Исследователи выяснили, почему нормальный белок вызывает рак простаты

Белок, функция которого в норме заключается в определении развития предстательной железы, приказывает клеткам продолжать расти при раке. В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature Genetics , ученые изучили участие андрогенового рецептора (АР) в росте и прогрессировании рака предстательной железы (РПЖ).

AR в основном ответственен за рак простаты, который является наиболее распространенным видом рака среди мужчин в Северной Америке. AR регулирует развитие простаты в нормальных клетках, но способствует росту опухоли при РПЖ. Активность AR изменяется при раке простаты, что приводит к зависимости от AR для развития опухоли и выживания, особенно при метастатическом кастрационно-резистентном РПЖ (mCRPC). AR является основным направлением терапии после операции или облучения. Исследование динамики хроматина андрогеновых рецепторов и кофакторов может дать информацию для новых усилий по разработке лекарств.

Андрогенные рецепторы важны как в нормальной физиологии, так и при заболеваниях. При таких состояниях, как рак простаты, андрогенный рецептор может играть роль в росте опухоли, и терапии часто нацелены на рецептор, чтобы замедлить или остановить прогрессирование заболевания.

В настоящем исследовании были изучены молекулярные процессы, лежащие в основе активности АР, и их значение для методов терапии мКРРПЖ.

Исследователи использовали связанный с кластеризованными регулярно расположенными короткими палиндромными повторами (CRISPR) белок 9 (Cas9) для создания эндогенной репортерной системы AR. Скрининг CRISPR выявил кофакторы, вовлеченные в рецепторы андрогенов и рак простаты. Они получили энхансеосому, комплекс из нескольких белков, включая транскрипционные и другие эпигенетические факторы, которые собираются на дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК) в определенных местах для стимуляции экспрессии генов. Они сопоставили их с неоэнхансеосомой.

Исследователи изучили различные подходы к снижению или устранению экспрессии белка 2 домена SET, связывающего ядерный рецептор (NSD-2), в клетках рака простаты. Они использовали нокаут гена для трансдукции клеток с использованием однонаправленных рибонуклеиновых кислот (sgRNA), нацеленных на NSD-1 и NSD-2. Они изменили ген KLK3 в клетках AR-управляемой карциномы лимфатических узлов простаты (LNCaP), чтобы вставить кодирующую последовательность mCherry, которая затем была слита в рамке с геном пептидазы 3, связанной с калликреином (KLK3), используя последовательность эндопептидазы.

Они трансфицировали клетки с помощью нацеленных на гены ON-TARGETplus SMARTpool siRNA (или ASO) с последующей обработкой EPZ-6438 в течение 72 часов. Они исследовали, может ли EPZ-6438, селективный ингибитор гистонметилтрансферазы EZH2, подавлять рост опухоли.

Исследователи фенотипически оценили клетки PCa с дефицитом NSD2 и выработали LLC0150, химическое вещество, которое ингибирует NSD-1 и NSD-2. Уровни общей РНК и белка показали, что целевые гены были эффективно подавлены (более 80%). Подход Bliss определил синергию между фармакологическими методами лечения. Скрининг CRISPR выявил связывание AR с хроматином и химерными полумотивами AR.

Исследователи использовали мышей NOD SCID и образцы пациентов с раком простаты из архивов Мичиганского университета. Они также использовали клетки позвоночного рака простаты (VCaP), клетки человеческой эмбриональной почки 293 (HEK293FT), LNCaP и эксперименты с клеточной культурой с поддержкой 22RV1. Исследователи сравнили результаты генотипирования микоплазмы и клеточных линий с профилями коротких тандемных повторов из базы данных Американской коллекции типовых культур (ATCC). Они провели анализы пролиферации, анализы инвазии в матригели, количественную полимеразную цепную реакцию (ПЦР), анализ обогащения набора генов и иммунофлуоресценцию. Оценки включали секвенирование иммунопреципитации хроматина (ChIP-seq) и идентификацию мотива HOMER.

Исследователи обнаружили, что NSD-2 изменяет действие AR, важнейшего регулятора правильного роста простаты. Когда AR присоединяется к NSD2, он способствует быстрому делению и развитию клеток, что приводит к раку простаты. NSD-2 является критическим компонентом комплексов энхансеосом AR в клетках рака простаты, что позволяет предположить, что NSD-2 является терапевтической мишенью для mCRPC. AR действует как фактор транскрипции, активируя гены, которые управляют дифференциацией люминальных эпителиальных клеток.

NSD-2 — это коактиватор AR, сверхэкспрессируемый в измененных эпителиальных клетках просвета простаты. Транскрипционная активность комплекса AR зависит от его функции метилтрансферазы. Инактивация NSD-2 влияет на связывание AR в более чем 65,0% его опухолевой цистромы, снижая характерные признаки рака. NSD-2-зависимые местоположения AR содержат химерный белок forkhead box A1 (FOXA1): мотив андрогенового рецептора, который включает в себя специфичные для опухоли цепи усилителя андрогенового рецептора. NSD-2 функционирует как гистоновая метилтрансфераза, защищая хроматин от репрессивных меток и способствуя экспрессии генов.

Снижение NSD-2 подавляет развитие рака, но не искореняет его. NSD-1 и NSD-2 активируют онкогенную активность AR по отдельности, при этом NSD-2 действует как молекулярный переключатель для активации характерных признаков рака. Потеря NSD-2 усиливает зависимость от NSD-1 в зависимых от AR клетках РПЖ, делая паралоги NSD1/2 таргетируемыми ко-уязвимостями. LLC0150, который разрушает NSD-1 и NSD-2, продемонстрировал селективную эффективность в зависимых от андрогеновых рецепторов и измененных NSD-2 раковых клетках.

Соединения, разрушающие NSD-1 и NSD-2, уничтожили линии клеток рака простаты. Деградаторы нацелены только на раковые клетки, не причиняя вреда нормальным клеткам. Однако необходимы дальнейшие исследования для улучшения деградатора, поскольку первоначальная версия не была перенесена на модель мышей. Данные указывают на то, что препараты, нацеленные на NSD-1 или NSD-2, могут использоваться с антагонистами AR для достижения синергетических преимуществ в терапии рака простаты.