Walka z plastycznością guza może przyczynić się do opracowania skuteczniejszych leków na raka piersi
Jednym z najtrudniejszych aspektów zrozumienia nowotworu jest jego niejednorodność. Komórki nowotworowe różnią się znacząco nawet w obrębie tego samego guza: pod względem profilu mutacji, tempa proliferacji, zdolności inwazyjnej i potencjału przerzutowego. Ta heterogeniczność utrudnia leczenie, ponieważ każda komórka nowotworowa stanowi inne ryzyko i może inaczej reagować na atak. W przypadku raka piersi niektóre z pierwotnych nabłonkowych komórek nowotworowych (pochodzących z warstwy nabłonkowej gruczołu piersiowego) stają się coraz bardziej agresywne – przemiana ta nosi nazwę „plastyczności”. Ponieważ plastyczność umożliwia zwiększanie się niejednorodności guza, zidentyfikowanie odpowiedzialnych za nią mechanizmów molekularnych mogłoby przyczynić się do opracowania skuteczniejszych terapii hamujących oporność komórek nowotworowych. Zespół projektu EPICAN realizowanego w ramach działania „Maria Skłodowska-Curie” ustalił, że zmutowany gen (tak zwany onkogen) PIK3CA(H1047R) jest kluczowy dla plastyczności komórek nowotworowych. „To ważne odkrycie, ponieważ szlak PI3K, jeden z najważniejszych szlaków sygnalizacyjnych w komórce, jest znany z kontroli proliferacji komórek, przeżycia i metabolizmu, jednak jego wpływ na plastyczność komórek został przeoczony”, mówi koordynator projektu Charly Jehanno. Oprócz scharakteryzowania profili różnych komórek nowotworowych zespół zidentyfikował zestaw regulatorów epigenetycznych zależnych od onkogennej aktywacji ścieżki PI3K, oferując impuls dla leków ukierunkowanych na onkogen PIK3CA(H1047R).
Uchwycenie niejednorodności
Zdolność do scharakteryzowania różnych aspektów heterogeniczności i ich wpływu na leczenie jest od dawna wyzwaniem dla środowiska badaczy nowotworów. Zespół projektu zbadał działanie onkogenu PIK3CA(H1047R) w gruczole piersiowym transgenicznych myszy, wykorzystując system CREERT2/Lox do ekspresji onkogenu PIK3CA(H1047R) w nabłonku gruczołu piersiowego. Ten konkretny onkogen jest połączony ze znacznikiem fluorescencyjnym, co umożliwia odróżnienie komórek nowotworowych od komórek prawidłowych i ich śledzenie. Na dalszym etapie prac posortowano różne populacje i sprofilowano je z wykorzystaniem podejścia multiomicznego. Obejmowało to sekwencjonowanie RNA (RNA-Seq) dla określenia ich profilu transkryptomicznego, analizy proteomiczne i fosfo-proteomiczne dla ustalenia zawartości białek oraz sekwencjonowanie ATAC dla określenia ich cech epigenetycznych. „Dzięki tym zestawom danych porównałem różne populacje komórek nowotworowych, aby znaleźć mechanizmy wywołujące heterogeniczność”, dodaje Jehanno z Szpitala Uniwersyteckiego w Bazylei, gospodarza projektu.
Badanie modelu zastępczego
Jehanno opracował trójwymiarowy organoid – model komórek nabłonka gruczołu piersiowego hodowanych w macierzy, z onkogenem PIK3CA(H1047R) i bez niego. Dzięki temu badacz mógł prowadzić obserwacje ex vivo i wykonywać eksperymenty funkcjonalne, a także badać interwencje farmakologiczne. Jako że regulatory epigenetyczne to białka, których aktywność enzymatyczna kontroluje proliferację i plastyczność komórek, stanowią one obiecujące cele dla leków terapeutycznych. „Podobnie jak w przypadku dochodzenia policyjnego zidentyfikowałem podejrzanych na podstawie dowodów – w tym przypadku celów molekularnych podatnych na działanie leków – a następnie przesłuchałem ich, testując leki”, wyjaśnia Jehanno. „Zidentyfikowałem kilka docelowych regulatorów epigenetycznych, których modyfikacje i aktywność są kontrolowane przez onkogen PIK3CA(H1047R), co sugeruje rolę w plastyczności komórek nowotworowych, a więc i cel terapeutyczny”.
Testy pod kątem regularnej inhibicji
W 2020 roku Europejska Agencja Leków wydała zgodę na rozpowszechnianie pierwszego leku ukierunkowanego na raka piersi, Piqray, który oddziałuje na szlak PI3K. Lek ten opracowano po zakończeniu badania klinicznego SOLAR-1 w 2019 roku. Oferuje on prawdziwą nadzieję pacjentom z przerzutowym rakiem piersi. Jednakże, jako że komórki nowotworowe często wykształcają mechanizmy oporności w stosunku do terapii celowanych, kluczowe jest ustalenie, które mechanizmy molekularne za to odpowiadają. Przed opublikowaniem wyników projektu EPICAN priorytetem badaczy jest przetestowanie leków, które hamują zidentyfikowane regulatory epigenetyczne, w skojarzeniu z lekiem Piqray, aby ocenić, czy ogranicza on plastyczność komórek, tym samym eliminując komórki guza. Naukowcy będą pracować nad modelami przedklinicznymi raka piersi, w formie zmutowanej i pozbawionej mutacji, w odniesieniu do genu PI3KCA.
Słowa kluczowe
EPICAN, rak, nowotwór, organoid, onkogen, plastyczność, epigenetyczny, szlak PI3K, niejednorodność, heterogeniczność, leki, guz, komórki
