Hypoxia, a widespread occurrence observed in various malignant tumors, results from rapid tumor growth that outpaces the oxygen supply. Tumor hypoxia precipitates several effects on tumor biology; these include activating angiogenesis, intensifying invasiveness, enhancing the survival of tumor cells, suppressing anti-tumor immunity, and fostering resistance to therapy. Aligned with the findings that correlate CMGC kinases with the regulation of Hypoxia-Inducible Factor (HIF), a pivotal modulator, reports also indicate that hypoxia governs the activity of CMGC kinases, including DYRK1 kinases. Prolyl hydroxylation of DYRK1 kinases by PHD1 constitutes a novel mechanism of kinase maturation and activation. This modification "primes" DYRK1 kinases for subsequent tyrosine autophosphorylation, a vital step in their activation cascade. This mechanism adds a layer of intricacy to comprehending the regulation of CMGC kinases, and underscores the complex interplay between distinct post-translational modifications in harmonizing precise kinase activity. Overall, hypoxia assumes a substantial role in cancer progression, influencing diverse aspects of tumor biology that include angiogenesis, invasiveness, cell survival, and resistance to treatment. CMGC kinases are deeply entwined in its regulation. To fathom the molecular mechanisms underpinning hypoxia's impact on cancer cells, comprehending how hypoxia and prolyl hydroxylation govern the activity of CMGC kinases, including DYRK1 kinases, becomes imperative. This insight may pave the way for pioneering therapeutic approaches that target the hypoxic tumor microenvironment and its associated challenges.
Tumor hypoxia, a common feature occurring in nearly all human solid tumors is a major contributing factor for failures of anticancer therapies. Because ionizing radiation depends heavily on the presence of molecular oxygen to produce cytotoxic effect, the negative impact of tumor hypoxia had long been recognized. In this review, we will highlight some of the past attempts to overcome tumor hypoxia including hypoxic radiosensitizers and hypoxia-selective cytotoxin. Although they were (still are) a very clever idea, they lacked clinical efficacy largely because of 'reoxygenation' phenomenon occurring in the conventional low dose hyperfractionation radiotherapy prevented proper activation of these compounds. Recent meta-analysis and imaging studies do however indicate that there may be a significant clinical benefit in lowering the locoregional failures by using these compounds. Latest technological advancement in radiotherapy has allowed to deliver high doses of radiation conformally to the tumor volume. Although this technology has brought superb clinical responses for many types of cancer, recent modeling studies have predicted that tumor hypoxia is even more serious because 'reoxygenation' is low thereby leaving a large portion of hypoxic tumor cells behind. Wouldn't it be then reasonable to combine hypoxic radiosensitizers and/or hypoxia-selective cytotoxin with the latest radiotherapy? We will provide some preclinical and clinical evidence to support this idea hoping to revamp an enthusiasm for hypoxic radiosensitizers or hypoxia-selective cytotoxins as an adjunct therapy for radiotherapy.
Oxygen supply into inside solid tumor is often diminished, which is called hypoxia. Many gene transcriptions were activated by hypoxia-inducible factor (HIF)-$1{\alpha}$. Here, we investigated the effect of hypoxia on paclitaxel-resistance induction in HeLa cervical tumor cells. When HeLa cells were incubated under hypoxia condition, HIF-$1{\alpha}$ level was increased. In contrast, paclitaxel-mediated tumor cell death was reduced by the incubation under hypoxia condition. Paclitaxel-mediated tumor cell death was also inhibited by treatment with DMOG, chemical HIF-$1{\alpha}$ stabilizer, in a dose-dependent manner. A significant increase in intracellular ROS level was detected by the incubation under hypoxia condition. A basal level of cell density was increased in response to 10 nM $H_2O_2$. HIF-$1{\alpha}$ level was increased by treatment with various concentration of $H_2O_2$. The increased level of HIF-$1{\alpha}$ by hypoxia was reduced by the treatment with N-acetylcysteine (NAC), a well-known ROS scavenger. Paclitaxel-mediated tumor cell death was increased by treatment with NAC. Taken together, these findings demonstrate that hypoxia could play a role in paclitaxel-resistance induction through ROS-mediated HIF-$1{\alpha}$ stabilization. These results suggest that hypoxia-induced ROS could, in part, control tumor cell death through an increase in HIF-$1{\alpha}$ level.
The presence of hypoxic cells in solid tumors has long been considered a problem in cancer treatment such as in radiation therapy or treatment with some anticancer drugs. It has been suggested that hypoxic cells are involved in the development of a more aggressive phenotype and contribute to metastasis. In this study, as an attempt to understand how tumor cells adapt to hypoxic stress, we investigated the regulation of the hypoxia-induced expression of proteins that control essential processes of tumor cell survival and angiogenesis. We first examined whether hypoxia induces stress protein gene expression of murine solid tumor RIF cells. We also examined hypoxia-induced changes in angiogenic gene expression in these cells. Finally, we investigated the association of the elevated levels of stress proteins with the regulation of hypoxia-induced angiogenic gene expression. Results demonstrated that hypoxia induced the expression of the erythropoietin (EPO) gene and at least two major members of stress proteins, heat shock protein 70 (HSP70) and 25 (HSP25) in RIF tumor cells. Evidence that the expression of EPO gene was greatly potentiated in TR cells suggested that the elevated levels of HSPs may play an important role in the regulation of the hypoxia-induced EPO gene expression. One of the RIF variant cell lines, TR, displays elevated levels of HSPs constitutively. Taken together, our results suggest that a hypoxic tumor microenvironment may promote the survival and malignant progression of the tumor cells by temporarily increasing the level of stress proteins and expressing angiogenic genes. We suspect that stress proteins may be associated with the increase of the angiogenic potential of tumor cells under hypoxia.
Seelam, Sudhakara Reddy;Lee, Ji Youn;Kim, Young Joo;Lee, Yun-Sang;Jeong, Jae Min
대한방사성의약품학회지
/
제1권2호
/
pp.137-144
/
2015
Hypoxia is an important adverse prognostic factor for tumor progression and is a major cause of failure of radiation therapy. In case of short-term hypoxia, the metabolism can recover to normal, but if hypoxia persists, it causes irreversible cell damage and finally leads to death. So a hypoxia marker would be very useful in oncology. In particular, 2-nitroimidazole can be reduced to form a reactive chemical species, which can bind irreversibly to cell components in the absence of sufficient oxygen, thus, the development of radiolabeled nitroimidazole derivatives for the imaging of hypoxia remains an active field of research to improve cancer therapy result. 2-nitroimidazole based hypoxia marker, [$^{18}F$]FMISO holds promise for the evaluation of tumor hypoxia by Positron emission tomography (PET), at both global and local levels. In the present study, [$^{18}F$]FMISO was synthesized using an automatic synthesis module with high radiochemical purity (>99%) in 60 min. Immunohistochemical analysis using pimonidazole confirmed the presence of hypoxia in xenografted CT-26 tumor tissue. A biodistribution study in CT-26 xenografted mice showed that the increased tumor-to-muscle ratio and tumor-to-blood ratios from 10 to 120 min post-injection. In the PET study, [$^{18}F$]FMISO also showed increased tumor-to-muscle ratios from 10 to 120 min post-injection. In conclusion, this study demonstrates the feasibility and utility of [$^{18}F$]FMISO for imaging hypoxiain mouse colon cancer model using small animal PET.
Kim, Hong Seok;Kang, Yun Hee;Lee, Jisu;Han, Seung Ro;Kim, Da Bin;Ko, Haeun;Park, Seyoun;Lee, Myung-Shin
Molecules and Cells
/
제44권10호
/
pp.710-722
/
2021
Hypoxia, or low oxygen tension, is a hallmark of the tumor microenvironment. The hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α) subunit plays a critical role in the adaptive cellular response of hypoxic tumor cells to low oxygen tension by activating gene-expression programs that control cancer cell metabolism, angiogenesis, and therapy resistance. Phosphorylation is involved in the stabilization and regulation of HIF-1α transcriptional activity. HIF-1α is activated by several factors, including the mitogen-activated protein kinase (MAPK) superfamily. MAPK phosphatase 3 (MKP-3) is a cytoplasmic dual-specificity phosphatase specific for extracellular signal-regulated kinase 1/2 (Erk1/2). Recent evidence indicates that hypoxia increases the endogenous levels of both MKP-3 mRNA and protein. However, its role in the response of cells to hypoxia is poorly understood. Herein, we demonstrated that small-interfering RNA (siRNA)-mediated knockdown of MKP-3 enhanced HIF-1α (not HIF-2α) levels. Conversely, MKP-3 overexpression suppressed HIF-1α (not HIF-2α) levels, as well as the expression levels of hypoxia-responsive genes (LDHA, CA9, GLUT-1, and VEGF), in hypoxic colon cancer cells. These findings indicated that MKP-3, induced by HIF-1α in hypoxia, negatively regulates HIF-1α protein levels and hypoxia-responsive genes. However, we also found that long-term hypoxia (>12 h) induced proteasomal degradation of MKP-3 in a lactic acid-dependent manner. Taken together, MKP-3 expression is modulated by the hypoxic conditions prevailing in colon cancer, and plays a role in cellular adaptation to tumor hypoxia and tumor progression. Thus, MKP-3 may serve as a potential therapeutic target for colon cancer treatment.
Hypoxia, defined as the deficiency of oxygen, is a significant hallmark of cancers presenting in the majority of solid tumors. Detection of tumor hypoxia is essential in cancer diagnosis to prevent cancer progression, metastasis, and resistance to cancer therapies in clinical practices. Single-photon emission computed tomography (SPECT) is one of the methods studied and applied for hypoxia detection with the use of radiolabeled imaging agents in which 99mTc is the common radioisotope used for radiolabeling. Nitroimidazoles are the hypoxia-targeting moieties presenting in numerous 99mTc-radiolabeled imaging agents due to their bio-reducible ability in hypoxic environments. Recently, in addition to 99mTc-labeled radiopharmaceuticals containing one nitroimidazole unit, there has been considerable attention given to 99mTc-radiopharmaceuticals bearing two or more nitroimidazole units. This review summarizes the synthesis of hypoxia-targeting chelators and radiolabeling processes to produce these 99mTc-radiopharmaceuticals for SPECT imaging.
Tumor hypoxia, oxygen deprivation state, occurs in most cancers and promotes angiogenesis, enhancing the potential for metastasis. The vascular endothelial growth factor (VEGF) family genes play crucial roles in tumorigenesis by promoting angiogenesis. To investigate the malignant processes triggered by hypoxia-induced angiogenesis across pan-cancers, we comprehensively analyzed the relationships between the expression of VEGF family genes and hypoxic microenvironment based on integrated bioinformatics methods. Our results suggest that the expression of VEGF family genes differs significantly among various cancers, highlighting their heterogeneity effect on human cancers. Across the 33 cancers, VEGFB and VEGFD showed the highest and lowest expression levels, respectively. The survival analysis showed that VEGFA and placental growth factor (PGF) were correlated with poor prognosis in many cancers, including kidney renal cell and liver hepatocellular carcinoma. VEGFC expression was positively correlated with glioma and stomach cancer. VEGFA and PGF showed distinct positive correlations with hypoxia scores in most cancers, indicating a potential correlation with tumor aggressiveness. The expression of miRNAs targeting VEGF family genes, including hsa-miR-130b-5p and hsa-miR-940, was positively correlated with hypoxia. In immune subtypes analysis, VEGFC was highly expressed in C3 (inflammatory) and C6 (transforming growth factor β dominant) across various cancers, indicating its potential role as a tumor promotor. VEGFC expression exhibited positive correlations with immune infiltration scores, suggesting low tumor purity. High expression of VEGFA and VEGFC showed favorable responses to various drugs, including BLU-667, which abrogates RET signaling, an oncogenic driver in liver and thyroid cancers. Our findings suggest potential roles of VEGF family genes in malignant processes related with hypoxia-induced angiogenesis.
Kim, Mi Sun;Lee, Eun-Jung;Kim, Jae-Won;Chung, Ui Seok;Koh, Won-Gun;Keum, Ki Chang;Koom, Woong Sub
Radiation Oncology Journal
/
제34권3호
/
pp.230-238
/
2016
Purpose: Hypoxia can impair the therapeutic efficacy of radiotherapy (RT). Therefore, a new strategy is necessary for enhancing the response to RT. In this study, we investigated whether the combination of nanoparticles and RT is effective in eliminating the radioresistance of hypoxic tumors. Materials and Methods: Gold nanoparticles (GNPs) consisting of a silica core with a gold shell were used. CT26 colon cancer mouse model was developed to study whether the combination of RT and GNPs reduced hypoxia-induced radioresistance. Hypoxia inducible $factor-1{\alpha}$ ($HIF-1{\alpha}$) was used as a hypoxia marker. The 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay and terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling (TUNEL) staining were conducted to evaluate cell death. Results: Hypoxic tumor cells had an impaired response to RT. GNPs combined with RT enhanced anti-tumor effect in hypoxic tumor compared with RT alone. The combination of GNPs and RT decreased tumor cell viability compare to RT alone in vitro. Under hypoxia, tumors treated with GNPs + RT showed a higher response than that shown by tumors treated with RT alone. When a reactive oxygen species (ROS) scavenger was added, the enhanced antitumor effect of GNPs + RT was diminished. Conclusion: In the present study, hypoxic tumors treated with GNPs + RT showed favorable responses, which might be attributable to the ROS production induced by GNPs + RT. Taken together, GNPs combined with RT seems to be potential modality for enhancing the response to RT in hypoxic tumors.
Seelam, Sudhakara Reddy;Hong, Mi Kyung;Lee, Yun-Sang;Jeong, Jae Min
대한방사성의약품학회지
/
제5권2호
/
pp.101-112
/
2019
Herein, 2-nitroimidazole-fluorophore conjugates were synthesized by linking 2-nitroimidazole and FITC or RITC via thiourea bonds. The prepared derivatives were stable for 2 h in Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM) at 37 ℃. The novel conjugates were studied for their in vitro uptake under hypoxic conditions using U87MG and CT-26 cell lines, showing significantly higher uptakes in hypoxic than normoxic cells. Immunohistochemical analysis confirmed hypoxia in U87MG and CT-26 xenografted tumor tissues. Moreover, the prepared conjugates were evaluated by in vivo experiments after intravenous injection in U87MG and CT-26 xenografted mice. Hypoxia was confirmed by immunohistochemistry of the prepared derivatives with co-injected pimonidazole. Confocal microscopy of the prepared derivatives showed strong fluorescence in hypoxic tumor tissues correlated with the pimonidazole distribution. This suggested that the 2-nitroimidazole-fluorophore conjugates are promising optical imaging probes for tumor hypoxia and are promising substitutes for pimonidazole immunohistochemistry, which requires a multi-step procedure of incubation involving antibody, second antibody, dye, hydrogen peroxide, and multiple washing steps.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.