Побочное следствие от потери гена ТР53 при раке подсказало новую стратегию его лечения

Рис. 1. Гены 17-й хромосомы человека, локализованные вблизи гена ТР53. TNFSF12 — ген одного из лигандов фактора некроза опухоли, SENP3 — участвующая в биогенезе рибосом протеаза, SHBG — ген глобулина, связывающегося с половыми гормонами, POLR2A — ген главной субъединицы белкового комплекса РНК-полимеразы II. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

При раках многих форм на одной из двух хромосом часто теряется ген супрессора опухолей ТР53. Вместе с ТР53 обычно выпадают и соседние гены, в том числе ген главной субъединицы РНК-полимеразы II POLR2A. На культурах клеток колоректального рака и на модельных мышах показано, что адресное подавление в раковых клетках полимеразной активности эффективно ингибирует рост таких клеток вплоть до полной регрессии опухоли. Описанный подход — подавление активности POLR2A — может стать новой стратегией для лечения многих форм рака с указанной потерей ТР53/POLR2A.

Ген супрессора опухолей ТР53 очень часто инактивируется мутациями или теряется в результате делеций при различных формах рака. Эти события могут происходить на начальных стадиях превращения клетки в раковую или даже как случайные мутации у здорового человека. ТР53 известен уже более 30 лет, и неоднократно в качестве одного из подходов к терапии рака предпринимались попытки восстановить его функции. Однако все они кончались неудачей из-за сложности и многообразия сигнальных механизмов ТР53.

Проведенный авторами анализ баз данных по геномам раковых клеток показал, что при многих раках с той или иной частотой происходит гемизиготная делеция (потеря участка одной из двух хромосом) гена ТР53. Такая делеция происходит и в большинстве случаев колоректального рака (рака толстой или прямой кишки). Из 195 проанализированных авторами образцов в 53% обнаруживалась гемизиготная делеция, захватывающая не только ТР53, но и локализованные вблизи него гены. В их числе оказался POLR2A, кодирующий главную субъединицу белкового комплекса РНК-полимеразы II, осуществляющего в клетке транскрипцию мРНК (рис. 1).

Уровень экспрессии POLR2A строго коррелировал с количеством его копий в клетке, и потеря одной из двух копий гена снижала экспрессию примерно в два раза. Изучение чувствительности клеток к ингибиторам POLR2A проводилось на культурах клеток колоректального рака, гемизиготных по гену (POLR2A^+/−) и сохранивших обе его копии (POLR2A^+/+). Гемизиготные клетки оказались в 10 раз более чувствительными к α-аманитину, чем гомозиготные (рис. 2). В то же время их чувствительность к неспецифическому ингибитору синтеза РНК актиномицину D, связывающемуся с ДНК, оказалась примерно одинаковой. Проверка чувствительности POLR2A^+/− и POLR2A^+/+-клеток к препаратам, обычно применяющимся для лечения колоректального рака (5-фторурацил, оксалиплатин и 7-этил-10-оксикамптотецин), показала, что обработка α-аманитином гемизиготных клеток существенно повышает их чувствительность, но не влияет на чувствительность гомозиготных.

Рис. 2. Раковые клетки POLR2A^+/− (культуры клеток SW837 и SNU283) намного более чувствительны к обработке α-аманитином, чем POLR2A^+/+ (культуры клеток HCT116 и SW480). a — окрашенные клетки, выращивавшиеся в присутствии различных концентраций α-аманитина. Лунки с активно растущими клетками темнее. b — количественная оценка роста клеток по поглощению света. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

Известно, что α-аманитин высокотоксичен для организма, особенно для клеток печени. Однако уже было показано, что α-аманитин, связанный с антителами, для печени не токсичен. Это позволяет применять такие коньюгаты как клинические препараты. Авторы получили коньюгаты молекул α-аманитина с HEA125 — моноклональными антителами к поверхностному клеточному белку EpCAM (Epithelial cell adhesion molecule). EpCAM — это раковый антиген, усиленно экспрессирующийся в аденокарциномах (опухолях эпителиальных клеток), к которым относится колоректальный рак. В культуре клетки POLR2A^+/− оказались в 10 000 раз более чувствительными к коньюгату HEA125–ама, чем клетки POLR2A^+/+.

Наиболее яркие результаты были получены в экспериментах in vivo. Подопытным мышам пересаживали выращенные в культуре флюоресцирующие POLR2A^+/− или POLR2A^+/+ клетки рака человека (рис. 3). Развивающиеся опухоли подращивали в течение 10 дней, а затем мышам делали внутрибрюшинные инъекции антител HEA125 или HEA125–ама в возрастающих концентрациях (от 3 до 90 мкг на килограмм веса). В случаях HEA125 на протяжении следующих 25 дней опухоли продолжали расти. В то же время инъекции HEA125–ама сильно подавляли рост POLR2A^+/−опухолей даже при минимальной концентрации. Существенное подавление роста POLR2A^+/+-опухолей наблюдалось лишь при самых высоких концентрациях HEA125–ама. Никаких токсических эффектов при введении мышам указанных концентраций HEA125–ама не наблюдалось.

Рис. 3. Подавление POLR2A избирательно подавляет рост опухолей, вызванных раковыми клетками POLR2A^+/− . Подопытным мышам пересаживали выращенные в культуре флюоресцирующие клетки рака человека POLR2A^+/+ (два верхних ряда) или POLR2A^+/− (два нижних ряда). Развивающиеся опухоли подращивали в течение 10 дней (ряды 1-й и 3-й сверху), а затем мышам делали внутрибрюшинные инъекции антител HEA125 или HEA125-ама в возрастающих концентрациях (от 3 до 90 мкг на килограмм веса) и через 35 дней по интенсивности флюоресценции регистрировали рост опухолей (ряды 2-й и 4-й сверху). Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

Таким образом, потеря гена ТР53 — не всегда плохо. Взамен провалившимся попыткам воздействовать на сигнальные пути ТР53 и компенсировать потерю его функции при раке предлагается альтернатива — подавление в раковых клетках РНК-полимеразы II. Полученные результаты показывают перспективность описанной α-аманитиновой терапии для лечения колоректального рака. Поскольку гемизиготная делеция ТР53 часто встречается при различных формах рака (рис. 4), этот подход может иметь достаточно широкое применение. Использование α-аманитина в виде коньюгатов со специфическими антителами против раковых белков не только снижает его системную токсичность, но и повышает эффективность действия. Испытание известных и поиск новых фармакологических агентов, воздействующих на механизмы транскрипции, могут дать новые возможности для терапии рака.

Рис. 4. Частоты гемизиготной делеции гена ТР53 при различных формах рака человека. Сокращения: AML — острая миелоидная лейкемия; DLBC — диффузная В-крупноклеточная лимфома; GBM — глиобластома. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

Источник: Yunhua Liu et al. TP53 loss creates therapeutic vulnerability in colorectal cancer // Nature. 2015. V. 520. P. 697–701.

О гене ТР53 см. также:
1) На пути к детальному каталогу раковых генов, «Элементы», 06.04.2015.
2) «Терапевтическая» лейкемия провоцируется спящими мутациями гена ТР53, «Элементы», 22.04.2015.
3) Д. Ю. Блохин «Как убить бессмертную клетку» // «Химия и жизнь» №3, 2009.

Вячеслав Калинин