Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd2755810.32607/actanaturae.27558Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleThe Hypomethylating Agent 5-Azacitidine Potentiates the Effect of RAS and Sp1 Inhibitors in Neuroblastoma CellsГипометилирующий агент 5-азацитидин усиливает действие ингибиторов RAS и Sp1 в клетках нейробластомыIvanenkoK. A.ИваненкоК. А.
Russian Federation
karina.ivanenko@mail.ruSnezhkinaA. V.СнежкинаА. В.
Russian Federation
karina.ivanenko@mail.ruZolotovskaiaM. A.ЗолотовскаяМ. А.
Russian Federation
karina.ivanenko@mail.ruSpirinP. V.СпиринП. В.
Russian Federation
karina.ivanenko@mail.ruLeonovaO. G.ЛеоноваО. Г.
Russian Federation
karina.ivanenko@mail.ruPopenkoV. I.ПопенкоВ. И.
Russian Federation
karina.ivanenko@mail.ruKudryavtsevaA. V.КудрявцеваА. В.
Russian Federation
karina.ivanenko@mail.ruBuzdinA. A.БуздинА. А.
Russian Federation
karina.ivanenko@mail.ruPrassolovV. S.ПрасоловВ. С.
Russian Federation
karina.ivanenko@mail.ruLebedevT. D.ЛебедевТ. Д.
Russian Federation
karina.ivanenko@mail.ruEngelhardt Institute of Molecular Biology of the Russian Academy of SciencesИнститут молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наукMoscow Institute of Physics and TechnologyМосковский физико-технический институтSechenov First Moscow State Medical UniversityПервый Московский государственный медицинский университет им. И.М. СеченоваShemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic ChemistryИнститут биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наукEuropean Organization for Research and Treatment of Cancer2507202517286970811202403042025Copyright ©; 2025, Ivanenko K.A., Snezhkina A.V., Zolotovskaia M.A., Spirin P.V., Leonova O.G., Popenko V.I., Kudryavtseva A.V., Buzdin A.A., Prassolov V.S., Lebedev T.D.Copyright ©; 2025, Иваненко К.А., Снежкина А.В., Золотовская М.А., Спирин П.В., Леонова О.Г., Попенко В.И., Кудрявцева А.В., Буздин А.А., Прасолов В.С., Лебедев Т.Д.2025Ivanenko K.A., Snezhkina A.V., Zolotovskaia M.A., Spirin P.V., Leonova O.G., Popenko V.I., Kudryavtseva A.V., Buzdin A.A., Prassolov V.S., Lebedev T.D.Иваненко К.А., Снежкина А.В., Золотовская М.А., Спирин П.В., Леонова О.Г., Попенко В.И., Кудрявцева А.В., Буздин А.А., Прасолов В.С., Лебедев Т.Д.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/27558

Neuroblastoma is a malignant solid tumor caused by the transformation of neural crest cells. Neuroblastoma predominantly occurs in children and is associated with a poor prognosis. In this regard, the development of novel approaches to neuroblastoma treatment, including combination therapy, is relevant. DNA hypermethylation of neuroblastoma cells indicates that it is possible to use hypomethylating agents in a combination therapy of the disease. In order to identify effective combinations of antitumor drugs, we analyzed the transcriptomic changes that take place in neuroblastoma SH-SY5Y cells after treatment with the hypomethylating agent 5-azacitidine and then experimentally tested the effectiveness of these combinations. Mithramycin A and lonafarnib were the two drugs that, in combination with 5-azacitidine, appeared to exert a synergistic effect on SH-SY5Y cell death. These drugs inhibit the signaling pathway associated with the transcription factor Sp1 and RAS-MAPK signaling pathway, which are activated by 5-azacitidine. An analysis of the signaling pathways also revealed an activation of the signaling pathways associated with neuroblastoma cell differentiation, as well as apoptosis induction, as confirmed by multiplex and confocal microscopy. Hence, by analyzing the changes in the signaling pathways, the mechanisms of cell death and cell adaptation to hypomethylating agents can be understood, and this can be further used to develop novel therapeutic approaches to neuroblastoma therapy.

Нейробластома – злокачественная солидная опухоль, возникающая в результате трансформации клеток нервного гребня. Нейробластома встречается преимущественно у детей и характеризуется неблагоприятным течением. В связи с этим актуальна разработка новых подходов к терапии нейробластом, в том числе к комбинированной терапии. Увеличение уровня метилирования ДНК, обнаруженное в клетках нейробластомы, указывает на потенциальную возможность использования гипометилирующих агентов в комбинированной терапии этого заболевания. Для выявления эффективных комбинаций противоопухолевых препаратов нами проведен анализ изменений транскриптома клеток нейробластомы SH-SY5Y после обработки гипометилирующим агентом 5-азацитидином с последующей экспериментальной проверкой эффективности этих комбинаций. Обнаружены два препарата – митрамицин А и лонафарниб – совместное применение которых с 5-азацитидином синергически усиливает гибель клеток SH-SY5Y. Эти препараты ингибируют сигнальный путь, связанный с фактором транскрипции Sp1, и сигнальный путь RAS-MAPK, которые активируются под действием 5-азацитидина. Анализ сигнальных путей также выявил активацию сигнальных каскадов, связанных с дифференцировкой клеток нейробластомы и индукцией апоптоза, что было подтверждено методами мультиплексной и конфокальной микроскопии. Таким образом, анализ изменения сигнальных путей позволяет установить механизмы гибели клеток и их адаптации к гипометилирующим агентам, что может быть в дальнейшем использовано для разработки новых подходов к терапии нейробластомы.

pediatric malignant diseasescombination therapyepigenetic regulatorsдетские злокачественные заболеваниякомбинированная терапияэпигенетические регуляторыRussian Science FoundationРоссийский научный фонд22-14-00353Ministry of Science and Higher Education of the Russian FederationМинистерство науки и высшего образования Российской Федерации075-15-2019-1660Matthay K.K., Maris J.M., Schleiermacher G., Nakagawara A., Mackall C.L., Diller L., Weiss W.A. // Nat. Rev. Dis. Prim. 2016. V. 2. № 1. P. 16078. doi: 10.1038/nrdp.2016.78.Irwin M.S., Naranjo A., Zhang F.F., Cohn S.L., London W.B., Gastier-Foster J.M., Ramirez N.C., Pfau R., Reshmi S., Wagner E., et al. // J. Clin. Oncol. 2021. V. 39. № 29. P. 3229–3241. doi: 10.1200/JCO.21.00278.Krystal J., Foster J.H. // Children. 2023. V. 10. № 8. P. 1302. doi: 10.3390/children10081302.Straathof K., Flutter B., Wallace R., Jain N., Loka T., Depani S., Wright G., Thomas S., Cheung G.W.-K., Gileadi T., et al. // Sci. Transl. Med. 2020. V. 12. № 571. P. eabd6169. doi: 10.1126/scitranslmed.abd6169.Foster J.H., Voss S.D., Hall D.C., Minard C.G., Balis F.M., Wilner K., Berg S.L., Fox E., Adamson P.C., Blaney S.M., et al. // Clin. Cancer Res. 2021. V. 27. № 13. P. 3543–3548. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-20-4224.Fischer M., Moreno L., Ziegler D.S., Marshall L.V., Zwaan C.M., Irwin M.S., Casanova M., Sabado C., Wulff B., Stegert M., et al. // Lancet Oncol. 2021. V. 22. № 12. P. 1764–1776. doi: 10.1016/S1470-2045(21)00536-2.Liu T., Merguerian M.D., Rowe S.P., Pratilas C.A., Chen A.R., Ladle B.H. // Cold Spring Harb. Mol. Case Stud. 2021. V. 7. № 4. P. 1–16. doi: 10.1101/MCS.A006064.Chen L., Pastorino F., Berry P., Bonner J., Kirk C., Wood K.M., Thomas H.D., Zhao Y., Daga A., Veal G.J., et al. // Int. J. Cancer. 2019. V. 144. № 12. P. 3146–3159. doi: 10.1002/ijc.32058.Chen L., Pastorino F., Berry P., Bonner J., Kirk C., Wood K.M., Thomas H.D., Zhao Y., Daga A., Veal G.J., et al. // Int. J. Cancer. 2019. V. 144. № 12. P. 3146–3159. doi: https://doi.org/10.1002/ijc.32058.Geoerger B., Morland B., Jiménez I., Frappaz D., Pearson A.D.J., Vassal G., Maeda P., Kincaide J., Mueller U., Schlief S., et al. // Eur. J. Cancer. 2021. V. 153. P. 142–152. doi: 10.1016/j.ejca.2021.05.023.Zage P.E. // Children. 2018. V. 5. № 11. P. 148. doi: 10.3390/children5110148.Pieniążek B., Cencelewicz K., Bździuch P., Młynarczyk Ł., Lejman M., Zawitkowska J., Derwich K. // Int. J. Mol. Sci. 2024. V. 25. № 14. P. 7730. doi: 10.3390/ijms25147730.Das P.M., Singal R. // J. Clin. Oncol. 2024. V. 22. № 22. P. 4632–4642. doi: 10.1200/JCO.2004.07.151.Kaminskas E., Farrell A., Abraham S., Baird A., Hsieh L.-S., Lee S.-L., Leighton J.K., Patel H., Rahman A., Sridhara R., et al. // Clin. Cancer Res. 2005. V. 11. № 10. P. 3604–3608. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-04-2135.Steensma D.P. // Leuk. Res. 2009. V. 33. P. S12–S17. doi: 10.1016/S0145-2126(09)70228-0.Steensma D.P. // Leuk. Res. 2009. V. 33. P. S12–S17. doi: https://doi.org/10.1016/S0145-2126(09)70228-0.Hollenbach P.W., Nguyen A.N., Brady H., Williams M., Ning Y., Richard N., Krushel L., Aukerman S.L., Heise C., MacBeth K.J. // PLoS One. 2010. V. 5. № 2. P. e9001.Gómez S., Castellano G., Mayol G., Suñol M., Queiros A., Bibikova M., Nazor K.L., Loring J.F., Lemos I., Rodríguez E., et al. // Epigenomics. 2015. V. 7. № 7. P. 1137–1153. doi: 10.2217/epi.15.49.Jubierre L., Jiménez C., Rovira E., Soriano A., Sábado C., Gros L., Llort A., Hladun R., Roma J., de Toledo J.S., et al. // Exp. Mol. Med. 2018. V. 50. № 4. P. 1–12. doi: 10.1038/s12276-018-0077-2.George R.E., Lahti J.M., Adamson P.C., Zhu K., Finkelstein D., Ingle A.M., Reid J.M., Krailo M., Neuberg D., Blaney S.M., et al. // Pediatr. Blood Cancer. 2010. V. 55. № 4. P. 629–638. doi: 10.1002/pbc.22607.George R.E., Lahti J.M., Adamson P.C., Zhu K., Finkelstein D., Ingle A.M., Reid J.M., Krailo M., Neuberg D., Blaney S.M., et al. // Pediatr. Blood Cancer. 2010. V. 55. № 4. P. 629–638. doi: https://doi.org/10.1002/pbc.22607.Vagapova E., Kozlov M., Lebedev T., Ivanenko K., Leonova O., Popenko V., Spirin P., Kochetkov S., Prassolov V. // Biomedicines. 2021. V. 9. № 12. P. 1846. doi: 10.3390/biomedicines9121846.Dobin A., Davis C.A., Schlesinger F., Drenkow J., Zaleski C., Jha S., Batut P., Chaisson M., Gingeras T.R. // Bioinformatics. 2013. V. 29. № 1. P. 15–21. doi: 10.1093/bioinformatics/bts635.Love M.I., Huber W., Anders S. // Genome Biol. 2014. V. 15. P. 550. doi: 10.1186/s13059-014-0550-8.Zolotovskaia M.A., Tkachev V.S., Guryanova A.A., Simonov A.M., Raevskiy M.M., Efimov V.V., Wang Y., Sekacheva M.I., Garazha A.V., Borisov N.M., et al. // Comput. Struct. Biotechnol. J. 2022. V. 20. P. 2280–2291. doi: 10.1016/j.csbj.2022.05.006.Subramanian A., Narayan R., Corsello S.M., Peck D.D., Natoli T.E., Lu X., Gould J., Davis J.F., Tubelli A.A., Asiedu J.K., et al. // Cell. 2017. V. 171. № 6. P. 1437–1452.e17. doi: 10.1016/j.cell.2017.10.049.Mikheeva A., Bogomolov M., Gasca V., Sementsov M., Spirin P., Prassolov V., Lebedev T. // Cell Death Discov. 2024. V. 10. P. 181. doi: 10.1038/s41420-024-01950-3.Lebedev T.D., Khabusheva E.R., Mareeva S.R., Ivanenko K.A., Morozov A.V., Spirin P.V., Rubtsov P.M., Snezhkina A.V., Kudryavtseva A.V., Sorokin M.I., et al. // J. Biol. Chem. 2022. V. 298. № 8. P. 102226. doi: 10.1016/j.jbc.2022.102226.Biedler J.L., Roffler-Tarlov S., Schachner M., Freedman L.S. // Cancer Res. 1978. V. 38. № 11. Part 1. P. 3751–3757.George R.E., Sanda T., Hanna M., Fröhling S., Luther W. 2nd, Zhang J., Ahn Y., Zhou W., London W.B., McGrady P., et al. // Nature. 2008. V. 455. № 7215. P. 975–978. doi: 10.1038/nature07397.Kovalevich J., Langford D. // Methods Mol. Biol. 2013. V. 1078. P. 9–21. doi: 10.1007/978-1-62703-640-5_2.Aloe L., Rocco M.L., Balzamino B.O., Micera A. // J. Exp. Clin. Cancer Res. 2016. V. 35. № 1. P. 1–7. doi: 10.1186/s13046-016-0395-y.Bartolucci S., Rossi M., Longo A., Rossi M., Estenoz M., Momparler R.L., Santoro B., Augusti-Tocco G. // Cell Differ. Dev. 1989. V. 27. № 1. P. 47–55. doi: 10.1016/0922-3371(89)90043-9.Bartolucci S., Rossi M., Longo A., Rossi M., Estenoz M., Momparler R.L., Santoro B., Augusti-Tocco G. // Cell Differ. Dev. 1989. V. 27. № 1. P. 47–55. doi: https://doi.org/10.1016/0922-3371(89)90043-9.Nakagawara A., Arima-Nakagawara M., Scavarda N.J., Azar C.G., Cantor A.B., Brodeur G.M. // N. Engl. J. Med. 1993. V. 328. № 12. P. 847–854. doi: 10.1056/NEJM199303253281205.Bayeva N., Coll E., Piskareva O. // J. Pers. Med. 2021. V. 11. № 3. P. 211. doi: 10.3390/jpm11030211.Lebedev T.D., Vagapova E.R., Prassolov V.S. // Acta Naturae. 2021. V. 13. № 4. P. 69–77. doi: 10.32607/actanaturae.11461.Лебедев Т.Д., Вагапова Э.Р., Прасолов В.С. // Acta Naturae. 2021. Т. 13. № 4. С. 69–77. doi: 10.32607/actanaturae.11461.Makimoto A., Fujisaki H., Matsumoto K., Takahashi Y., Cho Y., Morikawa Y., Yuza Y., Tajiri T., Iehara T. // Cancers (Basel). 2024. V. 16. № 3. P. 544. doi: 10.3390/cancers16030544.Almeida V.R., Vieira I.A., Buendia M., Brunetto A.T., Gregianin L.J., Brunetto A.L., Klamt F., de Farias C.B., Abujamra A.L., Lopez P.L. da C., et al. // Mol. Neurobiol. 2017. V. 54. № 10. P. 7610–7619. doi: 10.1007/s12035-016-0250-3.Noronha N., Durette C., Cahuzac M., E Silva B., Courtois J., Humeau J., Sauvat A., Hardy M.-P., Vincent K., Laverdure J.-P., et al. // Leukemia. 2024. V. 38. № 5. P. 1019–1031. doi: 10.1038/s41375-024-02250-6.Zhang M., Mathur A., Zhang Y., Xi S., Atay S., Hong J.A., Datrice N., Upham T., Kemp C.D., Ripley R.T., et al. // Cancer Res. 2012. V. 72. № 16. P. 4178–4192. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-11-3983.Quarni W., Dutta R., Green R., Katiri S., Patel B., Mohapatra S.S., Mohapatra S. // Sci. Rep. 2019. V. 9. № 1. P. 15202. doi: 10.1038/s41598-019-50917-3.Vagapova E.R., Lebedev T.D., Tikhonova A.D, Goikhman B.V., Ivanenko K.A., Spirin P.V., Prassolov V.S. // Mol. Biol. 2020. V. 54. № 3. P. 458–463. doi: 10.1134/S002689332003019X.Вагапова Э.Р., Лебедев Т.Д., Тихонова А.Д., Гойхман Б.В., Иваненко К.А., Спирин П.В., Прасолов В.С. // Молекуляр. биология. 2020. Т. 54. № 3. С. 522–528. doi: 10.31857/S0026898420030192.Baum M. // Br. J. Cancer. 1968. V. 22. № 2. P. 176–183. doi: 10.1038/bjc.1968.25.Pucci P., Lee L.C., Han M., Matthews J.D., Jahangiri L., Schlederer M., Manners E., Sorby-Adams A., Kaggie J., Trigg R.M., et al. // Nat. Commun. 2024. V. 15. P. 3422. doi: 10.1038/s41467-024-47771-x.Lin R., Hsu C.-H., Wang Y.-C. // Anticancer. Drugs. 2007. V. 18. № 10. P. 1157–1164. doi: 10.1097/CAD.0b013e3282a215e9.Chen T., Cai C., Wang L., Li S., Chen L. // Front. Pharmacol. 2020. V. 11. P. 589780.Lebedev T., Buzdin A., Khabusheva E., Spirin P., Suntsova M., Sorokin M., Popenko V., Rubtsov P., Prassolov V. // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. № 14. P. 7724. doi: 10.3390/ijms23147724.Lebedev T., Vagapova E., Spirin P., Rubtsov P., Astashkova O., Mikheeva A., Sorokin M., Vladimirova U., Suntsova M., Konovalov D., et al. // Oncogene. 2021. V. 40. № 44. P. 6258–6272. doi: 10.1038/s41388-021-02018-7.