Одуванчик в лечении рака легких

Чтобы проверить возможность применения подавления EZH2 в качестве терапии немелкоклеточного рака легких, экспрессию EZH2 в культурах клеток, полученных из опухолей NSCLC, подавляли особым типом молекул РНК — shRNA, введенных с помощью векторного лентивируса. При проверке семи таких культур на чувствительность к этопозиду неожиданно оказалось, что в четырех из них инактивация EZH2 повышала чувствительность, а в трех — наоборот, понижала. Это не было связано с различными уровнями подавления EZH2, а восстановление экспрессии EZH2 с помощью введения в клетки дополнительных копий EZH2 уравнивало чувствительность к этопозиду. Эксперименты с химическими ингибиторами EZH2 (GSK126) или всего комплекса PRC2 (DZNep) дали аналогичные результаты. Часть NSCLC-культур оказывалась сенсибилизированной (восприимчивой) к действию этопозида, а другая часть — защищенной. Проверка спектра мутаций показала, что в 12 из 14 сенсибилизированных линий клеток обнаруживались инактивирующие мутации в гене BRG1 (компонент комплекса BAF, регулирующего транскрипцию ряда генов путем модификации хроматина в их окружении) или активирующие мутации EGFR (рецептор эпидермального фактора роста). В то же время в 10 из 12 «защищенных» линий структура этих генов не была нарушена.

Рис. 1. Инактивирующие мутации гена BRG1 ухудшают прогноз исхода заболевания при различных формах немелкоклеточного рака легких. Слева — данные по 94 больным, у которых была диагностирована 1 стадия рака (см.: Cancer staging); справа — данные по 142 больным с умеренно дифференцированными опухолями (см.: Grading (tumors)). По вертикали откладывается процент выживших, по горизонтали — год после постановки диагноза. Видно, что высокая экспрессия EZH2 снижает выживаемость. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

В поисках новых лекарств для лечения немелкоклеточного рака легких изучен эффект подавления метилтрансферазы EZH2. В раковых клетках из опухолей с инактивированным продуктом гена BRG1 или с гиперактивированным EGFR, с которым связаны особо негативные прогнозы течения болезни, ингибиторы EZH2 существенно повышали чувствительность к химиотерапевтическому препарату этопозиду. Результаты работы открывают новые возможности для прецизионной терапии рака.

Немелкоклеточный рак легких (Non-small-cell lung carcinoma, NSCLC) — самая частая причина смерти от онкологических заболеваний. Для NSCLC характерны сложная генетика, разнообразные формы и генетические аномалии. Терапевтическое лечение ингибитором топоизомеразы 2А — этопозидом — оказалось эффективным лишь в небольшом количестве случаев NSCLC. Поэтому очень актуальным представляется поиск других мишеней и действующих на них лекарственных средств. В связи с этим авторы обратили внимание на метилтрансферазу EZH2 — компонент комплекса PRC2, связанного с метилированием гистона Н3, которое приводит к подавлению экспрессии ряда генов.

На достаточно больших выборках было показано, что сильная экспрессия EZH2 достоверно снижает выживаемость пациентов (рис. 1). Авторы проанализировали в опухолях NSCLC уровни экспрессии 116 генов в зависимости от уровня экспрессии EZH2. Усиленная экспрессия EZH2 оказалась сопряженной с повышенной экспрессией генов, контролирующих цикл деления клеток, синтез и репарацию ДНК. Одним из таких генов оказался ТОР2А, кодирующий топоизомеразу 2А (TopoII) — мишень этопозида.

Чтобы проверить возможность применения подавления EZH2 в качестве терапии немелкоклеточного рака легких, экспрессию EZH2 в культурах клеток, полученных из опухолей NSCLC, подавляли особым типом молекул РНК — shRNA, введенных с помощью векторного лентивируса. При проверке семи таких культур на чувствительность к этопозиду неожиданно оказалось, что в четырех из них инактивация EZH2 повышала чувствительность, а в трех — наоборот, понижала. Это не было связано с различными уровнями подавления EZH2, а восстановление экспрессии EZH2 с помощью введения в клетки дополнительных копий EZH2 уравнивало чувствительность к этопозиду. Эксперименты с химическими ингибиторами EZH2 (GSK126) или всего комплекса PRC2 (DZNep) дали аналогичные результаты. Часть NSCLC-культур оказывалась сенсибилизированной (восприимчивой) к действию этопозида, а другая часть — защищенной. Проверка спектра мутаций показала, что в 12 из 14 сенсибилизированных линий клеток обнаруживались инактивирующие мутации в гене BRG1 (компонент комплекса BAF, регулирующего транскрипцию ряда генов путем модификации хроматина в их окружении) или активирующие мутации EGFR (рецептор эпидермального фактора роста). В то же время в 10 из 12 «защищенных» линий структура этих генов не была нарушена.

Чтобы проверить сохраняются ли «сенсибилизированный» и «защищенный» фенотипы in vivo, культивируемые NSCLC-клетки прививали мышам. У четырех из шести мышей, которым были привиты сенсибилизированные клетки, комбинированные инъекции этопозида и DZNep более эффективно подавляли развитие опухолей, чем каждый из них по отдельности. С «защищенными» клетками такого эффекта не наблюдалось.

Рис. 2. Биологические эффекты двойной терапии NSCLC: ингибитор EZH2 + этопозид (ингибитор топоизомеразы 2А). Опухолевые клетки с инактивирующими мутациями гена BRG1 становятся более чувствительными к этопозиду, так же как клетки с активирующими мутациями EGFR — генетического антигониста BRG1. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

Для объяснения механизма, благодаря которому подавление EZH2 изменяет чувствительность клеток к ингибитору ТороII, авторы предположили существование физического взаимодействия между BRG1 и ТороII, вследствие которого повышается активность ТороII (рис. 2). Известно, что BRG1 и EZH2 являются генетическими антагонистами в процессах развития стволовых клеток и в онкогенезе. Поэтому была проверена гипотеза, согласно которой в «защищенных» линиях в ответ на подавление EZH2 усиливается экспрессия гена BRG1, что приводит к возрастанию активности ТороII. Действительно, количественное определение транскриптов показало, что при подавлении EZH2 количество мРНК BRG1 заметно возрастает.

Изучение функциональных эффектов воздействия ингибиторов EZH2 на культурах клеток показало, что при инактивированном мутацией гене BRG1 они вызывают задержку деления клеток в S-фазе, затрудняют расхождение хромосом в анафазе, индуцируют апоптоз и повышают чувствительность к ингибитору ТороII. И, наоборот, при неповрежденных генах BRG1 и EGFR в ответ на ингибиторы EZH2 наблюдалась активация экспрессии BRG1 и повышение устойчивости к ингибитору ТороII.

При наличии активирующих мутаций в гене EGFR клетки также оказывались чувствительными к двойному воздействию ингибиторов EZH2 и ТороII. Для выяснения генетических взаимоотношений EGFR и BRG1 были проведены эксперименты по искусственному изменению уровня экспрессии контролирующих их генов. Усиление экспрессии гена BRG1 в «сенсибилизированных» клетках линии НСС15 превращало их в «защищенные». То же наблюдалось и при подавлении экспрессии EGFR в этих клетках. Следовательно, BRG1 и EGFR являются генетическими антагонистами. Полученные данные свидетельствуют, что содержащий BRG1 комплекс BAF может связываться с регуляторными элементами гена EGFR и подавлять его транскрипцию.

Результаты рассмотренной работы открывают новые возможности для прецизионной терапии рака. Комбинация ингибиторов EZH2 и ТороII впервые предоставляет возможность проведения специфической терапии NSCLC при опухолях с мутантным геном BRG1. Она, вероятно, позволит также воздействовать на опухоли NSCLC с мутантным EGFR даже в случаях, когда развилась устойчивость к терапевтическим ингибиторам тирозин-киназной активности EGFR.

Источник: Christine M. Fillmore, Chunxiao Xu, Pooja T. Desai, Joanne M. Berry, Samuel P. Rowbotham, Yi-Jang Lin, Haikuo Zhang, Victor E. Marquez, Peter S. Hammerman, Kwok-Kin Wong & Carla F. Kim. EZH2 inhibition sensitizes BRG1 and EGFR mutant lung tumours to TopoII inhibitors // Nature. 2015. V. 520. P. 239–242.