Раковые заболевания, вызванные мутациями в гене KRAS, являются одними из самых смертоносных. На протяжении десятилетий исследователи безуспешно пытались напрямую воздействовать на мутантные белки KRAS в качестве средства лечения опухолей. Вместо того, чтобы нацеливаться на сам мутантный KRAS, исследователи из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего теперь ищут другие гены или молекулы, которые при ингибировании убивают раковые клетки только тогда, когда KRAS также мутирует.
Команда использовала технику редактирования генов CRISPR-Cas9 для систематической инактивации каждого гена в геноме клеток колоректального рака человека с мутантным KRAS и без него. Они обнаружили, что рост мутантных по KRAS клеток колоректального рака у мышей был снижен примерно на 50 процентов, когда два гена, кодирующие метаболические ферменты – NADK и KHK – также были инактивированы.
Исследование, опубликованное 27 сентября в журнале Cancer Research, предоставляет новые потенциальные мишени для лекарств от рака, вызванного KRAS.
«Мы не получили таких же результатов с раковыми клетками, выращенными в лаборатории – подавление роста, которое мы наблюдали, когда гены NADK и KHK были инактивированы, происходит только в опухолях в системе млекопитающих, в более реалистичной микросреде, где опухоль должна выжить, – сказал старший автор Тарик Рана, доктор философии, профессор педиатрии в Медицинской школе Калифорнийского университета в Сан-Диего и Онкологическом центре Мурса. “Это говорит о том, что метаболические зависимости опухолевых клеток, растущих в лабораторной посуде, могут резко отличаться по сравнению с теми же клетками, растущими в живой системе, что подчеркивает потенциальные ограничения стандартных лабораторных тестов роста раковых клеток.”
Примерно от 20 до 30 процентов всех раковых заболеваний человека имеют мутации в гене KRAS. Мутации KRAS встречаются во многих самых смертельных и трудно поддающихся лечению раковых заболеваниях, включая рак легких, поджелудочной железы и колоректального рака. Мутантные раковые клетки KRAS способны перестраивать свой метаболизм таким образом, чтобы они имели преимущество в росте по сравнению с нормальными клетками.
Подход Раны к лечению рака, вызванного KRAS, – ингибирование других генов или молекул в дополнение к KRAS – называется «синтетической летальностью», потому что вмешательство является смертельным только для мутировавших клеток. В предыдущем исследовании команда Раны использовала библиотеку микроРНК, небольших кусочков генетического материала, чтобы систематически блокировать производство белка и искать те ингибирования, которые являются синтетическими летальными в сочетании с мутациями KRAS.
В своем последнем исследовании команда Раны использовала CRISPR-Cas9 для систематической инактивации генов в двух клеточных линиях колоректального рака человека – одной с нормальным KRAS, а другой – с мутантным KRAS. Затем они проверили способность каждой из этих клеточных линий расти в виде опухолей у мышей. Они обнаружили, что инактивация двух метаболических ферментов, NADK и KHK, уменьшала рост KRAS-мутантных опухолей примерно на 50 процентов, но не влияла на нормальные опухоли KRAS. Они также блокировали эти же ферменты коммерчески доступными низкомолекулярными ингибиторами и наблюдали значительное снижение роста опухоли у мышей только в опухолевых клетках с мутантным KRAS.
Рана и его команда также идентифицировали несколько новых генов, которые при инактивации оказывали противоположный эффект – они увеличивали рост мутантных KRAS-опухолей, но не роста нормальных опухолей KRAS. Эти типы генов известны как «супрессоры опухолей», потому что они обычно сдерживают рост раковых клеток.
«Один из самых удивительных результатов нашего исследования заключается в том, что выполнение этого типа генетического скрининга непосредственно в микросреде млекопитающих выявило не только новые синтетические летальные взаимодействия, но и новые гены-супрессоры опухолей, которые зависят от мутаций KRAS», – сказал первый автор Эдвин Яу. , Доктор медицинских наук, научный сотрудник программы обучения гематологии / онкологии и терапии рака в лаборатории Раны.
Один из этих новых генов-супрессоров опухолей кодирует INO80C, большой мультисубъединичный белок, который, помимо прочего, стабилизирует геном. Рана, Яу и его коллеги в настоящее время предпринимают шаги для продвижения своих выводов с конечной целью лучшего понимания того, как развиваются KRAS-мутантные раковые образования, и преобразования этих данных в разработку новых методов лечения, чтобы остановить их.