Таргетная противораковая терапия цетуксимабом и панитумумабом является основой лечения распространенного колоректального рака, второй по значимости причины смерти от рака в Соединенных Штатах. Однако у многих пациентов есть опухоли с генетическими мутациями, которые делают их устойчивыми к этим моноклональным антителам рецептора противоэпидермального фактора роста (EGFR), или рак развивает устойчивость во время лечения.Исследователи, стремящиеся понять механизмы внутренней и приобретенной устойчивости, сосредоточили внимание на генных мутациях, таких как активирующие мутации в онкогене KRAS.
Теперь исследователи Вандербильта обнаружили новую негенетическую причину устойчивости к цетуксимабу. Их выводы, опубликованные в октябре. 16 в Nature Medicine, предложите стратегию преодоления этого сопротивления.
"Это похоже на то, что мы все искали под световым постом – мы смотрим на гены и находим мутации," сказал Роберт Коффи-младший., M.D., Ингрэм, профессор исследований рака и старший автор настоящего исследования. "Мы обнаружили, что есть еще одна форма сопротивления. Это не из-за мутаций в генах; это эпигенетический способ лекарственной устойчивости."
Коффи и его коллеги использовали разработанную ими трехмерную систему культивирования клеток для выращивания клеток рака толстой кишки, которые изначально были чувствительны к цетуксимабу. После четырех месяцев воздействия цетуксимаба в культуральной системе выросли колонии устойчивых клеток.
Исследователи оценили клетки на предмет генных мутаций, связанных с устойчивостью к цетуксимабу, но не обнаружили никаких.
"После того, как мы исключили все известные генетические причины устойчивости, мы поняли, что происходит что-то интересное, и это заставило нас копнуть глубже," сказал Коффи, который также является профессором медицины, клеточной биологии и биологии развития и директором Центра эпителиальной биологии.
Исследователи обнаружили повышенную экспрессию длинной некодирующей РНК под названием MIR100HG, которая содержит две микроРНК, miR-100 и miR-125b, которые также имеют повышенную экспрессию. Длинные некодирующие РНК и микроРНК транскрибируются из генома точно так же, как гены, но не кодируют белки. Вместо этого эти части РНК координируют сложные эпигенетические процессы для регулирования экспрессии генов.
Коффи и его коллеги обнаружили, что miR-100 и miR-125b в совокупности подавляют экспрессию пяти различных генов, которые являются негативными регуляторами сигнального пути Wnt. Удаление этих "тормоза" привело к усилению передачи сигналов Wnt, что, как известно, способствует пролиферации клеток.
Когда исследователи заблокировали передачу сигналов Wnt с помощью как генетических, так и фармакологических ингибиторов, они смогли восстановить чувствительность к цетуксимабу в культивируемых клетках рака толстой кишки и в колоректальных опухолях у мышей.
Исследователи также изучили образцы опухолей от пациентов с колоректальным раком, которые получали терапию цетуксимабом и у которых развилась устойчивость к нему. Они обнаружили увеличение MIR100HG, miR-100 и miR-125b у шести из 10 пациентов. Опухоли двух из шести пациентов также имели генетические мутации."Мы обнаружили, что генетические и эпигенетические механизмы устойчивости могут возникать одновременно," Коффи сказал.
Кроме того, те же эпигенетические механизмы присутствовали в других клеточных линиях рака толстой кишки и в клеточных линиях рака головы и шеи как с внутренней, так и с приобретенной устойчивостью.
Полученные данные предполагают, что эпигенетическая регуляция для увеличения передачи сигналов Wnt может быть общим механизмом, который раковые клетки используют для преодоления терапевтической блокады передачи сигналов EGFR.
По словам Коффи, для пациентов, которым подходит цетуксимаб (они еще не устойчивы из-за известных генетических мутаций), может быть целесообразно оценить экспрессию MIR100HG и, если она повышена, заблокировать передачу сигналов Wnt.
"В настоящее время не существует хороших лекарств для блокирования передачи сигналов Wnt, но в настоящее время проводятся испытания множества различных ингибиторов Wnt," он сказал. "В конце концов, мы могли бы представить себе введение цетуксимаба с препаратом, который блокировал бы Wnt – для усиления активности цетуксимаба или предотвращения появления резистентности."
Коффи и его коллеги используют трехмерную систему культивирования для изучения механизмов лекарственной устойчивости в других линиях клеток рака толстой кишки. Они также разрабатывают способы введения селективных блокаторов микроРНК ("антагомии"), и их предварительные данные предполагают, что эта стратегия может придавать цетуксимабу чувствительность к линиям клеток рака толстой кишки с мутациями KRAS.