Ученые обнаружили новый механизм переносимости клетками противораковых препаратов
Исследователи из Токийского столичного университета открыли новый механизм, посредством которого клетки противодействуют действию аловудина, важного противовирусного и противоракового препарата. Статья опубликована в журнале Nucleic Acids Research .
Было обнаружено, что белок эндонуклеаза-1 (Fen1) улучшает толерантность клеток , противодействуя токсическому накоплению другого белка, 53BP1.
Возобновление внимания к недооцененной роли Fen1 обещает не только новые методы лечения рака, но и возможность оценить эффективность существующих методов лечения.
Аналоги нуклеозидов, обрывающих цепь (CTNA), представляют собой молекулы, очень похожие на нуклеозиды, строительные блоки ДНК. С 1980-х годов они используются в качестве противовирусных и противораковых препаратов благодаря своей способности связываться с ДНК при репликации. Поскольку скорость репликации в инфицированных или раковых клетках аномально высока , эти клетки поглощают больше препарата, что подавляет их рост.
Однако мы многого не знаем о том, как здоровые клетки противостоят токсичности CTNA, что ограничивает возможности их эффективного использования. Например, аловудин, CTNA, содержащий фтор, рассматривался как средство для лечения ВИЧ , но клинические испытания были остановлены на второй фазе из-за его токсичности.
Группа под руководством профессора Кодзи Хироты из Токийского столичного университета изучает механизмы, посредством которых здоровые клетки сопротивляются действию CTNA. В предыдущих исследованиях, посвященных аловудину, была обнаружена важная роль белка восприимчивости к раку молочной железы I типа (BRCA1), играющего ключевую роль в репарации ДНК.
Теперь они обратились к недооцененной роли, которую играет лоскутная эндонуклеаза-1 (Fen1), еще один белок репарации ДНК, отвечающий за отрезание коротких одноцепочечных участков ДНК, свисающих с реплицирующегося участка ДНК, известного как фрагмент Оказаки.
В то время как отсутствие FEN1 приводит к накоплению 53BP1, полное отсутствие 53BP1 позволяет другим механизмам расщепить длинный лоскут и завершить восстановление ДНК. Источник: Токийский столичный университет
В своих экспериментах с генетически модифицированными куриными клетками DT40, распространенной модельной системой, группа обнаружила, что подавление Fen1 делает клетки чрезвычайно восприимчивыми к токсичности аловудина, при этом скорость репликации значительно снижается.
Поразительно, но они обнаружили, что дальнейшая потеря гена, кодирующего совершенно другой белок, привела к восстановлению толерантности к аловудину. Этот белок, известный как 53BP1, накапливается в местах разрывов двухцепочечной ДНК. Это предполагает механизм, при котором отсутствие Fen1 сначала приводит к образованию длинных свесов, или «створчатых участков», на реплицирующейся ДНК.
При включении аловудина 53BP1 накапливается вокруг лоскута, препятствуя другим доступным механизмам отщепления выступающей части, что фактически прекращает репликацию ДНК.
Группа также провела эксперименты, расширяющие их предыдущие исследования BRCA1. В то время они обнаружили, что гомологичная рекомбинация (HR), ключевой путь репарации ДНК с участием BRCA1, играет важную роль в устойчивости к аловудину.
Хотя подавление Fen1 или HR приводило к снижению резистентности, подавление обоих факторов приводило к значительно более сильному подавлению. Это позволяет предположить, что вновь выявленное значение Fen1 не зависит от ранее выявленной роли BRCA1.
Более глубокое понимание толерантности к CTNA может привести не только к созданию новых многообещающих методов лечения, но и к биомаркировке раковых клеток, которые часто имеют дефицит Fen1, а также к определению эффективности таких препаратов, как аловудин.
Группа намерена перейти к исследованиям на клетках человека и изучить, как подобные методы лечения можно применять к различным раковым тканям, например, к солидным опухолям.