В статье Reporting in Nature исследователи под руководством участников проекта «Карта зависимости от рака» (DepMap) Института Броуд Массачусетского технологического института и Гарварда и Института рака Дана-Фарбер описывают одну такую уязвимость, присущую большой подгруппе толстой кишки, желудка, эндометрия и яичников. линии раковых клеток. Рассматриваемый ген, WRN, в результате этой работы стал привлекательной новой мишенью для разработки лекарств.
Все линии клеток с этой зависимостью от WRN обладают генетической особенностью, называемой микросателлитной нестабильностью (MSI). Эта предрасположенность к безудержной мутации наблюдается только в раковых клетках и является результатом разрушения одного из средств клетки для восстановления поврежденной ДНК (механизм, называемый репарацией несоответствия).
Около 15 процентов рака толстой кишки, 22 процента рака желудка, 20-30 процентов рака эндометрия и 12 процентов рака яичников, диагностируемых ежегодно, не имеют возможности исправления несоответствий и имеют отличительные черты MSI.
«Мы надеемся, что наша работа будет способствовать разработке ингибиторов WRN для опухолей MSI», – сказала соавтор и заместитель директора DepMap Франциска Васкес из Broad, которая вместе с соавторами Эдмондом Чаном из Broad Cancer Program и Dana- Фарбер и Цукаса Шибу из организации Broad и ассоциированный член группы Dana-Farber, гастроэнтеролог Адам Басс, руководили исследованием.
ОТСЛЕЖИВАНИЕ НЕСТАБИЛЬНОСТИ
Врачи могут лечить примерно половину всех видов рака с помощью MSI, используя ингибиторы контрольных точек (методы лечения, которые помогают иммунной системе атаковать опухолевые клетки).
В поисках способов решить оставшуюся половину команда исследователей задалась вопросом, может ли потеря активности восстановления несоответствия, которая приводит к MSI, способствовать уникальным генетическим зависимостям внутри опухолевых клеток.
«Несмотря на то, что иммунотерапия рака MSI вызывает огромный энтузиазм, эти препараты не устранили проблему», – сказал Басс. «По-прежнему существует реальная потребность в новых лекарствах для тех, кто либо не реагирует на иммунотерапию, либо развивает резистентность, либо вынужден прекратить прием этих лекарств из-за токсичности."
Команда обратилась к двум наборам данных о зависимостях в масштабе генома: набору данных о нокауте гена CRISPR-Cas9 из проекта DepMap и набору подавления генов РНК-интерференции (RNAi), созданному Project DRIVE (инициатива Института биомедицинских исследований Novartis).
Оба набора данных были созданы путем индивидуального взлома или подавления тысяч генов в линиях раковых клеток и измерения результирующего воздействия на выживаемость клеток.
Среди 517 линий раковых клеток, включенных в набор данных DepMap и 383 в DRIVE, команда определила 51, классифицированных как MSI, в основном представляющих четыре типа опухолей, подверженных MSI, упомянутых выше.
Основываясь на своих CRISPR и RNAi скринингах, команда обнаружила, что 73 процента линий MSI зависят от WRN. Напротив, потеря WRN оказала относительно небольшое влияние на линии раковых клеток, не относящихся к MSI.
«Это исследование является примером того, как интеграция нашего базового понимания клеточных процессов, лежащих в основе рака, с новыми технологиями, которые позволяют нам систематически инактивировать гены в моделях рака, может привести к выявлению захватывающих терапевтических гипотез», – отметил Басс.
Подтвердив свои открытия в области клеточных линий, команда обнаружила, что они также могут резко замедлить рост рака MSI у мышей, подавляя экспрессию WRN.
Они также подтвердили зависимость от WRN в органоидной модели рака толстой кишки MSI, полученной от пациентов.
В дополнительной статье, также опубликованной в журнале Nature, группа исследователей из Института Велком Сэнгера в Соединенном Королевстве, проводящая аналогичные эксперименты по картированию зависимостей, также обнаружила сильную зависимость от WRN в линиях раковых клеток MSI, что дополнительно подтверждает, что WRN является многообещающей мишенью для лекарств.
Биотехнологическая компания Ideaya также использовала данные DepMap для начала исследований WRN в раковых опухолях MSI и сообщила данные, подтверждающие результаты команды DepMap.
ПОТЕНЦИАЛ ЦЕЛЕВОЙ ЦЕНЫ
WRN кодирует геликазу, фермент, который помогает клеткам копировать или считывать ДНК, раскручивая и распаковывая двойную спираль генома. Почему раковые клетки, которые теряют репарацию несоответствия, становятся зависимыми от WRN, пока не ясно. Одной только потери репарации несоответствия недостаточно, чтобы заставить раковые клетки зависеть от WRN. Когда команда повторно активировала механизм в раковых клетках MSI, они стали менее зависимыми от WRN, но не потеряли свою зависимость полностью.
В настоящее время не существует лекарств, которые напрямую атакуют геликазу WRN, хотя она должна быть привлекательной целью. Здоровые, генетически стабильные клетки способны довольно легко противостоять его потере, что позволяет предположить, что препараты, блокирующие фермент, должны преимущественно воздействовать на раковые клетки, зависящие от WRN, и оставлять нормальные клетки относительно невредимыми. И хотя наследственная потеря WRN может привести к состоянию, называемому синдромом Вернера, симптомы появляются через десятилетия.
Это говорит о том, что вмешательство в WRN в масштабе времени лечения рака должно быть возможным.
Кроме того, команда отметила, что сигнатура MSI (которую можно оценить с помощью теста, уже имеющегося в клинике) может служить эффективным биомаркером опухолей, которые могут быть уязвимы для таких препаратов.
«В принципе, эта зависимость WRN должна быть нацелена», – сказал Васкес. "Его белковый продукт обладает ферментативной активностью и сайтами, где небольшие молекулы могут связываться.
Было бы нетривиально нацеливаться на него, и нам нужно изучить, возможно ли разработать ингибиторы, которые были бы специфичны для него, и которые оставили бы подобные ферменты в покое, но это должно быть возможно.
«Мы надеемся, что эти результаты вызовут волнение среди других академических групп и исследовательских групп, и что мы сможем помочь в продвижении лечения, которое будет иметь значение для пациентов», – продолжила она. "И в более широком смысле, эти результаты показывают, как карта зависимости от рака может помочь определить терапевтические цели и ускорить развитие точной медицины рака."
МЕЖДУНАРОДНЫЕ УСИЛИЯ
Картирование зависимостей рака – это международная работа Института Броуда и Института Сэнгера.
Исследователи стремятся преодолеть разрыв в трансляции, который существует между геномным секвенированием и предоставлением точной медицины многим онкологическим больным. Гены, которые имеют решающее значение для выживания рака, представляют собой зависимости: уязвимости, которые могут служить целями для разработки новых методов лечения или перепрофилирования существующих. Картирование этих зависимостей необходимо для того, чтобы сделать точную медицину рака реальностью.
В Брод, проект DepMap объединяет исследователей из проектной группы Ахиллеса и раковых данных по раку, Платформы генетических возмущений института и других широких групп для систематического выявления генетических зависимостей между сотнями линий раковых клеток с использованием общегеномных РНКи и CRISPR. -на основе экранов.
Только за последние 18 месяцев исследователи использовали данные DepMap, чтобы:
выявить новые возможности разработки лекарств при нейробластоме (агрессивной детской нервной опухоли);
выявить ключевые зависимости при злокачественных рабдоидных опухолях, некоторых видах рака легких и хордомах (семейство редких опухолей костей); и получить новое представление о том, как сети белковых комплексов функционируют в раковых клетках.
«DepMap активно разрабатывает веб-порталы, чтобы другие могли использовать эти данные перед публикацией», – сказал Басс. "Эти свободно доступные инструменты позволяют тем, кто занимается академическими и промышленными исследованиями рака, быстрее продвигаться к таким выводам, как зависимость от WRN."
«Нам нужно научиться считывать молекулярную информацию с опухоли и, исходя из этого, знать, какие виды лечения будут работать для этого конкретного пациента», – сказал главный научный сотрудник Броуд и директор программы по борьбе с раком Тодд Голуб. "В некоторых случаях мы можем это сделать уже сейчас, но для большинства пациентов это все еще невозможно. Карта зависимости от рака направлена на то, чтобы сделать это возможным."