivieso M., Hsu C.P., Goyal L., Juan G., Hwang Y.C., Wong S., Hill J.S. // Clin. Cancer Res. 2010, V.16, №23, P.5883-5891[75] Demetri G.D., Le Cesne A., Chawla S.P., Brodowicz T., Maki R.G., Bach B.A., Smethurst D.P., Bray S., Hei Y.J., Blay J.Y. // Eur. J. Cancer 2012, V.48, №4, P.547-563[76] Fuchs C.S., Fakih M., Schwartzberg L., Cohn A.L., Yee L., Dreisbach L., Kozloff M.F., Hei Y.J., Galimi F., Pan Y. // Cancer. 2013, V.119, №24, P.4290-4298[77] Kindler H.L., Richards D.A., Garbo L.E., Garon E.B., Stephenson J.J. Jr., Rocha-Lima C.M., Safran H., Chan D., Kocs D.M., Galimi F. // Ann. Oncol. 2012, V.23, №11, P.2834-2842[78] Forero-Torres A., Shah J., Wood T., Posey J., Carlisle R., Copigneaux C., Luo F.R., Wojtowicz-Praga S., Percent I., Saleh M. // Cancer Biother. Radiopharm. 2010, V.25, №1, P.13-19[79] Forero-Torres A., Varley K.E., Abramson V.G., Li Y., Vaklavas C., Lin N.U., Liu M.C., Rugo H.S., Nanda R., Storniolo A.M. // Clin. Cancer Res. 2015, V.21, №12, P.2722-2729[80] Cheng A.L., Kang Y.K., He A.R., Lim H.Y., Ryoo B.Y., Hung C.H., Sheen I.S., Izumi N., Austin T., Wang Q. // J. Hepatol. 2015, V.63, №4, P.896-904[81] Ciprotti M., Tebbutt N.C., Lee F.T., Lee S.T., Gan H.K., McKee D.C., O’Keefe G.J., Gong S.J., Chong G., Hopkins W. // J. Clin. Oncol. 2015, V.33, №24, P.2609-2616[82] Rocha Lima C.M., Bayraktar S., Flores A.M., MacIntyre J., Montero A., Baranda J.C., Wallmark J., Portera C., Raja R., Stern H. // Cancer Invest. 2012, V.30, №10, P.727-731[83] Soria J.C., Smit E., Khayat D., Besse B., Yang X., Hsu C.P., Reese D., Wiezorek J., Blackhall F. // J. Clin. Oncol. 2010, V.28, №9, P.1527-1533[84] Soria J.C., Mark Z., Zatloukal P., Szima B., Albert I., Juhasz E., Pujol J.L., Kozielski J., Baker N., Smethurst D. // J. Clin. Oncol. 2011, V.29, №33, P.4442-4451[85] Wainberg Z.A., Messersmith W.A., Peddi P.F., Kapp A.V., Ashkenazi A., Royer-Joo S., Portera C.C., Kozloff M.F. // Clin. Colorectal Cancer. 2013, V.12, №4, P.248-254[86] Cheah C.Y., Belada D., Fanale M.A., Janikova A., Czucman M.S., Flinn I.W., Kapp A.V., Ashkenazi A., Kelley S., Bray G.L. // Lancet Haematol. 2015, V.2, №4, P.e166-174[87] Camidge D.R., Herbst R.S., Gordon M.S., Eckhardt S.G., Kurzrock R., Durbin B., Ing J., Tohnya T.M., Sager J., Ashkenazi A. // Clin. Cancer Res. 2010, V.16, №4, P.1256-1263