Человеческий ген MLL назван в честь лейкемии смешанного происхождения, которую он создает. В частности, ген может распадаться и сливаться с частями одного из ряда других генов на других хромосомах, создавая транслокации, вызывающие рак. Эти транслокации создают новые белки, которые никогда не наблюдались клеткой, и могут вызывать раковый рост. Помимо лейкемии смешанного происхождения, которая встречается у детей, транслокации MLL вызывают около 15 процентов острых миелоидных лейкозов у взрослых (AML).
Таким образом, MLL был основным направлением разработки лекарств, направленных на остановку рака, вызванного этими транслокациями. Однако, несмотря на свои обещания, эти препараты изо всех сил пытались продемонстрировать клиническую эффективность. Статья Центра рака Университета Колорадо, опубликованная сегодня в журнале Cancer Cell, ставит под сомнение существующее понимание потенциальных терапевтических мишеней при лейкемии с транслокацией MLL. В частности, исследование показывает, что в семействе белков, связанных с MLL, MLL2, а не MLL, является наиболее подходящей мишенью для лекарств, противодействующих этому заболеванию. Другими словами, разработчики лекарств, нацеленные на MLL, возможно, немного упустили одну сторону от реальной цели.
Открытие связано с тем фактом, что в этих случаях лейкемии, связанной с MLL, изменяется только одна из двух копий гена, что означает, что транслокации MLL существуют вместе с непораженной копией. Предыдущая работа показала, что эти незатронутые копии MLL – то, что исследователи называют формой гена дикого типа – работали с транслокациями MLL, вызывая рак. Это открытие легло в основу разработки лекарств, направленных на MLL дикого типа.
Первый автор данной статьи, доктор философии Юфэй Чен, описывает свои ранние работы в этой области: "Когда я начал свою работу, уже был ряд исследований, показывающих, что MLL очень важен для поддержания этого типа лейкемии. Я хотел посмотреть, смогу ли я повторить эти выводы на нокаутирующей мыши, удалив MLL. Но я не видел разницы между контролем и нокаутом."
По сути, существование MLL дикого типа не имело никакого значения для развития лейкемии у этих мышей. Химики-медики пытались заставить замолчать этот оставшийся неизменным и якобы опасный MLL, но зачем было бы разрабатывать лекарство против мишени, удаление которой не влияет на болезнь??
Конечно, Чен изначально скептически относился к ее результатам. Наверняка артефакты ее казни (ака "ошибки") объяснила свою неспособность воспроизвести результаты этих широко известных предыдущих исследований. Работа в лаборатории Патрисии Эрнст, доктора философии, исследователя онкологического центра CU и профессора педиатрии и фармакологии Медицинской школы CU, Чен, "повторил эксперимент миллион раз," она говорит. Каждый раз она получала отрицательные результаты: подавление MLL дикого типа не влияло на развитие лейкемии. В проекте также участвовала лаборантка Джасмин Ли, студентка Калифорнийского университета в Денвере.
Если это не экспериментальная процедура, возможно, это была конкретная модель мыши? Чтобы исключить такую возможность, Чен получил еще одну модель нокаута MLL от немецкого сотрудника A. Фрэнсис Стюарт, доктор философии, профессор геномики и директор Биотехнологического центра (BIOTEC) Технического университета Дрездена.
"Международное сотрудничество сделало эту работу возможной," Эрнст говорит. "Никто на самом деле не пытается подтвердить свои результаты на второй модели мыши, но Юфэй сделал это просто для того, чтобы быть уверенным на 110 процентов."
Нокаут гена в этой немецкой модели означал полную потерю белка MLL. И все же Чен получил тот же результат: не было никакой разницы в развитии лейкемии между мышами, сохраняющими MLL, и новой моделью, в которой он отсутствовал.
"Мы начали с того, что считалось установленным фактом, а именно с того, что MLL дикого типа способствовали лейкемии с транслокацией MLL. Потом мы его перевернули," Эрнст говорит. "Тем не менее, все эти негативные данные было трудно объяснить, и мы задавались вопросом, есть ли что-то еще в этой истории."
По мнению Чена и Эрнста, в этой смеси транслокаций MLL с генами дикого типа MLL что-то происходило. Может быть, был задействован другой партнер?
"MLL2 – это белок, наиболее близкий к MLL. Некоторые исследования показывают, что в большинстве случаев MLL и MLL2 выполняют разные функции. Но мы задавались вопросом, могут ли эти родственные гены каким-то образом прикрывать друг друга," Эрнст говорит.
Группе понадобится больше моделей мышей. В дополнение к их нокауту MLL, "Получили нокаут MLL2 и двойные нокауты," Чен говорит. В Совместном ресурсе функциональной геномики онкологического центра CU Чен работал с менеджером Молишери Джоши, доктором философии, чтобы воссоздать эти нокауты в человеческих клетках.
Опять же, когда они выбили MLL, в течении лейкемии не было изменений. Но когда они выбили MLL2, лейкоз уменьшился примерно на 40%. И когда они выбили и MLL, и MLL2, они увидели снижение лейкемии примерно на 90 процентов. Обнаружение того, что MLL2 может быть мишенью при лейкемии с транслокацией MLL, было важным результатом. Но вопрос об участии MLL, который, по мнению группы, решен (а именно вывод об отсутствии причастности), теперь приобрел важный нюанс: "Как может вещь, которая ничего не делает сама по себе, а именно нокаут MLL, иметь такой драматический эффект в сочетании с другой вещью, а именно с нокаутом MLL2??" Чен спрашивает.
"Это классический синергизм," Эрнст говорит. "Как в машине: если немного поиграешь с тормозами, может ничего не получится. Но если вы немного поиграете с тормозами, а также возьмете акселератор так, что он прилипнет, теперь у вас есть проблема."
Чен доставила лейкозные клетки с нокаутом MLL2 в Центр геномики и микрочипов CU Cancer Center, чтобы узнать, сможет ли она выяснить, почему ген взаимодействует с транслокациями MLL (и с MLL дикого типа), чтобы вызвать лейкемию. По сути, секвенирование РНК могло сказать ей, как MLL2 был связан с другими генами – что он увеличивал или уменьшал, и на какие общие пути влиял MLL2? Оказалось, что 177 генов были нарушены только с помощью MLL2 и что 444 гена были нарушены, когда были удалены и MLL, и MLL2. При совместном рассмотрении выяснилось, что группы этих генов имеют очень важное значение в контексте лейкемии, включая участников трех путей лейкемии, которые уже считаются важными мишенями для лекарств при ОМЛ.
"Все это очень важные пути лейкемии," Эрнст говорит. "Если бы у вас был препарат от MLL2, вы могли бы поразить эти действительно большие цели."
Кроме того, в то время как MLL важен для функционирования здоровых стволовых клеток костного мозга, MLL2, по-видимому, мало функционирует во взрослом организме. Это означает, что нацеливание на MLL2 может иметь меньше побочных эффектов.
Конечно, продолжающаяся работа группы приводит доводы в пользу разработки именно этого вида наркотиков. Чен работает с клетками из образцов больных раком человека, предоставленных исследователем онкологического центра CU Дэниелом Поллией, доктором медицины, и исследователем из Детского штата Колорадо Келли Мэлони, доктором медицины, чтобы показать, что эффект ингибирования MLL2 не специфичен для биологии мышей. И Эрнст работает над тем, чтобы показать, насколько широко релевантный MLL2 в качестве мишени для лекарства может быть при других формах рака крови.
По словам Эрнста, это исследование демонстрирует результаты, которые могут быть получены при использовании всех технологических ресурсов крупного академического и медицинского кампуса в сочетании с сотрудничеством между исследователями по всему спектру фундаментальных и клинических исследований.
"Это отличный пример совместной работы исследователей," Эрнст говорит. "Эта фундаментальная наука имеет реальный потенциал повлиять на разработку будущих лекарств, которые могут улучшить жизнь пациентов с этими состояниями."