8 Minutės
Limfoma yra sudėtinga kraujo vėžio grupė, prasidedanti limfocituose — imuninės sistemos pirmosios linijos gynėjuose. Kai genetinės mutacijos sutrikdo griežtai reglamentuotus limfocitų augimo, dalijimosi ir išlikimo mechanizmus, šios ląstelės gali transformuotis į piktybines klonas, kurie kaupiasi limfmazgiuose ir kituose audiniuose. Nuotraukos kreditas: Shutterstock
Įsivaizduokite, kad puolate tvirtovę ne bandydami susprogdinti pagrindinius vartus, o pagadinę pastolių konstrukciją, ant kurios laikosi sienos. Būtent tai aptiko VCU Massey Comprehensive Cancer Center tyrėjų komanda: pažįstamas širdies vaistas gali išjungti paslėptą atramos struktūrą vėžio ląstelėse ir priešnavikiniuose preklinikinio tyrimo modeliuose: pasverti pusiausvyrą prieš limfomą su minimaliomis šalutinėmis pasekmėmis.
Įprastai naujų vėžio vaistų paieška susitelkia į aktyviąsias vietas — fermentų „variklius“. Logiška: užblokuok variklį, ir mašina sustos. Tačiau problema ta, kad daugelio sveikų baltymų aktyvinės vietos yra panašios, todėl nukreipus preparatą į vieną fermentą galima netyčia paveikti ir kitus. VCU komanda pasirinko kitokį požiūrį. Jie priartėjo prie USP11 — deubiquitinazės (DUB), kuri veikia kaip ląstelės kokybės kontrolės pareigūnas, nuimantis mažas žymes (ubiquitiną), dažnai žyminčias baltymus perdirbimui ar šalinimui. Vietoje to, kad taikytųsi į katalizinį USP11 aktyvųjį centrą, tyrėjai nukreipė dėmesį į jo ubiquitinai-panašų arba UBL domeną: nekatalitinį paviršių, kuris tarpininkauja svarbiems baltymasu baltymo ryšiams.
Kodėl UBL domenas yra svarbus
Deubiquitinazės, sutrumpintai DUB, yra kertinės baltymų homeostazės reguliatorės. Galvokite apie ubiquitino žymas kaip lipnias pastabėles, priklijuotas prie baltymų, pranešančias ląstelei, ką su jais daryti. DUB pašalina tas žymas. Vėžio ląstelės, kurios pertvarko baltymų tinklus tam, kad išgyventų ir augtų, ypač priklauso nuo šių srautų. Istoriškai vaistų kūrimo programos taikėsi į katalizines kišenes, kuriose ubiquitinas yra nukerpamas. Tačiau tos kišenės dažnai panašios tarp įvairių DUB šeimos narių, kas apsunkina selektyvių vaistų kūrimą.
Nukreipimas į UBL domeną apeina šią problemą. UBL sritis neatlieka cheminių reakcijų; ji padeda USP11 formuotis su partneriais ir tinkamai pozicionuoti substratus. Sutrikdžius šiuos sąveikos tinklus, tyrėjai tikisi paralyžiuoti fermento vėžio palaikymui būtinas funkcijas, neblokuodami gretimų fermentų. Laboratorijos sąlygomis ši strategija rodė įspūdingą selektyvumą: limfomos ląstelės buvo reikšmingai jautrios, o normalios ląstelės iš esmės liko nesužalotos.
Šis reiškinys iliustruoja strateginį perėjimą nuo „blokuoti katalizę“ link „išardyti skeleto sąsajas“. Tokiu būdu galima atpažinti specifines vėžio priklausomybes — molekulines priklausomybes (angl. dependencies) — kurios egzistuoja tik patologiniame kontekste. Todėl UBL domenai ir kitos nekatalitinės srities tampa perspektyvios „tiksliosios onkologijos“ tikslinės vietos.
Glen E. Kellogg, Ph.D., vadovavo struktūra pagrįstam virtualiam paieškos projektui, patikrintam daugiau nei 10 milijonų junginių, siekiant rasti molekules, prognozuojamai jungiančias USP11 „skeleto“ paviršių. Paieška atvedė prie pagrindinio junginio, pavadinto RBF4. Tolimesni eksperimentai parodė, kad RBF4 slopino difuzinės didelės B-ląstelių limfomos (DLBCL) augimą ir sumažino navikų progresavimą MYC varomų limfomų modeliuose, ribodamas metastazių plitimą ir skysčių susikaupimą (ascitą) be aiškių pažeidimų aplinkiniams audiniams.
Iš prieširdžių ritmo vaisto į priešvėžinį kandidatą
Čia ir atsiranda netikėtas posūkis. Paaiškėjo, kad RBF4 cheminė struktūra identiška dronedaronui — FDA patvirtintam antiaritminiam preparatui. Toks radinys atveria patrauklią „trumpąją“ kelią: vaistas su žinoma saugumo istorija ir žmogaus dozavimo duomenimis galėtų greičiau perėjo į klinikinius tyrimus naujam naudojimui — tai klasikinis vaistų pernaudojimo (angl. drug repurposing) pavyzdys. Vaistų pernaudojimas neišvaduoja nuo kruopščiai suprojektuotų onkologinių tyrimų poreikio, tačiau gali sumažinti pradinės stadijos netikrumą dėl toksiškumo ir farmakokinetikos.
„Šie radiniai išplečia mūsų supratimą apie USP11 ir parodo, kaip RBF4 — molekulė, jau naudojama kardiologijoje — gali būti perorientuota, kad atskleistų limfoidinių navikų silpnąją vietą,“ — sakė Ronald Gartenhaus, M.D., Richmond VA Cancer Center direktorius ir šio tyrimo vyresnysis autorius. Bandish Kapadia, Ph.D., pridūrė, kad dėmesys nekatalitiniams, skeleto‑funkcijų tarpininkams atveria naują kelią tikslinei medicinai onkologijoje — būdą išardyti vėžio specifinę elektrinę tinklą (angl. wiring) be plačios toksinės reakcijos.
Svarbu pažymėti, kad USP11 buvo susijusi su daugybe navikų tipų — įskaitant krūties, gimdos kaklelio, stemplės, storosios žarnos, kepenų, kiaušidžių ir kasos vėžį — todėl implikacijos neapsiriboja vien limfoma. Jei klinikiniai tyrimai patvirtins veiksmingumą, vaistai, tikslinantys skeleto (scaffolding) domenus, galėtų tapti nauja onkologijos vaistų klase. Tokia strategija turi potencialą sumažinti off‑target poveikį ir pagerinti terapinį indeksą (santykį tarp naudos ir rizikos).
Kaip vyko atradimas
Tyrimų komanda sujungė biocheminius tyrimus, ląstelių analizę ir gyvūnų modelius. Struktūrinė biologija informavo kompiuterinę paiešką, kuri prioritetizavo molekules, prognozuojamai sąveikaujančias su USP11 UBL paviršiumi. Išrinkti junginiai buvo išbandyti aktyvumo atžvilgiu difuzinės didelės B-ląstelių limfomos ląstelių linijose ir pelių MYC‑varomuose ligos modeliuose. Rezultatai buvo nuoseklūs: RBF4 sumažino naviko krūvį ir plitimą, tuo pačiu išsaugodamas normalius audinius šiuose modeliuose.
Šie eksperimentai apėmė kelis lygius:
- Struktūrinė analizė ir modeliavimas: krio‑EM ar rentgeno kristalografija (kai prieinama) leido identifikuoti UBL sritį kaip tinkamą taikinį. Tai suteikė pagrindą atlikti virtualią filtraciją didelėse cheminėse bibliotekose.
- Virtualus ekranavimas ir cheminė filtracija: daugiau nei 10 milijonų junginių buvo įvertinti pagal prognozuojamą prisijungimą, farmakokinetines savybes ir cheminį „drug‑likelihood“ (vaisto tinkamumą).
- In vitro aktyvumo testai: išrinktos molekulės buvo testuotos DLBCL ląstelių linijose dėl citotoksiškumo, apoptozės įrodymų, proliferacijos slopinimo ir USP11 prijungimo kompetencijos.
- In vivo pelės modeliai: MYC‑varomos limfomos modeliai leidžia stebėti naviko augimą, metastazių plitimą ir skysčių susikaupimą. RBF4 (dronedarono) gydymas rodė sumažintą navikų progresiją ir mažesnę metastazių riziką.
Vis dėlto šis preklinikos saugumo profilis yra paskatinantis, bet ne galutinis. Dronedarono šiuo metu skiriamas rytmų sutrikimams tik tam tikromis sąlygomis, o onkologiniai pacientai dažnai turi kitas ligas ir kartu vartojamus vaistus. Tam, kad onkologai galėtų saugiai paskirti šį preparatą už etiketės ribų, reikės išsamių farmakokinetikos, metabolizmo ir vaistų sąveikų studijų. Ypatingai svarbios yra informacijos apie kepenų ir širdies saugumą, nes dronedaronas turi kardiotropinį poveikį.
Ekspertų įžvalgos
„Vaistų pernaudojimas nėra trumpasis kelias aplenkti tyrimų reikalavimus; tai pragmatiškas maršrutas, panaudojantis dešimtmečių klinikinę patirtį su tam tikru junginiu,“ — sako Dr. Maya Linton, hipotetinė onkofarmakologė, turinti ankstyvųjų fazių tyrimų patirties. „Esminiai klausimai dabar — dozavimas, gydymo režimas ir deriniai. Ar šis vaistas padidina limfomos ląstelių jautrumą standartinei chemoterapijai ar tikslinėms terapijoms? Ar jis gerai dera su imunoterapija? Tai tyrimai, kuriuos verta atlikti.“
VCU tyrėjai bendradarbiauja su hematologais‑onkologais rengdami pradines klinikines studijas Massey centre. Jei ankstyvieji žmogaus tyrimai atspindės preklinikinius duomenis, RBF4/dronedarono pavyzdys galėtų parodyti, kaip senas vaistas, peržiūrėtas nauju struktūriniu požiūriu, atskleidžia netikėtas terapines galimybes.
Už tiesioginės translacinės pažados, šis tyrimas reiškia koncepcinį poslinkį: fermentai neturėtų būti suvokiami vien tik per jų katalizinius branduolius. Daugelis baltymų priklauso nuo „skeleto“ sąveikų, kad atliktų kontekstui būdingas funkcijas. Išardžius tas sąsajas, galima gauti selektyvesnį ir klinikinę toleranciją geresnį būdą naikinti vėžio molekulinę mašiną. Ši idėja greičiausiai įkvėps naujus ekranavimus, naują cheminių medžiagų kūrimą ir, su sėkme, naujas terapijas pacientams.
Techniniai pastebėjimai, turintys reikšmės klinikai ir mokslui:
- Selektyvumo svarba: Nukreipimas į UBL domeną reiškia, kad vaistai gali slopinti specifines baltymų sąveikas, žymesnę vėžio priklausomybę, paliekant kitus deubiquitinazes (DUB) nepakitusias. Tai mažina riziką dėl off‑target efektų, kurie dažnai riboja katalizinių inhibitorių naudojimą.
- Molekulės pernaudojimo privalumai: žinomas saugumo profilis, gerai ištyrinėta farmakokinetika ir esamos dozavimo gairės gali sutrumpinti kelią iki pirmųjų žmogaus tyrimų. Vis dėlto onkologijoje pacientų būklė ir kartu vartojami vaistai gali kardinaliai pakeisti saugumo rodiklius, todėl nauji tyrimai būtini.
- Derinių terapija: racionalūs deriniai su chemoterapija, signalinių kelių inhibitoriais ar imunoterapija gali padidinti efektyvumą. Pavyzdžiui, jei USP11 funkcija palaiko MYC lygius ar tam tikrą DLBCL biologiją, dronedaronas gali sinergizuoti su režimais, kurie pažeidžia tokias priklausomybes.
- Biomarkeriai: Svarbu identifikuoti molekulinius žymenis (pvz., USP11 ekspresijos lygį, UBL sąveikų partnerius, MYC reikalavimus), kurie prognozuotų jautrumą RBF4/dronedarono terapijai. Tokie biomarkeriai palengvintų pacientų atranką klinikiniuose tyrimuose.
Galiausiai, nors duomenys atrodo perspektyvūs, būtinas nuoseklus, mokslu grindžiamas vertinimas prieš pervedant šią idėją į plataus masto klinikines rekomendacijas. Tuo pačiu šis darbas skatina platesnį pramonės ir akademinių grupių susidomėjimą nekatalitinėmis baltymų sritimis kaip turinčiomis aukštą vertę vaistų tikslams atrasti. Dėl to galime tikėtis naujų ekrano strategijų, kuriomis bus ieškomi moduliai, sutrikdantys baltymų‑baltymų sąveikas — ypač tokias, kurios yra kritinės tik vėžio ląstelėms.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą