Деление клеток — это порождающая искра почти каждой формы жизни на Земле. Но если здоровый рост не остановить, деление клеток может стать смертельным, подавляя организм. Так обстоит дело с так называемыми онкогенами. Когда эти гены, замедляющие рост, изменяются в результате мутации, они выходят из строя, в результате чего образуется гейзер раковых клеток.
Онкогены также коварно способны генерировать опухоли, которые со временем становятся генетически «независимыми» от своего происхождения, поэтому ученым было чрезвычайно трудно остановить их репликацию в источнике.
Теперь исследователи Университета Рокфеллера из Лаборатории клеточной биологии открыли новый способ воздействовать на онкоген, вызывающий редкое и часто смертельное заболевание печени, используя малые интерферирующие РНК (миРНК) — врожденный механизм подавления экспрессии генов.
Как описано в их статье , опубликованной в журнале Molecular Therapy , исследователи ввели миРНК внутрь клеток фиброламеллярной гепатоцеллюлярной карциномы (FLC) через поверхностный рецептор, где они блокировали выработку онкогеном белков, вызывающих заболевание, которые приводят к образованию опухоли .
По словам первого автора Кристофа Ноймайера, аспиранта Лаборатории клеточной биологии Рокфеллера, возглавляемой Сэнфордом Саймоном, впервые миРНК были использованы для сдерживания прогрессирования СЛЦ.
Но результаты имеют и более широкое применение. «Это действительно захватывающая часть», — говорит Ноймайер. «Это доказательство концепции того, что миРНК можно использовать для лечения СЛЦ, а также рака печени у взрослых, который встречается гораздо чаще, и других типов опухолей в других частях тела».
Слитый онкоген
FLC вызван слиянием двух генов, расположенных на хромосоме 19: DNAJB1, который производит белки теплового шока, которые поддерживают клеточный гомеостаз, и PRKACA, который производит фермент, называемый киназой А, который является ключевым для клеточной метаболической функции. В результате слияния, известного как DNAJB1::PRKACA, белки и каталитическая субъединица киназы объединяются. Этот неблагополучный союз способствует формированию СЛК, но как именно, пока неизвестно.
Исследователи из лаборатории Саймона обнаружили, что это слияние вызвало FLC в 2014 году, через несколько лет после того, как у дочери-подростка Саймона, Эланы, было диагностировано заболевание печени. После удаления образовавшейся опухоли (единственного варианта лечения, доступного людям с СЛК) Элана продолжила сотрудничество со своим отцом, чтобы выяснить причину ее возникновения, опубликовав результаты в журнале Science в 2014 году.
С тех пор Саймон и его группа продолжают раскрывать механизмы заболевания, а также разрабатывать методы лечения. Исследование siRNA является частью стратегии, состоящей из трех частей, которая также включает перепрофилирование лекарств для лечения FLC и использование молекул, известных как PROTAC, для избирательного разрушения белка DNAJB1::PRKACA, который управляет FLC.
Перепрофилирование препарата находится на продвинутой стадии подготовки к клиническим испытаниям, и часть работ PROTAC является частью международного сотрудничества, которое только что получило грант Cancer Grand Challenges в размере 25 миллионов долларов США на разработку методов лечения онкологических заболеваний высокого риска, вызванных онкогенами, у детей.
Недавно лаборатория Саймона обнаружила, что они могут полностью остановить рост опухоли FLC у мышей, используя shRNA, короткие последовательности РНК, которые можно сконструировать для разрушения мРНК. Этот подход также привел к уменьшению или исчезновению многих опухолей.
Показав, что подавление слитого онкогена убивает опухолевые клетки , они решили поэкспериментировать со снижением активности киназы А, которая, как показали исследования, стимулирует рост опухоли.
Отпирание двери камеры
Проблема заключалась в том, что слитая киназа А и ее форма «дикого типа» практически идентичны, поэтому «любой разработанный вами препарат, который блокирует активность слитой киназы А, будет влиять на всю киназу А, в том числе в нормальных клетках», — говорит Ноймайер. «Другими словами, вы понесете множество проблемных побочных эффектов».
Им пришлось найти способ отключить токсичную киназу, одновременно сдерживая воздействие, чтобы не затрагивать киназу в других клетках. Для этого они специально разработали siRNA, нацеленные на слияние. Но поскольку миРНК не могут проникать через клеточные мембраны, исследователям нужно было найти способ проникнуть внутрь миРНК.
К счастью, дверь в клетку уже была обнаружена: рецептор под названием ASGR1, который экспрессируется только в клетках печени. Его ключ тоже был идентифицирован: связывающая молекула, известная как GalNAc. Вместе этот дуэт действует как команда по утилизации мусора.
Конъюгатные методы лечения GalNAc, которые прикрепляют молекулы siRNA к лиганду для доставки терапии внутри клеток, уже доступны на рынке для лечения таких заболеваний, как наследственный транстиретин-опосредованный амилоидоз и атеросклеротические сердечно-сосудистые заболевания. Команда задалась вопросом, могут ли они использовать тот же подход, чтобы помешать киназной активации опухолей FLC.
Стабилизация и усадка
Чтобы проверить свою теорию, исследователи присоединили специальную миРНК к лиганду рецептора и изучили метод на различных моделях опухолей на мышах и в культурах клеток человека. Конъюгатная терапия не только успешно доставлялась в клетки во всех контекстах, но также вызывала уменьшение количества мРНК в онкогене, предотвращая выработку белка и приводя к застою или уменьшению опухолей, неспособных расти. Исследователи также не обнаружили какой-либо токсичности для печени у мышей, что указывает на то, что животные хорошо переносили миРНК.
«То, что мы увидели, было торможением опухоли, хотя мы надеялись полностью уничтожить опухоль», — отмечает Ноймайер. «Наше будущее направление — попытаться выяснить, как это улучшить».
Они также проверили специфичность миРНК, вводя ее в опухолевые клетки другого типа рака печени. Это не оказало на них токсического воздействия — именно так, как и надеялись исследователи. «Мы хотели показать, что наша миРНК настолько нацелена на слитый онкоген FLC, что не оказывает побочных эффектов на другие клетки — даже на другие раковые клетки», — отмечает он.
Ноймайер говорит, что полученные результаты позволяют предположить, что миРНК могут быть эффективны не только в случае FLC, но и способны лечить опухоли по всему организму с высокой степенью специфичности. «Я думаю, что препараты siRNA как класс со временем окажут большое влияние как новый вид генетической терапии», — говорит он.
