СЛЕВА: Ученые знают, что в типичной клетке путь Jak-Stat дает ей сигнал к размножению в ответ на внешние химические сигналы. Мутации в белке Jak2, которые приводят к застреванию пути в положении «включено», связаны с некоторыми заболеваниями крови. ЦЕНТР: Новое исследование было сосредоточено на том, как другой белок, LNK, ингибирует путь Jak-Stat. СПРАВА: Новое исследование обнаружило некоторых пациентов с этими расстройствами, у которых гены Jak2 нормальны, но имеют мутации в LNK.
(PhysOrg.com) – Может показаться, что, наблюдая под микроскопом медленно делающуюся клетку, у природы есть четкий план игры: упорядоченное развитие "сначала это, потом то." Но за кулисами все гораздо грязнее.
В конце концов, действия ячейки представляют собой сумму ошеломляющего множества внутренних сигналов, включая «старт», «стоп», а иногда даже «обратный ход».«Нарушьте баланс в любом направлении, и вы, скорее всего, вызовете катастрофу в виде клеточного самоубийства или неконтролируемого деления клеток, которое может привести к раку.
Это то, что происходит в определенном классе заболеваний клеток крови, называемых миелопролиферативными новообразованиями или MPN. Более 150 000 человек в этой стране живут с одной из трех форм заболеваний, которые характеризуются перепроизводством эритроцитов, лейкоцитов и / или тромбоцитов. У пациентов могут развиваться опасные для жизни сгустки крови, а в некоторых случаях их состояние прогрессирует до острого лейкоза. Некоторые люди хорошо поддаются лечению, доступному в настоящее время, но многие – нет. Джейсон Готлиб, доктор медицины, хотел бы знать, почему.
В 1999 году Готлиб, ныне доцент медицины и член Стэнфордского онкологического центра, стал первым научным сотрудником Отделения гематологии, который выбрал то, что тогда было недавно созданным карьерным курсом: исследователем-клиническим исследователем. Программа была разработана для того, чтобы молодые врачи, прошедшие обучение по уходу за пациентами, могли сосредоточить свое внимание на клинических исследованиях, а также на разработке и проведении клинических испытаний. Выбрав путь клинического исследователя, а не более традиционный способ проведения времени в лаборатории фундаментальных исследований, Готлиб обеспечил тесный контакт с пациентами на протяжении всего периода обучения.
С тех пор Gotlib сбалансировал уход за пациентами, страдающими различными заболеваниями крови, с трансляционными исследованиями причин их заболеваний. Он набирал пациентов для многочисленных клинических испытаний от фазы 1 до фазы 3 новых методов лечения острого и хронического миелоидного лейкоза, с акцентом на миелодиспластический синдром и MPN. Чтобы выяснить, что именно происходит у пациентов с МПН, Готлиб объединил усилия с научным сотрудником по гематологии Стивеном О, доктором медицинских наук; и профессор микробиологии и иммунологии Гарри Нолан, доктор философии; и Джим Зендер, доктор медицины, профессор патологии и медицины.
Предыдущие исследования показали, что во многих, но не во всех случаях MPN наблюдается аномальная активация белкового пути, называемого JAK-STAT, который имеет решающее значение для передачи сигналов «роста» извне клеток. В частности, повторяющаяся мутация в гене белка JAK2 приводит к тому, что этот путь блокируется во включенном положении, даже при отсутствии внешних сигналов для деления. Хотя эта мутация выявляется у более чем 95 процентов пациентов с одной формой расстройства, она обнаруживается только у 50-60 процентов пациентов с двумя другими типами расстройства.
Готлиб и О были заинтригованы исследованиями на мышах, в которых была задействована другая молекула, называемая LNK. Первоначально идентифицированный как важный игрок в развитии В-клеток, впоследствии было обнаружено, что LNK может блокировать передачу сигналов JAK-STAT, и у мышей, у которых отсутствует белок, есть некоторые интересные симптомы.
«У этих мышей такие же большие селезенки и увеличение количества лейкоцитов и тромбоцитов, наблюдаемое у пациентов с MPN», – сказал Готлиб. «Мы посмотрели на эти данные и сказали:« Ух ты, похоже, это ген, который мы должны исследовать у пациентов, у которых нет мутации в гене JAK2.’”
К счастью, Готлиб собирал образцы крови и костного мозга у многих пациентов с МПН и участников клинических испытаний.
Готлиб и О пришли к идее секвенировать части гена белка LNK у этих людей, чтобы увидеть, есть ли что-нибудь не так. Они обнаружили, что двое из 33 пациентов, у которых ген JAK2 не был мутирован, вместо этого имели мутации в белке LNK в своих клетках крови. Хотя это всего около 6 процентов, открытие указывает на новую генетическую аномалию этих заболеваний и дает новое молекулярное понимание механизма, лежащего в основе состояния.
«Это важное изменение парадигмы в нашем понимании этих расстройств», – сказал Готлиб. «Мы узнаем, что LNK действует как тормоз деления клеток, а другие белки в этом пути, такие как JAK2, действуют как педаль газа.
«Когда мутируется ген LNK, – добавил он, – тормоза клетки выходят из строя.В результате клетки начинают ненормально делиться.
Открытие знаменует собой первый случай, когда мутация гена LNK была связана с заболеванием человека, и это может привести к диагностическим и терапевтическим возможностям для людей с этим заболеванием, говорят исследователи.
Исследование было опубликовано 19 апреля в журнале Blood.
С момента более раннего открытия роли мутации JAK2 в MPN, многие компании продолжали разработку ингибиторов этого пути в качестве варианта лечения для этих пациентов. Хотя Готлиб и О показали, что клетки, сконструированные для экспрессии мутантного белка LNK, могут отвечать на ингибитор JAK, они предполагают, что степень или продолжительность ответа может различаться между пациентами в зависимости от того, какие мутации они демонстрируют.
«Наша идентификация мутаций в LNK обеспечивает альтернативную биологическую основу для активации пути JAK-STAT у этих пациентов», – сказал О, научный сотрудник лаборатории Нолана и первый автор недавнего исследования. «Эти данные должны вызвать не только значительный интерес к элементам управления с обратной связью, регулирующим этот путь, но и иметь терапевтическое значение в нынешнюю эпоху клинических испытаний с биологически направленными агентами.”
По словам ученых, исследование представляет собой преимущества академического медицинского центра, ориентированного на трансляционную медицину. Готлиб предоставил образцы пациентов и клиническую экспертизу, в то время как О, который также прошел обучение в качестве клинического сотрудника, проводил последующие эксперименты в лаборатории Нолана.
«Мы находимся на обеих сторонах», – сказал О. «Я был вовлечен из-за моего желания работать за лабораторным столом, при этом оставаясь как можно ближе к пациенту.
«Очень приятно иметь возможность выяснять новые механизмы патогенеза, работая непосредственно с образцами пациентов», – добавил Ох.
Работа О подтвердила, что мутации LNK могут вызывать некорректную реакцию клеток крови, выращенных в лаборатории, на внешние сигналы роста. Используя метод, усовершенствованный в лаборатории Нолана, называемый фосфо-потоком, О также смог показать, что эти клетки также сохраняют свой путь JAK-STAT активным дольше, чем в нормальных клетках.
Исследователи продолжают секвенировать ген LNK у большего числа пациентов, чтобы узнать, как часто они возникают и какие типы мутаций могут способствовать возникновению и прогрессированию расстройства.
«Мы начинаем понимать генетическую основу этих миелопролиферативных новообразований, – сказал Готлиб, – и это намного сложнее, чем мы думали вначале. Хотя, вероятно, будет много взаимодействующих мутаций, теперь люди могут начать искать мутации LNK в ранней или поздней фазе заболевания и оценивать их биологические эффекты и влияние на исходы болезни.”