Застосування системи геномного редагування CRISPR/Cas9 для швидкого моделювання канцерогенезу

Канцерогенез – багатостадійний процес. В загальних рисах його поділяють на ініціацію, промоцію та прогресію. Кожний з етапів характеризується набуттям специфічних мутацій в генах, що відіграють ключову роль в розвитку пухлин, головно – прото-онкогенах та генах-супресорах пухлинного росту. Дослідження індивідуального внеску кожного з таких генів у «спільній справі», результатом якої є злоякісне новоутворення, є вкрай проблемним. На сьогодні існують дуже ефективні методи секвенування геному, настільки чутливі, що дозволяють визначати якісну та кількісну структуру генів окремої клітини. Такі методи активно застосовуються для дослідження гетерогенності популяції пухлинних клітин і є інформативними для вивчення пізніх стадій канцерогенезу. Проте, вони дають лише підсумкову картинку і не дозволяють прослідкувати історію мутацій і роль кожної з них на ранніх етапах неопластичної трансформації.

В наші дні з’явилася безпрецедентна можливість слідкувати за онкогенними мутаціями в режимі реального часу за допомогою…

Читати далі

Епічна битва: Сибірська виразка проти раку

Зазвичай, коли у дослідника бракує уяви щось придумати самотужки, він звертається за порадою до наймогутнішого інженера у всесвіті – до природи. Саме цю ключову істину ілюструє нам дана дослідницька історія. В терапії злоякісних новоутворень є прогалина, яку ще нікому не вдалося заповнити – «адресна доставка» терапевтичної речовини до клітини раку. Успіх таргетної трапії (недоліки якої ми мали можливість обговорювати раніше) зумовлений насамперед тим, що активана молекула діє у рази ефективніше саме у перероджених клітинах. Але разом із тим вона потрапляє до здорових тканин організму, де може спричинювати неспецифічні ефекти терапії (так звані off-target effects, термін запозичений з досліджень РНК інтерференції), які варіюють у широких межах в залежності від типу препарату та індивідуальних особливостей пацієнта. Тому цілеспрямована доставка протиракових агентів є “святим граалем” сучасної молекулярної онкології. Десятиліттями вчені намагалися вирішити цю проблему. Спочатку надії покладали на ліпосоми. Вони хоч і були доволі ефективними для перекидання терапевтичних молекул через цитоплазматичну мембрану, і навіть могли бути прицільно спрямовані шляхом кон’югації антитіл, проте виявляли потужний гепатотоксичний вплив на експериментальних моделях in vivo, тому вони навіть не дійшли до стадії клінічних випробувань. Були також подібні розробки, які оминали використання ліпосом (полімерні та композитні наночастки, пенетруючі пептиди, трансактиватор транскрипції вірусу імунодефіциту людини, це лише неповний перелік), але вірогідність подолання цитоплазматичного бар’єру терапевтичною молекулою в такому разі значно зменшувалася.

Читати далі

Методом “еволюції у пробірці” розроблено молекулярну пастку для онкогенного протеїну

Схематичне зображення взаємодії рецептора Axl із фактором Gas6. Рецепторна тирозинкіназа Axl має незвичну для цього типу протеїнів структуру. Він складається з двох імуноглобулін-подібних доменів Ig1 та Ig2, за якими слідують два домени типу фібронектин ІІІ Fn1 та Fn2. У взаємодії із Gas6 беруть участь Ig-домени, причому перший зв’язує ліганд із високою специфічністю (high), а другий – із низькою (low). Стехіометрія зв’язування 2:2, при цьому відбувається димеризація рецепторів і їх аутотрансактивація. Розроблена пастка унеможливлює взаємодію Gas6 із рецептором, що призводить до блокування подальших сигнальних каскадів (посилання наприкінці)

Дослідники Стенфордського інституту розробили препарат, що здатен блокувати метастазування злоякісних пухлин, зокрема раку молочної залози та раку яєчника. Експериментальний терапевтичний агент являє собою штучний протеїн, що з високою ефективністю зв’язує фактор росту Gas6 (growth-arrest-specific protein 6), який присутній у крові пацієнта і може викликати активацію метастатичного фенотипу пухлини. Дослідження препарату на експериментальній мишачій моделі метастазування in vivo виявило, що він призводить до зменшення кількість вторинних пухлинних осередків на 78 % для перещепленої пухлини молочної залози та на 90 % – для раку яєчника.  Вчені назвали свою розробку протеїновою пасткою, якій під силу зупини розповсюдження раку.

Читати далі

Вперше створено протеїн, який можна вмикати і вимикати відповідно до потреб дослідника

Вчені University of North Carolina at Chapel Hill School of Medicine сконструювали фермент, який можна вмикати і вимикати. Дослідники змогли ввести у структуру кінази саркоми Рауса (Src) новий  домен, що уможливлює алостеричну модифікацію активності ферменту: у разі зв’язування із рапаміцином (також див. Mammalian target of rapamycin – mTOR) домен змінює конформацію і робить кіназу активною, і, навпаки, за відсутності рапаміцину кіназна активність блокується. Така модельна система була розроблена для дослідження ролі Src-кінази в переміщенні злоякісної клітини – процесі, завдяки якому відбувається метастазування пухлин.

Читати далі

Нове терапевтичне антитіло здатне розпізнавати онкопротеїн всередині клітини

Chimeric antibody HLA recognition

Антиген спадкової пухлини ВільмсаWT1 – вже давно є перспективною ціллю таргетної терапії, проте досі не розроблено жодного ефективного підходу до даної наукової задачі. Зазначений протеїн є фактором транскрипції, який містить в своїй структурі цинкові пальці і керує морфогенезом урогенітальної системи. Мутації в гені WT1 спостерігають у разі родинної пухлини Вільмса (новоутворення нирки, що найчастіше спостерігаються у дітей). Також експресія даного гену супроводжує деякі типи раку молочної залози, серозної карциноми яєчника, мезотеліоми та декількох типів лімфом. У разі пухлини Вільмса WT1 виступає супресором пухлинного росту, який зазнає інактивуючої мутації, тоді як в інших неоплазіях WT1 може слугувати раково-ембріональним антигеном, бо зазвичай не експресується в клітинах дорослого організму. В обох випадках WT1 може слугувати ціллю для імунотерапії раку, проте, оскільки цей білок є виключно внутрішньоклітинним, такий підхід до останнього часу був не доступний.

Дослідницька група Sloan-Kettering Institute розробила моноклональне антитіло, назване ними ESK1, націлене на онкопротеїн WT1. Вони досягли розпізнавання антитілом процесованого пептиду WT1 (під кодовою назвою від перших трьох амінокислот – RMF) у складі молекули головного комплексу гістосумісності класу І (МНС І, точніше HLA-A0201), тобто вперше «змусили» антитіло – продукт В-клітини – виконувати функції Т-клітинного рецептора. Як каже керівник дослідження Cheng Liu: «ESK1 віщує зміну парадигми в галузі імунотерапії моноклональними антитілами. Наше дослідження демонструє, що терапевтичні антитіла більше не обмежена протеїнами-мішенями, що доступні на поверхні клітини, а можуть також бути націлені на білки, які перебувають всередині пухлинної клітини».

Успішні випробування in vitro на патологічному матеріалі, взятому від пацієнтів, хворих на гостру лімфобластну лімфому, та на мишачій моделі згаданого захворювання in vivo,  довели ефективність антитіла ESK1 в боротьбі проти WT1-експресуючої лейкемії. Від початку антитіло проектувалося як вектор для цільової доставки токсичних агентів до неопластичних клітин. Проте, на приємний подив дослідників, антитіло виявилося токсичним для злоякісних клітини саме по собі. Загибель  лейкемічних клітин спостерігалася як у випадку введення антитіла разом із Т-кіллерними клітиними (що спричинювало реакцію антитіло-залежної цитотоксичності), так і в разі додавання самого лише антитіла. Логічно, що основним недоліком такої терапії є те, що вона дієва лише щодо пацієнтів, які хворіють на WT1+, HLA-A0201+ пухлини . Але за словами авторів дослідження за рік в світі щонайменше з’являється 1 мільйон онкохворих, чиї пухлини експресують WT1, і додають, що розроблений ними метод можна прилаштувати для отримання терапевтичних моноклональних антитіл із схожим принципом дії, але з іншими специфічностями.

Посилання

ScienceDaily

Science