Необходимы новые подходы для поиска лучших мишеней для лечения рака, говорит специалист по онкологическим заболеваниям

Развитие опухолей во многом зависит от определенных генетических изменений, и исследователи обнаружили множество таких «генетических зависимостей» как мишеней для потенциальных новых лекарств от рака. В Институте Броуда Массачусетского технологического института, Гарварде и других местах исследователи также изучают, как зависимости влияют на раковые клетки и как они влияют друг на друга и способствуют устойчивости к лекарствам.

Но в этой области необходимы новые подходы к поиску зависимостей, которые могли бы привести к созданию новых классов более эффективных и даже лечебных препаратов. лекарства от рака«, — говорит Билл Селлерс, директор онкологической программы Броуда. «Мы не часто задумываемся о том, как найти лекарство от рака», — сказал Селлерс, который также является членом основного института Broad, а также преподавателем и старшим советником президента по вопросам здравоохранения. экспериментальная терапия в Институте рака Дана-Фарбер.

С 2018 года Консорциум Карты зависимости рака (DepMap)научно-промышленное партнерство, созданное Броудом, выявило несколько потенциальных мишеней для лекарств путем систематического скрининга моделей рака в поисках генетических зависимостей.

В рамках программы по борьбе с раком в Броуде лаборатория Селлерса исследует связь между генетическими изменениями и зависимостью от рака с целью разработки новых методов лечения.

Селлерс поговорили с нами об ограничениях нынешних подходов к исследованию зависимости от рака и о том, что необходимо, чтобы приблизиться к лечению.

Как исследователи искали зависимость от рака в прошлом?

По большей части люди выбивали по одному гену на уровне генома и задавались вопросом: «Каковы последствия потери функции этого гена для роста рака?»

Первоначально существовало два подхода: эксперименты на основе малых шпилечных РНК (shRNA), а теперь и эксперименты на основе CRISPR. Эти подходы имеют ряд ограничений.

Прежде всего, они полностью созданы in vitro, поэтому не принимают во внимание никакие факторы, которые могут присутствовать в микроокружении опухоли или в организме хозяина. Это было трудно решить.

Модели рака также являются ограничением. Вы можете проводить эти исследования только в том случае, если у вас есть Сотовые линии или модели, которыми можно манипулировать in vitro в масштабе генома. Существует целый ряд видов рака и подтипов рака, для которых у нас не так много клеточных линий. Например, в рак простаты, существует, возможно, три распространенные линии раковых клеток, хотя это одно из самых распространенных заболеваний. Обычно люди пытаются создать модели путем отбора in vitro или путем взятия биопсии у пациентов, что является длительным и трудоемким процессом.

Какие новые виды зависимостей вас интересуют?

Со временем появились доказательства в пользу идеи о зоне Златовласки для рака: опухолям может потребоваться оптимальное количество сигналов или «газа», чтобы стимулировать их рост. Чтобы поддерживать эту оптимальную передачу сигналов, рак, вероятно, модулирует генная активность не только увеличивая, но и уменьшая экспрессия генов. В статья, которую мы опубликовали в сентябре в Природная генетикамы сосредоточились на идее, что рак может быть подвержен не только потере функции определенных гены или генные продуктыт.е. имея слишком мало газа, но при этом увеличивая функциональность, или слишком много газа.

Мы также сосредоточились на ограничении изучения одного гена за раз, когда возможно, что два гена выполняют достаточно схожую функцию. Вам придется отключить оба гена, чтобы увидеть, насколько они важны в качестве мишени для лекарств. Это относится к очень родственным паралогам, которые представляют собой гены с общим генетическим предком и схожими функциями. Для достижения терапевтического эффекта лекарству может потребоваться воздействовать на оба паралога. Нам не хватает этой комбинаторной зависимости на наших нынешних экранах.

Несколько лет назад мы создавали библиотеку CRISPR, нацеленную на пары близкородственных генов, и решили изучить меланому с мутацией NRAS. Но мы обнаружили два негативных регулятора [inhibitors of gene expression], ДУСП4 и ДУСП6. Когда они оба были истощены, мы увидели гиперактивацию ERK и потерю жизнеспособности NRAS-мутантных опухолей. Мы обнаружили, что на рак могут отрицательно влиять как ингибиторы, так и активаторы этого пути.

Возможно, самое интересное то, что Кори Йоханнессен (бывший ученый Броуд, ныне работающий в Novartis) взял устойчивые к лекарствам клетки и искал нокаутные гены, зависимость которых возрастала по сравнению с нерезистентными клетками. По мере того, как клетки становились устойчивыми, их зависимость от негативных регуляторов становилась все выше и выше.

Это весьма интересно, потому что большую часть времени мы пытаемся создать два лекарства, которые имеют совершенно разные механизмы устойчивости. Но в этом случае похоже, что первое лекарство или ингибитор вызовет механизм резистентности, который увеличит зависимость рака от второго узла, подлежащего лечению.

Это означало бы, что для этих двух механизмов лекарство комбинации можно назначать циклами, последовательно, а не вместе одновременно, чтобы изучить природу эволюции рака. Это говорит о том, что мы упускаем из виду весь этот класс потенциальных терапевтических средств. Это то, что мы сейчас тестируем.

Как вы думаете, куда в будущем следует направить поиск генетических зависимостей рака и какие инструменты это повлечет за собой?

Во время своего первого обхода я подумал: «Мы собираемся решить все проблемы рака одним махом». Я думаю, что реальность такова: каждый новый экспериментальный подход, который мы используем, решает какую-то часть головоломки. Рак чрезвычайно сложен и труден, и мы должны бороться с ним выполнимыми блоками.

Если мы хотим использовать прирост функциональности, нам нужны возмущения прироста функциональности. Сейчас у нас есть активация CRISPR (CRISPRa), которая включает гены, но не мутированную, активированную форму гена. Потенциально этого можно достичь с помощью чего-то вроде редактирования CRISPR.

Комбинаторная проблема также чрезвычайно важна, особенно если не все используемые вами реагенты проверены. Наличие проверенных реагентов для нокаута каждого гена поможет сузить количество реагентов, необходимых для проведения эффективных комбинаторных скринингов.

Какой прогресс вы надеетесь увидеть в этой области в ближайшие пять лет?

Мы не часто задумываемся о том, как получить лекарство в рак. Мы знаем, что потребуется комбинированная терапия, будь то комбинации ингибиторов или последовательное лечение ингибиторами и активаторами. Размышляя о том, как этого достичь, многие наши попытки на самом деле не решают фундаментальную проблему сопротивления.

Я думаю, что идея приема лекарств, которые, как мы знаем, работают, глубокого понимания того, как рак развивает устойчивость к этим лекарствам, и рационального понимания общих функциональных последствий этих мутаций устойчивости, является одним из наших лучших шансов перейти к комбинированной терапии, которая имеет шанс на успех. лечение больных.