It is known that melanoma develops as a consequence of multifactorial alterations. To date several studies indicate the effective implication of p16 as a tumor suppressor gene with a major role in either the development or progression of human melanoma. Deregulation of melanoma cell growth has been widely associated with mutations in the p16-cyclin D/cdk4-pRb pathway. Recently anticancer therapies are focused on restoration of p16 CDK inhibitory function and other proteins unregulated in melanoma cell cycle pathway (e.g., c-myc, p27). A combined strategy for restoration of normal homeostasis in the melanoma skin with targeted delivery of apoptosis-inducing agents does not seems to be far obtain. New class of antitumoral agents are emerging: histone deacetylase (HDAC) inhibitors have attracted much interest because of their ability to arrest cell growth, induce cell differentiation, and in some cases, induce apoptosis of cancer cells. Recently, attention has been focused on the ability of HDAC inhibitors to induce perturbation in cell cycle regulatory protein (e.g., p21CIP1) and down-regulation of survival signalling pathway. In the present study, we have examined the effect of valproic acid (VPA) on M14 and JR8 human melanoma cell lines. Here we observed that VPA induces cell cycle arrest and apoptosis sensitising melanoma cells to cis-Platin and etoposide treatment. VPA was able to induce G1 arrest (up to 75 %) in association with up-regulation of p16, p21 and cyclin-D, inducing apoptosis (50 %) in M14 and JR8 (55%) cells. To evaluate the possibility of VPA to be used as co-adjuvant in the chemotherapy protocol for melanoma, two different sequences of in vivo administration of VPA and cis-Platin were designed. The concomitant treatment of tumour (M14) in vivo, with VPA+cis-Platin induced a growth inhibition of 48% compared to control with an anti- metastatic effect of about 45%. The treatment sequence with VPAcis-Platin combination inhibited tumour growth in M14 of about 61% and induced an anti-metastatic effect of about 70%. Moreover p16 gene expression was found up-regulated 2,5-fold in tumor treated with the sequence VPAcis-Platin compared to control and cis-Platin single treated tumor. The ability of valproic acid to re-established the G1 pathway in melanoma both in vitro and in vivo suggests a potential application of VPA in melanoma therapeutic protocols.

È noto che il melanoma si sviluppa in conseguenza di alterazioni multifattoriali. Fin ad oggi numerosi studi indicano che l’alterazione di p16 individuato come gene soppressore del tumore, ha un ruolo importante nello sviluppo e/o nella progressione del melanoma umano. La crescita non regolata delle cellule del melanoma è stata associata con mutazioni nella via del ciclo cellulare che riguarda la fase G1: p16-cyclin D/cdk4-pRb. Recentemente le terapie anticancro si sono focalizzate sul ripristino della funzione oncosoppressoria di p16 e di altre proteine coinvolte nello stesso pathway che regola il ciclo cellulare nel melanoma (per esempio, c-myc, p27). Tra i nuovi agenti antitumorali stanno emergendo gli inibitori dell’ Istone deacetilasi (HDAC), che mostrano capacità nell’arrestare lo sviluppo di cellule tumorali essendo forti induttori di differenziamento cellulare ed attivando il processo apoptotico. Recentemente, si è studiata la capacità degli inibitori di HDAC di modulare le proteine che regolano il ciclo cellulare (per esempio, p21CIP1) e di determinare la down-regolazione dei fattori che inducono la proliferazione cellulare incontrollata. In questo studio abbiamo esaminato l'effetto dell’ acido valproico (VPA) in vitro, su due linee cellulare di origine umane di melanoma: M14 e JR8. Abbiamo osservato che il VPA induce arresto del ciclo cellulare e apoptosi del 50% nelle cellule M14 e del 55% nelle cellule JR8, con conseguente sensibilizzazione del tumore al trattamento di etoposide e cis-Platino. Il VPA, determinando il 75% d’arresto delle cellule in G1 del ciclo cellulare, favorisce l’aumento d’espressione di p16 sia a livello genico che proteico, in concomitanza ad una aumentata espressone delle proteine p21 e della ciclina D1. Per valutare la possibilità di usare il VPA come co-adiuvante nel protocollo terapeutico per il melanoma, sono state disegnate due differenti sequenze di somministrazione in vivo, di VPA e cis-Platino. Il trattamento concomitante del tumore (M14) in vivo, con VPA+cis-Platino determina una inibizione della crescita tumorale del 48%, confrontato con il controllo ed un effetto anti-metastatico di circa il 45%. La sequenza di trattamento con la combinazione cis-PlatinoVPA ha inibito la crescita tumorale di circa il 61% inducendo un significativo effetto anti-metastatico di circa il 70%. Inoltre l'espressione del gene p16 aumentava di circa 2,5 volte nei tumori trattati con il VPAcis-Platino confrontato con il controllo e il tumore trattato in singolo con il cis-Platino. L'abilità dell’acido valproico di ristabilire la fase G1 del ciclo cellulare nel melanoma sia in vitro che in vivo suggerisce una sua potenziale applicazione nei protocolli terapeutici del melanoma.

Valentini, A. (2008). Effetti biologi dell'acido valproico su melanoma: studi in vitro ed in vivo.

Effetti biologi dell'acido valproico su melanoma: studi in vitro ed in vivo

VALENTINI, ALESSANDRA
2008-01-02

Abstract

È noto che il melanoma si sviluppa in conseguenza di alterazioni multifattoriali. Fin ad oggi numerosi studi indicano che l’alterazione di p16 individuato come gene soppressore del tumore, ha un ruolo importante nello sviluppo e/o nella progressione del melanoma umano. La crescita non regolata delle cellule del melanoma è stata associata con mutazioni nella via del ciclo cellulare che riguarda la fase G1: p16-cyclin D/cdk4-pRb. Recentemente le terapie anticancro si sono focalizzate sul ripristino della funzione oncosoppressoria di p16 e di altre proteine coinvolte nello stesso pathway che regola il ciclo cellulare nel melanoma (per esempio, c-myc, p27). Tra i nuovi agenti antitumorali stanno emergendo gli inibitori dell’ Istone deacetilasi (HDAC), che mostrano capacità nell’arrestare lo sviluppo di cellule tumorali essendo forti induttori di differenziamento cellulare ed attivando il processo apoptotico. Recentemente, si è studiata la capacità degli inibitori di HDAC di modulare le proteine che regolano il ciclo cellulare (per esempio, p21CIP1) e di determinare la down-regolazione dei fattori che inducono la proliferazione cellulare incontrollata. In questo studio abbiamo esaminato l'effetto dell’ acido valproico (VPA) in vitro, su due linee cellulare di origine umane di melanoma: M14 e JR8. Abbiamo osservato che il VPA induce arresto del ciclo cellulare e apoptosi del 50% nelle cellule M14 e del 55% nelle cellule JR8, con conseguente sensibilizzazione del tumore al trattamento di etoposide e cis-Platino. Il VPA, determinando il 75% d’arresto delle cellule in G1 del ciclo cellulare, favorisce l’aumento d’espressione di p16 sia a livello genico che proteico, in concomitanza ad una aumentata espressone delle proteine p21 e della ciclina D1. Per valutare la possibilità di usare il VPA come co-adiuvante nel protocollo terapeutico per il melanoma, sono state disegnate due differenti sequenze di somministrazione in vivo, di VPA e cis-Platino. Il trattamento concomitante del tumore (M14) in vivo, con VPA+cis-Platino determina una inibizione della crescita tumorale del 48%, confrontato con il controllo ed un effetto anti-metastatico di circa il 45%. La sequenza di trattamento con la combinazione cis-PlatinoVPA ha inibito la crescita tumorale di circa il 61% inducendo un significativo effetto anti-metastatico di circa il 70%. Inoltre l'espressione del gene p16 aumentava di circa 2,5 volte nei tumori trattati con il VPAcis-Platino confrontato con il controllo e il tumore trattato in singolo con il cis-Platino. L'abilità dell’acido valproico di ristabilire la fase G1 del ciclo cellulare nel melanoma sia in vitro che in vivo suggerisce una sua potenziale applicazione nei protocolli terapeutici del melanoma.
A. A. 2007/2008
Biotecnologie mediche e medicina molecolare
20.
It is known that melanoma develops as a consequence of multifactorial alterations. To date several studies indicate the effective implication of p16 as a tumor suppressor gene with a major role in either the development or progression of human melanoma. Deregulation of melanoma cell growth has been widely associated with mutations in the p16-cyclin D/cdk4-pRb pathway. Recently anticancer therapies are focused on restoration of p16 CDK inhibitory function and other proteins unregulated in melanoma cell cycle pathway (e.g., c-myc, p27). A combined strategy for restoration of normal homeostasis in the melanoma skin with targeted delivery of apoptosis-inducing agents does not seems to be far obtain. New class of antitumoral agents are emerging: histone deacetylase (HDAC) inhibitors have attracted much interest because of their ability to arrest cell growth, induce cell differentiation, and in some cases, induce apoptosis of cancer cells. Recently, attention has been focused on the ability of HDAC inhibitors to induce perturbation in cell cycle regulatory protein (e.g., p21CIP1) and down-regulation of survival signalling pathway. In the present study, we have examined the effect of valproic acid (VPA) on M14 and JR8 human melanoma cell lines. Here we observed that VPA induces cell cycle arrest and apoptosis sensitising melanoma cells to cis-Platin and etoposide treatment. VPA was able to induce G1 arrest (up to 75 %) in association with up-regulation of p16, p21 and cyclin-D, inducing apoptosis (50 %) in M14 and JR8 (55%) cells. To evaluate the possibility of VPA to be used as co-adjuvant in the chemotherapy protocol for melanoma, two different sequences of in vivo administration of VPA and cis-Platin were designed. The concomitant treatment of tumour (M14) in vivo, with VPA+cis-Platin induced a growth inhibition of 48% compared to control with an anti- metastatic effect of about 45%. The treatment sequence with VPAcis-Platin combination inhibited tumour growth in M14 of about 61% and induced an anti-metastatic effect of about 70%. Moreover p16 gene expression was found up-regulated 2,5-fold in tumor treated with the sequence VPAcis-Platin compared to control and cis-Platin single treated tumor. The ability of valproic acid to re-established the G1 pathway in melanoma both in vitro and in vivo suggests a potential application of VPA in melanoma therapeutic protocols.
valproic acid
acido valproico; melanoma; cis-Platino; p16; apoptosi
Settore MED/46 - Scienze Tecniche di Medicina di Laboratorio
Italian
In collaborazione con Istituo Regina Elena di Roma
Tesi di dottorato
Valentini, A. (2008). Effetti biologi dell'acido valproico su melanoma: studi in vitro ed in vivo.
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