Tim sa Univerziteta Purdue, na čelu sa Kyleom Cottrellom, otkrio je novu terapijsku metu za trostruko negativni karcinom dojke (triple-negative breast cancer) – posebno agresivan i smrtonosan oblik karcinoma dojke koji trenutno nema ciljane terapije.
Kyle Cottrell, docent biohemije na Univerzitetu Purdue, zajedno sa diplomiranim studentom biohemije Addison Young i saradnicima, opisao je ovo otkriće u naučnom časopisu RNA. Laboratorijsko istraživanje fokusira se na proteine koji se vezuju za dvostruko lančanu ribonukleinsku kiselinu (dsRNA). „Generalno se u srednjoj školi uči da je RNA jednolančana. To nije sasvim tačno“, istakao je Cottrell. Ljudske ćelije sadrže brojne segmente dvostruko lančane RNA – baš kao i virusi. „Imamo proteine koji prepoznaju te dvostruko lančane RNA“, objasnio je Cottrell.
Kada ćelije detektuju virusnu infekciju, one aktiviraju različite signalne puteve kako bi zaustavile infekciju. Međutim, ovi putevi detekcije dsRNA predstavljaju problem kada se aktiviraju bez prisustva virusa. „Oni moraju biti pod stalnom kontrolom. Još uvek nemamo dovoljno dobro razumevanje kako se to postiže.“ RNA je molekul koji igra ključne uloge u ćelijskim i virusnim procesima, uključujući sintezu proteina. Proteini koji se vezuju za dsRNA i same dsRNA u ljudskim ćelijama privlače veliko interesovanje biomedicinskih istraživača zbog brojnih veza sa autoimunim i neurodegenerativnim bolestima, a čak su implicirani i u proces starenja.
„Kako starite, vaše ćelije gube sposobnost da blokiraju neke od ovih puteva detekcije. Oni počinju da se aktiviraju i izazivaju upalu“, naveo je Cottrell. Povećano interesovanje za ulogu proteina koji se vezuju za dsRNA u karcinomu podstaknuto je konceptom viralne mimikrije. Kada ćelije aktiviraju viralnu mimikriju, one izgledaju kao da su zaražene virusom. Ovaj proces stvara ćelijsko stanje koje je pomoglo da neke nove imunoterapije raka budu efikasnije, dodao je Cottrell. U ovom najnovijem radu, Cottrellov tim pratio je aktivnost proteina koji se vezuje za dsRNA pod nazivom PACT (protein activator of interferon-induced protein kinase).
Ovaj rad, zajedno sa studijama objavljenim ove godine od strane dve druge grupe, pokazuje da PACT suprimira drugi protein poznat kao RNA-aktivirana proteinska kinaza (PKR). Prethodno kontradiktorni nalazi izazvali su kontroverzu oko uloge PACT u regulaciji PKR. „Naši dokazi idu u prilog tome da je PACT supresor, a ne aktivator“, rekao je Cottrell, čime se čvršće utvrdila njegova uloga u trostruko negativnom karcinomu dojke. „PKR je senzor dvostruko lančane RNA.
To je protein koji postoji u svim vašim ćelijama i može detektovati kada je ćelija zaražena virusom – upravo prepoznavanjem dvostruko lančane RNA koje dolaze od virusa.“ Rad u časopisu RNA nadovezuje se na prethodne radove Cottrellove grupe o dva druga proteina koji deluju slično kao PACT. „Oni su supresori detekcije dvostruko lančane RNA. Njihov posao je da blokiraju aktivaciju senzora dvostruko lančane RNA poput PKR“, objasnio je Cottrell.
Tim je identifikovao ulogu PACT u trostruko negativnom karcinomu dojke i proteine koji igraju slične uloge, jer svi oni predstavljaju potencijalne terapijske mete. Neke ćelijske linije zavise od PACT, dok druge ne. Istraživači su koristili alat za editovanje gena CRISPR-Cas9 da uklone PACT iz ćelija i vide koji putevi se aktiviraju, a koji ne. „Ćelije mogu izgledati na određeni način jer su zaražene virusom. Mogu aktivirati određene puteve kako bi se borile protiv infekcije. Ili možemo oponašati to tako što ćemo nešto promeniti u ćelijama. To smo uradili ovde“, rekao je Cottrell. „Trostruko negativni karcinom dojke posebno izgleda osetljiv na smanjenje PACT, pa bi mogao biti jedan od boljih karcinoma za ciljanje na ovaj način. Ali postoje mogućnosti i kod drugih tipova karcinoma“, napomenuo je Cottrell.
Ova bolest bi posebno imala koristi od ciljanih terapija koje bi zamenile hemoterapije koje pogađaju sve deleće ćelije – i zdrave i bolesne – izazivajući teške nuspojave. Rad takođe ističe važnost dimerizacije – spajanja dva odvojena molekula (monomera) kako bi se regulisala aktivnost proteina. Terapijske mete za rak i mnoge druge bolesti često su enzimi – proteini koji ubrzavaju hemijske reakcije.
Međutim, PACT nije enzim. Zbog toga dizajneri lekova ne mogu inhibirati njegovu funkciju blokiranjem aktivnosti. „Moramo smisliti neki drugi način da sprečimo njegovo funkcionisanje. Otkrili smo da je PACT dimer. Dva monomera PACT-a se spajaju, i ako se ne dimerizuju, onda ne može da funkcioniše. Dakle, ako bismo blokirali dimerizaciju, mogli bismo inhibirati njegovu funkciju u ćelijama.“ Cottrell planira da istraži nepoznate detalje o tome kako dimerizovani PACT inhibira PKR. Želi da pronađe molekul koji inhibira dimerizaciju PACT kao potencijalni lek.
„Trenutno radimo na tome“, rekao je. „Ali izvan toga, postoje i osnovna naučna pitanja o tome kako ćelija sprečava aktivaciju PKR-a ili drugih senzora dvostruko lančane RNA.“
Ovaj rad deo je Purdueove inicijative One Health, koja okuplja istraživanja o zdravlju ljudi, životinja i biljaka, a podržan je nagradom Ralph W. and Grace M. Showalter Research Trust Award, Nacionalnim institutima za zdravlje (NIH), Institutom za istraživanje raka Univerziteta Purdue i Odeljenjem za biohemiju na Poljoprivrednom fakultetu Univerziteta Purdue.