Silencing of PHD2 in breast cancer cell model MDA-MB-231 using genetic and pharmacological tools

Hydroksylaza prolinowa-2 (PHD-2) jest kluczowym enzymem, wpływającym na stabilność czynnika indukowalnego hipkosją-1 α (HIF-1α). W warunkach hipoksji PHD-2 nie posiada kosubstratu, którym jest tlen do reakcji hydroksylacji reszt prolinowych, dlatego HIF-1α może być stabilizowany i wpływać na ekspresję ważnych genówdla procesu angiogenezy (VEGF, IL-8), erytropoezy (EPO), metabolizmu komórki (Glut-1) czy przeżywalności (TGFα). Pozwala to komórkom dostosować swój metabolizm do spadku stężenia tlenu. Długotrwałe stany hipoksji są wywoływane w szybko dzielących się komórkach nowotworowych, które charakteryzują się niedostateczną siecią naczyń krwionośnych, która posiada osłabioną strukturę. Zahamowanie genetyczne i farmakologiczne PHD-2 w linii ludzkiego gruczolakoraka piersi (MDA-MB-231), chociaż za pośrednictwem odmiennego mechanizmu, przyczynia się do stabilizacji HIF-1α, co powoduje zwiększoną ekspresję VEGF. Ponadto produkcja interleukiny 8 była zmniejszona w komórkach kontrolnych, hodowanych w warunkach hipoksji, jak również w komórkach z stabilnym wyciszeniu PHD-2. Te dalsze efekty stabilizacji HIF-1α dają możliwość zmniejszenia wzrostu nowotworu poprzez korektę naczyniówki nowotworowej, co może mieć podwójny efekt. Z jednej strony może to doprowadzić do skuteczniejszego dostarczania leków cytotoksycznych do każdej komórki nowotworowej, a z drugiej szczególnie ważne w nowotworach piersi, może zmniejszyć przerzutowania komórek.

Prolyl hydroxylase domain-2 (PHD-2) is important enzyme, which affect the stability of the hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α). Under hypoxic conditions, PHD-2 is depleted of its crucial co-substrate oxygen and the hydroxylation reaction of HIF-1α proline residues can not occur. Therefore, HIF-1α can be stabilized and subsequently affect the expression of important genes for angiogenesis (VEGF, IL-8), erythropoiesis (EPO), cell metabolism (Glut-1) or survival (TGFα). This allows the cells to adapt their metabolism to decreased oxygen concentrations. Long-lasting hypoxic conditions are caused by rapidly dividing tumor cells that are characterized by insufficient blood vessels that have weakened structure. The genetic and pharmacological inhibition of PHD-2 in the human breast adenocarcinoma line (MDA-MB-231), although through different mechanism, contributes to the stabilization of HIF-1α, resulting in increased expression of VEGF. In addition, the production of interleukin 8 was diminished in control cells cultured under hypoxic conditions, as well as in cells with stable silencing of PHD-2. This downstream effects of HIF-1α stabilization give the possibility for reduction of the tumor growth through correction of the tumor vasculature, which can have dual effect. On the one hand this could result in more effective delivery of the cytotoxic drugs to every tumor cell and on the other, especially important in breast cancers, it could reduce the metastatic properties of the cells.