Ученые разработали вещество, которое ингибирует белки группы BET и подавляет развитие раковых опухолей различного типа эффективнее, чем аналоги, которые проходят клинические испытания. Препарат не только напрямую подавляет рост раковых клеток, но и не дает тем вербовать связанные с опухолью макрофаги. Исследователи выяснили молекулярный механизм влияния ингибиторов BET на это взаимодействие. Статья опубликована в журнале Nature Communications.
Схема эксперимента, в котором выясняют механизм влияния нового препарата на взаимодействие опухолевых клеток и макрофагов. Мышам внутрибрюшинно вводят раковые клетки, а через три дня вкалывают связанные с опухолью макрофаги и либо дают мышам лекарство, либо нет. Через 45 дней опухоль вырезают для исследования
Эпигенетические взаимодействия играют важную роль в развитии различных типов рака, поэтому многие способы терапии направлены на подавление этих механизмов. В частности, нарушения в работе белков группы BET связаны с раком. Эти молекулы узнают ацетилированные гистоны, садятся на них и участвуют в регуляции транскрипции ДНК. Особенно много белков BET в супер-энхансерах, которые запускают производство факторов, важных для развития рака.
Существует ряд ингибиторов BET, в частности, белка BRD4, эффективных против рака в животных моделях. Однако в клинических испытаниях действенность препаратов оказалась не столь высокой. Исследователи пытаются улучшить вещества, но пока не удалось разработать лекарство, которое было бы высоко эффективным и доступным для орального приема.
Другая мишень терапий рака — связанные с опухолью макрофаги, иммунные клетки, которые в большом количестве находят в опухолевых тканях. При попадании в опухоль эти клетки перестраиваются и помогают раковым клеткам развиваться, запускают рост сосудов и подавляют иммунитет.
Группа ученых из Китая и США под руководством Цинь Янь из Йельской школы медицины модифицировала один из хорошо проявивших себя в клинических испытаниях ингибитор BRD4 и повысила его эффективность. Лучшим из полученных экземпляров оказалось вещество под названием NHWD-870. Его действие проверили на клеточных культурах различных типов опухолей.
Затем изучили фармакокинетику препарата при его оральном введении мышам и крысам. Препарат также протестировали на мышиных моделях девяти различных опухолей, включая рак легкого, яичника и молочной железы, лимфому и меланому.
NHWD-870 оказался в 3 раза эффективнее, чем его предшественник, и в 50 раз — чем JQ1, стандартный ингибитор BET. Он подавлял экспрессию BRD4 и протоонкогена c-MYC в культуре опухолевых клеток, что приводило к их гибели.
Культуры клеток различных опухолей. Слева - контроль, посередине - с JQ1, справа - с NHWD-870
Препарат всасывался в кровь животных при оральном введении и проникал в опухоль. NHWD-870 оказался нетоксичным для сердца и вызвал снижение веса на 6 процентов, что является приемлемым показателем. Лекарство подавило развитие опухолей у мышей.
Изменение размера опухоли легкого у мышей при лечении различными концентрациями NHWD-870. Черная линия - контроль, сине-зеленая - прототип нового препарата
После добавления NHWD-870 в культурах раковых клеток значительно снизилось число связанных с опухолью макрофагов (p < 0,001). Когда мышам с раком яичника вводили дополнительные макрофаги, размер опухоли увеличивался (p < 0,01), а если животные одновременно принимали NHWD-870, опухоль не развивалась (p < 0,001). Значит, препарат не только воздействует на раковые клетки напрямую, но и разрушает их взаимодействие с макрофагами.
Ученые обнаружили, что в раковых клетках присутствует фактор CSF1, а в связанных с опухолью макрофагах — рецептор к нему. Известно, что этот белок стимулирует деление макрофагов в опухолях, и исследователи предположили, что именно этот путь взаимодействия и блокирует NHWD-870. Эксперимент подтвердил гипотезу: когда раковые клетки выращивали в смежной камере с макрофагами, CSF1 из первых стимулировал рост вторых (p < 0,001). Добавление к опухолевым клеткам NHWD-870 нивелировало этот эффект (p < 0,001).
Модель влияния NHWD-870 на взаимодействие раковых клеток (красные) и связанных с опухолями макрофагов (синие). NHWD-870 ингибирует BRD4, из-за чего нарушается экспрессия HIF, а с ним и CSF1. Фактор опухоли перестает взаимодействовать со своим рецептором на поверхности макрофага, и тот не делится
Экспрессию CSF1 в свою очередь вызывают транскрипционные факторы HIF. У нокаутных по гену BRD4 мышей производство этих факторов было значительно снижено, и авторы предположили, что NHWD-870 подавляет экспрессию CSF1 этим путем. Чтобы еще раз подтвердить свои выводы, ученые проанализировали образцы опухолей 128 пациентов с раком яичника. Концентрация BRD4 коррелировала с количеством CSF1 и числом связанных с опухолью макрофагов.
Источник: N+1
