A Systems Biology Approach Identifies SART1 as a Novel Determinant of Both 5-Fluorouracil and SN38 Drug Resistance in Colorectal Cancer

Chemotherapy response rates for advanced colorectal cancer remain disappointingly low, primarily because of drug resistance, so there is an urgent need to improve current treatment strategies. To identify novel determinants of resistance to the clinically relevant drugs 5-fluorouracil (5-FU) and SN38 (the active metabolite of irinotecan), transcriptional profiling experiments were carried out on pretreatment metastatic colorectal cancer biopsies and HCT116 parental and chemotherapy-resistant cell line models using a disease-specific DNA microarray. To enrich for potential chemoresistance-determining genes, an unsupervised bioinformatics approach was used, and 50 genes were selected and then functionally assessed using custom-designed short interfering RNA(siRNA) screens. In the primary siRNA screen, silencing of 21 genes sensitized HCT116 cells to either 5-FU or SN38 treatment. Three genes (RAPGEF2, PTRF, and SART1) were selected for further analysis in a panel of 5 colorectal cancer cell lines. Silencing SART1 sensitized all 5 cell lines to 5-FU treatment and 4/5 cell lines to SN38 treatment. However, silencing of RAPGEF2 or PTRF had no significant effect on 5-FU or SN38 sensitivity in the wider cell line panel. Further functional analysis of SART1 showed that its silencing induced apoptosis that was caspase-8 dependent. Furthermore, silencing of SART1 led to a downregulation of the caspase-8 inhibitor, c-FLIP, which we have previously shown is a key determinant of drug resistance in colorectal cancer. This study shows the power of systems biology approaches for identifying novel genes that regulate drug resistance and identifies SART1 as a previously unidentified regulator of c-FLIP and drug-induced activation of caspase-8. Mol Cancer Ther; 11(1); 119-31. (C) 2011 AACR.

5-Fluorouracil:identification of novel downstream mediators of tumour response

5-Fluorouracil (5-FU) is routinely used in the treatment of gastrointestinal, breast and head and neck cancers. A major limitation to the use of this drug is acquired or inherent resistance.

Hypoxia response element-driven cytosine deaminase/5-fluorocytosine gene therapy system:a highly effective approach to overcome the dynamics of tumour hypoxia and enhance the radiosensitivity of prostate cancer cells in vitro

BACKGROUND: We proposed to exploit hypoxia-inducible factor (HIF)-1alpha overexpression in prostate tumours and use this transcriptional machinery to control the expression of the suicide gene cytosine deaminase (CD) through binding of HIF-1alpha to arrangements of hypoxia response elements. CD is a prodrug activation enzyme, which converts inactive 5-fluorocytosine to active 5-fluorouracil (5-FU), allowing selective killing of vector containing cells.

METHODS: We developed a pair of vectors, containing either five or eight copies of the hypoxia response element (HRE) isolated from the vascular endothelial growth factor (pH5VCD) or glycolytic enzyme glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (pH8GCD) gene, respectively. The kinetics of the hypoxic induction of the vectors and sensitization effects were evaluated in 22Rv1 and DU145 cells in vitro.

RESULTS: The CD protein as selectively detected in lysates of transiently transfected 22Rv1 and DU145 cells following hypoxic exposure. This is the first evidence of GAPDH HREs being used to control a suicide gene therapy strategy. Detectable CD levels were sustained upon reoxygenation and prolonged hypoxic exposures. Hypoxia-induced chemoresistance to 5-FU was overcome in both cell lines treated with this suicide gene therapy approach. Hypoxic transfectants were sensitized to prodrug concentrations that were ten-fold lower than those that are clinically relevant. Moreover, the surviving fraction of reoxygenated transfectants could be further reduced with the concomitant delivery of clinically relevant single radiation doses.

CONCLUSIONS: This strategy thus has the potential to sensitize the hypoxic compartment of prostate tumours and improve the outcome of current therapies.

Gender-specific profiling in SCN1A polymorphisms and time-to-recurrence in patients with stage II/III colorectal cancer treated with adjuvant 5-fluoruracil chemotherapy

This study was designed to analyze the gender-related association between SCN1A polymorphisms (voltage-gated sodium channels; α-subunit) and time-to-recurrence (TTR) in patients with colorectal cancer (CRC) treated with 5-fluoruracil (5-FU)-based adjuvant chemotherapy. We enrolled from a prospective database patients with stage II and III CRC treated with adjuvant 5-FU-based chemotherapy. Genotypes for SCN1A rs3812718 and rs229877 were determined by direct DNA sequencing. One hundred twenty-seven males and 107 females were included in the study. In the univariate and multivariate analysis, the shortest TTR was associated with female patients carrying the rs3812718-TT genotype (hazard ratio (HR): 2.26 (95% confidence interval (CI): 0.89, 5.70), P=0.039) but with male patients carrying the rs3812718-CC genotype (HR: 0.49 (95% CI: 0.18, 1.38), P=0.048). For rs229877 the CT genotype was associated with a trend for shorter TTR in both gender populations. The study validated gender-dependent association between genomic SCN1A rs3812718 polymorphism and TTR in CRC patients treated with adjuvant 5-FU-based chemotherapy. This study confirms that voltage-gated Na+ channels may be a potential therapeutic target and a useful predictive biomarker before 5-FU infusion.

A importância da seqüência de administração do irinotecan e 5-fluorouracil na inibição da proliferação do carcinoma de cólon humano in vitro

O câncer colorretal é um dos tumores humanos mais freqüentes e a terceira causa de morte relacionada ao câncer no mundo. Apesar de importantes progressos terapêuticos, os resultados na doença avançada ainda são muito modestos. Isto deve-se ao fato de que a droga mais utilizada nesta neoplasia, o antimetabólito 5-fluorouracil (5-FU), foi desenvolvido a mais de 40 anos produzindo taxas de respostas de somente 10-15%. Recentemente, o inibidor da topoisomerase I irinotecan (CPT-11) demonstrou, em carcinoma de cólon avançado, respostas comparáveis tanto em pacientes não tratados quanto naqueles que tiveram recaída após terapia com 5-FU. Estes resultados justificam a avaliação da combinação 5-FU/CPT-11 nesta doença. Apesar das respostas dos estudos clínicos serem promissoras, a melhor seqüência de administração destes agentes ainda não foi determinada. Neste estudo, avaliamos a combinação CPT-11/5-FU quanto ao aumento da inibição do crescimento celular quando comparada com os agentes sozinhos nas linhagens celulares de carcinoma de cólon humano SW620, HT-29 e SNU-C4. Para isto, as células foram expostas às drogas sozinhas ou a várias combinações e seqüências de dose baixa e fixa (IC20) de um dos agentes na presença de dose alta e seriada do outro. As células foram avaliadas imediatamente após os tratamentos e/ou cultivadas por mais 2 dias em meio de cultura sem drogas através de coloração com sulforodamina B. As interações entre CPT-11 e 5-FU foram avaliadas por um programa de computador que permite calcular os índices de combinação (CIs) das drogas indicando sinergismo, adição, ou antagonismo (CI < 1, = 1, ou > 1, respectivamente). As respostas celulares foram relacionadas com as atividades das enzimas timidilato sintase, topoisomerase I e carboxil esterase, que foram determinadas através de ensaio que mede os sítios de ligação e atividade catalítica da enzima, ensaio de decatenação do DNA e método espectrofotométrico, respectivamente. Estando a toxicidade no DNA envolvida no mecanismo de ação das duas drogas, também relacionamos as respostas celulares com a introdução de danos ao DNA por método fluorescente. Para melhor entendermos as interações entre as drogas, examinamos os efeitos da exposição à IC20, IC50 e/ou IC80 do CPT-11 ou 5-FU por 2 h ou 24 h em alvos celulares possivelmente relacionados com a citotoxicidade destes agentes. Estes incluem: capacidade de reparo por excisão do 10 DNA, distribuição das células nas fases do ciclo celular, integridade da membrana plasmática e formação de complexos DNA-topoisomerase I. Para isto, utilizamos método de incorporação de [3H-metil]timidina, citometria de fluxo, liberação de lactato desidrogenase (LDH) no meio de cultura e ensaio de precipitação com SDS, respectivamente. Os estudos de inibição do crescimento celular revelaram valores de IC50 do 5-FU nas linhagens SW620, HT-29 e SNU-C4 de aproximadamente 15, 8 e 2 µM, respectivamente, e do CPT-11 próximos a 2, 2 e 4 µM, respectivamente. As diferentes sensibilidades ao 5-FU nas três linhagens foram determinadas principalmente pela diferença na afinidade ao substrato. As respostas comparáveis obtidas pela exposição ao CPT-11 podem ser explicadas pelo equilíbrio entre as diferentes atividades das enzimas topoisomerase I e carboxil esterase, entre as linhagens. O programa de análise da combinação das drogas mostrou adição ou sinergismo após exposição a IC20 do CPT-11 seguido do 5-FU, nas três linhagens celulares. Por outro lado, o pré-tratamento com IC20 do 5-FU antagonizou a inibição do crescimento mediada pelo CPT-11. Nenhum dos tratamentos simultâneos determinou um aumento na inibição do crescimento nas linhagens SW620 e HT-29; mas mostraram adição ou antagonismo na linhagem SNU-C4. Observamos um significativo acréscimo na introdução de danos ao DNA nas linhagens celulares SW620 e HT-29 somente quando a IC20 do CPT-11 precedeu a IC50 do 5-FU. Já na linhagem SNU-C4, não somente este tratamento, mas também a utilização simultânea dos agentes introduziu mais dano ao DNA. Os tratamentos por 2 h ou 24 h com IC20, IC50, e/ou IC80 do 5-FU ou CPT-11 não causaram mudanças significativas na distribuição das células nas fases do ciclo celular, concentração de LDH no meio de cultura, ou formação de complexos DNA-topoisomerse I. Indicando que alterações nestes processos não estão envolvidas com os efeitos modulatórios dos pré-tratamentos na citotoxicidade das drogas. Entretanto, a incorporação de [3H-metil]timidina no DNA de células tratadas com CPT-11, aumentou em função da dose e tempo de exposição à droga. Este resultado sugere que o dano ao DNA introduzido pelo CPT-11 depende da dose e tempo de exposição podendo ser reparado por mecanismos de excisão. Somente foi observada significativa incorporação de [3H-metil]timidina em células tratadas com IC20 do 5-FU por 2 h, sugerindo que o reparo por excisão só ocorre após exposição por curto período e à doses baixas deste agente. Juntos, os resultados deste estudo mostraram que tanto os efeitos anti-proliferativos quanto a introdução de danos ao DNA pela combinação CPT-11/5-FU em dose baixa e fixa de um agente junto com dose alta do outro, nas linhagens celulares de carcinoma de cólon humano SW620, HT-29 e SNU-C4, dependem da seqüência de administração das drogas. Estes achados podem ter sido determinados pelos diferentes efeitos do tratamento com uma dose baixa dos agentes nos mecanismos de reparo por excisão do DNA.

Efeito do colírio de 5-fluorouracil sobre o epitélio corneano íntegro de coelhos

OBJETIVO: Observar os efeitos da aplicação tópica de 5-fluorouracil (5-FU) sobre o epitélio corneano íntegro. MÉTODOS: Foram utilizados 10 coelhos albinos (14 olhos), divididos em: grupo controle (GC), 4 olhos nos quais não se administraram drogas, grupo 1 (G1), 5 olhos que receberam 5-fluorouracil na concentração 1,25% e grupo 2 (G2), 5 olhos que receberam 5-fluorouracil na concentração de 2,5%. A droga foi instilada 4 vezes por dia, durante 7 dias, quando os animais foram sacrificados, os olhos removidos, separando-se a córnea que foi preparada de modo convencional para estudo em microscópico eletrônico de varredura. RESULTADOS: GC: observaram-se células de formato hexagonal, claras, escuras e intermediárias, compondo o epitélio corneano de coelhos. Presença de numerosas microplicas, principalmente nas células claras. Cada célula possui cerca de 1 a 3 criptas. Nos animais do G1, observou-se maior número de células escuras, regiões com diminuição no número de criptas; alterações da superfície celular, protusão na região do núcleo e descamação de células epiteliais. Os do G2 tiveram aumento de microprojeções na superfície celular, modificações nas junções intercelulares até separação de células adjacentes; diminuição do número e variabilidade no tamanho das criptas. As alterações mais freqüentes ocorreram nas células da periferia da córnea. CONCLUSÃO: O 5-fluorouracil teve efeitos deletérios no epitélio íntegro corneano de coelhos. As alterações observadas foram mais importantes nos animais que receberam a droga mais concentrada (G2) e mais freqüentes na periferia da córnea.

Segurança e efetividade no tratamento do pterígio usando infiltração de 5-fluoruracila no intraoperatório

OBJETIVO: Avaliar a segurança e a efetividade do uso do 5-fluoruracila (5-FU) como tratamento adjuvante do pterígio, aplicado sob a forma de infiltração subconjuntival, no período intraoperatório. MÉTODOS: Foram avaliados prospectivamente 125 indivíduos (125 olhos) portadores de pterígio. Os indivíduos foram operados segundo a técnica de retalho de deslizamento e receberam, ao final do procedimento, injeção subconjuntival de 0,2 mL de 5-FU (25 mg/mL). Foram anotados os dados do paciente como idade, sexo, profissão, características da lesão (primário ou recidivado, tamanho, carnoso ou involutivo) e feito seguimento pós-operatório, aos 7, 21, 60 e 180 dias. Os dados foram submetidos à avaliação estatística. RESULTADOS: Não foram observados casos de complicação decorrente do uso do 5-FU em injeção no intraoperatório do pterígio. A taxa de recidiva geral observada aos 180 dias de pós-operatório foi de 35,8%, sendo de 35,7% para os pterígios primários e de 36,4% para os recidivados. CONCLUSÃO: A aplicação do 5-FU no período intraoperatório sob a forma de infiltração subconjuntival é segura. Entretanto, ainda resulta em altas taxas de recidiva e novos estudos devem ser realizados a fim de conhecer a concentração/dose ideal que permitirá menores chances de recidiva da lesão.

Acute coronary syndrome associated with continuous 5-fluorouracil infusion in a patient with metastatic colorectal cancer-a case report with a discussion on this clinical dilemma

Introduction: 5-Fluorouracil (5-FU) is considered to be the backbone of colorectal cancer (CRC) systemic therapy since the great majority of recommended regimens include its administration. A clinical picture consisting of chest pain, sometimes cardiac enzyme elevation, electrocardiogram abnormalities consistent with myocardial ischemia, and normal coronary angiogram associated with 5-FU administration have been infrequently reported. The clinical dilemma is: Which chemotherapy regimen should we use in CRC patients with a previous acute coronary syndrome (ACS) associated with 5-FU? Case Report: We describe the case of a 55-year-old otherwise healthy woman with metastatic colon adenocarcinoma who presented an ACS probably secondary to arterial vasospasm while receiving continuous intravenous 5-FU infusion (mFOLFOX6 regimen). After the ACS, the patient was treated with raltitrexate plus oxaliplatin (TOMOX) and subsequently with irinotecan plus cetuximab with no other cardiac event. Conclusion: The risk of cardiotoxicity associated with 5-FU is low but real. The probable mechanism is arterial vasospasm, as suggested by our case report. Both the use of the TOMOX regimen and irinotecan plus cetuximab seems to be safe regimens to be considered in this clinical scenario. © 2009 Humana Press Inc.

Efeitos da membrana amniótica homógena associada ao laser arseneto de gálio-alumínio (λ=660) na reparação de mucosite oral em ratos tratados com 5-fluoruracila: análise histológica e imunohistoquímica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Baixas Doses de 5-fluorouracil aumentam a atividade antitumoral de células dendríticas transfectadas com RNA de células de câncer colorretal

Pós-graduação em Patologia - FMB

Influência do 5-fluorouracil nos tecidos periodontais normais e sobre a evolução da doença periodontal experimental induzida

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Five Percent 5-Fluorouracil in a Cream or for Superficial Peels in the Treatment of Advanced Photoaging of the Forearms: A Randomized Comparative Study

BACKGROUND The antimetabolite 5-fluorouracil (5-FU) is used for topical treatment of actinic keratosis. Overall improvement in the skin is also observed. Additionally, 5-FU was reported to be used for superficial peels.OBJECTIVES To evaluate the efficacy and safety of 5% 5-FU cream compared with peels for photodamaged forearms.METHODS This interventional, randomized, comparative, evaluator-blind study included 32 patients with severe photoaging of forearms. The regimens comprised either application of 5% 5-FU cream everyday for 4 weeks on 1 forearm and 4 weekly peels on the other. Efficacy assessment included: clinical photodamage scores, opinion of patients and investigators, and blind photographic evaluation by independent observers. Skin biopsies were performed for histologic and immunohistochemical analysis. Safety evaluation comprised observation of adverse events.RESULTS Clinical and histologic findings confirmed the benefits of topical 5% 5-FU, in cream or peels, which improved skin appearance and decreased the dermal elastotic material. Immunohistochemistry showed reduced levels of epidermal p53 and increase in the level of procollagen I. Results were maintained after 6 months. Predictable adverse events occurred, with no differences between treatments. Patients reported better tolerability to peels.CONCLUSION Five percent 5-FU cream or peels was safe and effective for the treatment of photodamaged forearms. Decreased epidermal p53 levels and new dermal collagen were confirmed.

Efeito da concentração citostática de 5-fluorouracil sobre a imunogenicidade de células de câncer colorretal murino MC-38

A quimioterapia é o tratamento padrão para pacientes com os mais variados tipos de câncer, (sendo o 5 Fluorouracil -5Fu- a droga de escolha no caso do câncer colorretal) mas ela está associada a efeitos colaterais que podem ser muito severos. A exposição de células tumorais a agentes antineoplásicos, em dose baixa e não citotóxica, pode torná-las mais imunogênicas, enquanto que a exposição de células dendríticas (DC) a esses agentes antineoplásicos pode aumentar sua capacidade de induzir resposta antitumoral in vitro. O objetivo deste estudo é verificar se o tratamento in vitro de células tumorais MC38 com 5-Fu (dose não citotóxica) pode induzir a expressão de moléculas que aumentem suas características imunogênicas, fazendo com que elas sejam mais facilmente identificadas pelo sistema imune. Para isso, camundongos da linhagem C57/Bl-6 foram inoculados subcutaneamente com células MC38 e sete dias depois foram vacinados com DC sensibilizadas com antígenos tumorais obtidos a partir da lise de células MC38 mantidas em cultura e previamente tratadas com 5-Fu, em dose não citotóxica (DC-5Fu), para que a performance das DC sensibilizadas pudesse ser comparada à performance das DC selvagens

Expression of Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) in Macrophages, Fibroblasts, and Endothelial Cells in Pterygium Treated with 5-Fluorouracil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Evaluation of the progression and treatment of experimental periodontitis in rats subjected to chemotherapy with 5-fluorouracil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)