DOI: https://doi.org/10.7150/ijbs.95484
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38725849
تاريخ النشر: 2024-01-01
المؤلف: Rui Liang وآخرون
الموضوع الرئيسي: السيلينيوم في الأنظمة البيولوجية
نظرة عامة
تستعرض هذه القسم دور السيلينيوم (Se) وأشكاله العضوية، الأحماض الأمينية السيلينية (Se-AAs)، في بيولوجيا السرطان والعلاج. يُعترف بـ Se كعنصر تتبع أساسي يؤثر على عمليات بيولوجية متنوعة، بما في ذلك الدفاع المضاد للأكسدة وتكوين الأورام. تسلط المراجعة الضوء على إمكانيات Se-AAs في العلاج المضاد للأورام، مع التأكيد على قدرتها على تثبيط نمو الأورام وإعادة تشكيل البيئة الدقيقة للورم (TME)، مما يعزز الاستجابات للعلاج المناعي. تناقش التفاعلات بين استقلاب Se-AA وأنواع الخلايا المناعية والورمية المختلفة داخل TME، مما يشير إلى أن فهم هذه الديناميات يمكن أن يؤدي إلى استراتيجيات علاجية جديدة.
تؤكد الخاتمة على أهمية استهداف استقلاب الأحماض الأمينية، بما في ذلك Se-AAs، كوسيلة لتحسين فعالية العلاج المناعي للسرطان. تم تحديد استقلاب الورم غير الطبيعي، ولا سيما إعادة برمجة استقلاب الأحماض الأمينية، كعامل حاسم في هروب المناعة للورم. تشير المراجعة إلى الخصائص الدوائية الواعدة للمركبات المحتوية على Se، والتي أظهرت سمية منخفضة ونشاط مضاد للأورام معزز. تدعو إلى مزيد من البحث في الأدوية المحتوية على Se-AA، وخاصة العلاجات القائمة على الببتيد، وتفترض أن تطوير المركبات القائمة على Se-AA يمكن أن ينتج عنها عوامل مبتكرة للعلاج المناعي للأورام، مما قد يعزز الأساليب السريرية الحالية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على التحدي المستمر للسرطان كسبب رئيسي للوفاة، مشيرة إلى قيود العلاجات التقليدية مثل السمية والمقاومة. استجابةً لذلك، اكتسب العلاج المناعي للورم زخمًا، خاصة من خلال استراتيجيات مثل حجب نقاط التفتيش المناعية (ICB) ونقل الخلايا التبني. على الرغم من وعدها، يظهر العديد من المرضى استجابة منخفضة لهذه العلاجات، مما يستلزم استراتيجيات مبتكرة لتعزيز فعاليتها. تشير الأبحاث إلى أن استقلاب الأحماض الأمينية غير الطبيعي داخل البيئة الدقيقة للورم (TME) يلعب دورًا كبيرًا في هروب المناعة للورم، مع تأثيرات سلبية للمواد الأيضية مثل الكينورينين على وظيفة خلايا CD8+ T.
تؤكد هذه القسم أيضًا على أهمية السيلينيوم (Se) وأشكاله العضوية، الأحماض الأمينية السيلينية (Se-AAs)، في علاج السرطان. تُلاحظ Se-AAs لسلامتها وتوافرها الحيوي مقارنة بمركبات السيلينيوم غير العضوية. تشير الأدلة الناشئة إلى أن Se-AAs يمكن أن تؤثر على تقدم السرطان، مقاومة الأدوية، وهروب المناعة، مما قد يعزز فعالية العلاج المناعي للورم من خلال تعديل التفاعلات بين خلايا الورم والمناعة. يهدف المؤلفون إلى تلخيص التقدمات الأخيرة في أبحاث Se-AA، مع التركيز على آلياتها الدوائية وتأثيراتها المناعية داخل TME، بينما يناقشون أيضًا تطبيقاتها الحالية وآفاقها المستقبلية كاستراتيجيات علاجية مساعدة في علاج السرطان.
مناقشة
تتناول قسم المناقشة في ورقة البحث الأشكال البيولوجية المختلفة للسيلينيوم (Se) وتأثيراتها على الصحة، خاصة في علاج السرطان. يوجد Se في ثلاثة أشكال رئيسية: أحادي، غير عضوي، وعضوي. يتمتع Se غير العضوي، بشكل رئيسي في أشكال السيلينات ($\text{SeO}_4^{2-}$) والسيلينيت ($\text{SeO}_3^{2-}$)، بعتبة تحمل أقل للسمية مقارنة بـ Se العضوي، الذي يشمل السيلينوسيستين (SeCys) والسيلينوميثيونين (SeMet). تسلط الورقة الضوء على أن نقص Se مرتبط بعدة أمراض، مما يبرز الحاجة إلى فهم أعمق لاستقلاب Se وأدواره الوظيفية في الأنظمة البيولوجية.
تناقش القسم أيضًا الخصائص الفيزيائية والكيميائية لـ SeCys، مشيرة إلى نشاطه البيولوجي المعزز بسبب تفاعله الفريد مقارنة بالأحماض الأمينية المحتوية على الكبريت. يلعب SeCys دورًا حاسمًا في تفاعلات الأكسدة والاختزال وتخليق السيلينوبروتينات، التي تعتبر ضرورية لوظائف الخلايا ولها خصائص مضادة للأورام. تعتبر المسارات الأيضية لـ Se-AAs معقدة، حيث تشمل تحويل Se غير العضوي إلى هيدروجين سيلينيد (H$_2$Se)، وهو أمر حاسم لتخليق السيلينوبروتينات ويظهر تأثيرات مضادة للأورام من خلال مواد أيضية مثل ميثيلسيلينول (CH$_3$SeH). تتناول الورقة أيضًا دور Se-AAs في تعديل الاستجابات المناعية، خاصة في البيئات الدقيقة للأورام (TMEs)، حيث يمكن أن تعزز وظائف خلايا T وخلايا القاتل الطبيعي (NK)، مما يحسن المناعة المضادة للأورام. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن استهداف استقلاب Se-AA يمكن أن يوفر استراتيجيات علاجية جديدة في علاج السرطان، مستفيدًا من الخصائص الفريدة للسيلينيوم لتعزيز العلاجات المناعية الحالية.
DOI: https://doi.org/10.7150/ijbs.95484
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38725849
Publication Date: 2024-01-01
Author(s): Rui Liang et al.
Primary Topic: Selenium in Biological Systems
Overview
This section reviews the role of selenium (Se) and its organic forms, seleno-amino acids (Se-AAs), in cancer biology and therapy. Se is recognized as an essential trace element that influences various biological processes, including antioxidant defense and tumorigenesis. The review highlights the potential of Se-AAs in antitumor therapy, emphasizing their ability to inhibit tumor growth and reshape the tumor microenvironment (TME), thereby enhancing responses to immunotherapy. It discusses the interactions between Se-AA metabolism and various immune and tumor cell types within the TME, suggesting that understanding these dynamics could lead to novel therapeutic strategies.
The conclusion underscores the significance of targeting amino acid metabolism, including Se-AAs, as a means to improve cancer immunotherapy efficacy. Abnormal tumor metabolism, particularly the reprogramming of amino acid metabolism, is identified as a critical factor in tumor immune escape. The review points to the promising pharmacological properties of Se-containing compounds, which have shown reduced toxicity and enhanced antitumor activity. It calls for further research into Se-AA-containing drugs, particularly peptide-based therapies, and posits that developing Se-AA-based conjugates could yield innovative agents for tumor immunotherapy, potentially enhancing existing clinical approaches.
Introduction
The introduction highlights the ongoing challenge of cancer as a leading cause of mortality, noting the limitations of conventional treatments such as toxicity and resistance. In response, tumor immunotherapy has gained traction, particularly through strategies like immune checkpoint blockade (ICB) and adoptive cell transfer. Despite their promise, many patients show low responsiveness to these therapies, necessitating innovative approaches to enhance their effectiveness. Research indicates that abnormal amino acid metabolism within the tumor microenvironment (TME) plays a significant role in tumor immune evasion, with metabolites like kynurenine negatively impacting CD8+ T cell function.
The section further emphasizes the importance of selenium (Se) and its organic forms, Se-amino acids (Se-AAs), in cancer treatment. Se-AAs are noted for their safety and bioavailability compared to inorganic selenium compounds. Emerging evidence suggests that Se-AAs can influence cancer progression, drug resistance, and immune evasion, potentially enhancing the efficacy of tumor immunotherapy by modulating the interactions between tumor and immune cells. The authors aim to summarize recent advancements in Se-AA research, focusing on their pharmacological mechanisms and immunomodulatory effects within the TME, while also discussing their current applications and future perspectives as adjunctive therapeutic strategies in cancer treatment.
Discussion
The discussion section of the research paper elaborates on the various biological forms of selenium (Se) and their implications for health, particularly in cancer treatment. Se exists in three primary forms: monomeric, inorganic, and organic. Inorganic Se, primarily in the forms of selenate ($\text{SeO}_4^{2-}$) and selenite ($\text{SeO}_3^{2-}$), has a lower tolerance threshold for toxicity compared to organic Se, which includes selenocysteine (SeCys) and selenomethionine (SeMet). The paper highlights that Se deficiency is linked to several diseases, emphasizing the need for a deeper understanding of Se metabolism and its functional roles in biological systems.
The section further discusses the physicochemical properties of SeCys, noting its enhanced biological activity due to its unique reactivity compared to sulfur-containing amino acids. SeCys plays a critical role in redox reactions and the synthesis of selenoproteins, which are vital for cellular functions and have antitumor properties. The metabolic pathways of Se-AAs are complex, involving the conversion of inorganic Se to hydrogen selenide (H$_2$Se), which is crucial for selenoprotein synthesis and exhibits antitumor effects through metabolites like methylselenol (CH$_3$SeH). The paper also addresses the role of Se-AAs in modulating immune responses, particularly in tumor microenvironments (TMEs), where they can enhance T-cell and natural killer (NK) cell functions, thereby improving antitumor immunity. Overall, the findings suggest that targeting Se-AA metabolism could provide novel therapeutic strategies in cancer treatment, leveraging the unique properties of selenium to enhance current immunotherapies.