Cisplatin, Carboplatin og Oxaliplatin interaktioner med plasmaproteiner

Cisplatin, cis-[Pt(NH3)2Cl2], er et meget anvendt antitumormiddel til behandling af testikel- og ovariecancer. Carboplatin bruges i vid udstrækning til småcellet, ikke-småcellet lungekræft og æggestokkræft. Oxaliplatin er for nylig blevet godkendt i USA til behandling af kolorektal cancer. Alle disse analoger administreres ved intravenøs injektion, og inden for en dag er 65-98% af platinet i blodplasmaet bundet til protein. Binding af cisplatin til proteiner reducerer urinudskillelse af platin og forårsager aflejring af platin i væv. Binding af cisplatin til proteiner og enzymer menes generelt at være årsagen til adskillige alvorlige bivirkninger udvist af disse lægemidler, især ototoksicitet og nefrotoksicitet.

På trods af talrige undersøgelser af platin-protein-binding i de sidste par årtier, er rollerne af platin-protein-addukter i lægemiddelvirkning og i toksicitet af disse lægemidler ikke kendt. Selvom cisplatin-proteinaddukter i vid udstrækning antages at forårsage lægemidlets bivirkninger, er der også påstande om, at platinproteinaddukter er vigtige for lægemidlets aktivitet. Derfor kan en bedre forståelse af den molekylære mekanisme af platin-protein interaktioner have en indflydelse på optimeringen af ​​strategier for platinbehandling. Det er vigtigt at forstå de grundlæggende principper, der styrer dannelsen og reaktiviteten af ​​platin-proteinaddukter, fordi disse addukter kan være vigtige for at definere den terapeutiske profil af disse lægemidler. I denne søgen er det første mål at udvikle en pålidelig teknik til disse undersøgelser. Til dato har ultraviolet/synlig (UV-Vis), fourier transform infrarød (FT-IR) og nuklear magnetisk resonans (NMR) undersøgelser af cisplatin-protein-interaktioner kun givet lavopløsningsinformation om bindingsmekanismen eller om addukternes art. Forskerne foreslår at undersøge rollen af ​​platin-protein-addukter i mekanismerne for lægemidlets virkning og deres bidrag til toksiciteten af ​​disse lægemidler. Det kortsigtede mål er at undersøge platininteraktion med serumproteiner ved hjælp af både nanoelektrospray massespektrometri (nanoESI-MS) og en kombination af størrelsesudelukkende højtydende væskekromatografi med induktivt koblet plasmamassespektrometri (HPLC/ICP-MS). Det langsigtede mål med denne forskning er at udvikle biomarkører baseret på platin-proteinaddukter til klinisk overvågning.

Oprindeligt blev metallothionein og humant hæmoglobin brugt som modelproteiner til at udvikle nESI/MS- og HPLC/ICP-MS-teknikker til at studere cisplatin-protein-interaktioner in vitro. Forskerne har vist, at kombinationen af ​​størrelsesudelukkelse HPLC/ICP-MS og nanoESI/MS gav ny information om adduktdannelsen og den potentielle reaktionsmekanisme. Størrelsesudelukkelses-HPLC med ICP-MS muliggør overvågning af cisplatin-proteinbinding under fysiologiske forhold. Nanospray tandem MS giver information om dannelse af specifikke komplekser og om karakteristika ved binding. Disse oplysninger er nyttige til en bedre forståelse af lægemiddeltoksicitet og behandlingsresistens. Informationen om platin-protein-interaktioner giver os mulighed for at evaluere anvendeligheden af ​​både nanoESI/MS og størrelsesudelukkelses-HPLC/ICP-MS-teknikker til at give mekanistisk, kinetisk og strukturel information om bindingen af ​​platin til andre proteiner. Metoden vil blive yderligere valideret ved at studere platin-blod proteinaddukter hos cancerpatienter, der gennemgår kemoterapeutiske behandlinger. Korrelationen mellem niveauerne af platin-proteinaddukter og kliniske resultater vil blive undersøgt.

En vellykket gennemførelse af dette forskningsprogram skulle give forskerne en bedre forståelse af mekanismerne for lægemidlets virkning og toksicitet. Denne viden vil være af stor betydning i klinisk monitorering af cancerpatienter for at hjælpe læger med at forbedre cancerkemoterapien.