Примерно 20 процентов всех раковых заболеваний человека имеют мутации в гене под названием KRAS. KRAS-мутантные виды рака относятся к числу наиболее трудно поддающихся лечению, с низкой выживаемостью и устойчивостью к химиотерапии. Исследователи из Медицинской школы Сан-Диего Калифорнийского университета и Онкологического центра Мура использовали микроРНК – небольшие фрагменты генетического материала – для систематического ингибирования тысяч других генов, чтобы найти комбинации, которые особенно смертельны для раковых клеток, вызванных мутацией KRAS.
Исследование, опубликованное 3 октября в журнале Cancer Research, предоставляет новую информацию о раковых заболеваниях, вызванных KRAS, и предлагает потенциальную терапевтическую цель для их искоренения.
"В течение десятилетий исследователи пытались напрямую подавить активность KRAS, но в белке нет четко определенных связывающих карманов, на которые мы могли бы воздействовать с помощью низкомолекулярных препаратов," сказал старший автор Тарик Рана, доктор философии, профессор педиатрии в Медицинской школе Калифорнийского университета в Сан-Диего и Онкологическом центре Мура. "Вместо того, чтобы пытаться сдерживать сам KRAS, мы применили подход к поиску других молекул, которые при ингибировании являются смертельными для клеток только тогда, когда KRAS также мутирует."
Для этого Рана и его команда использовали микроРНК, небольшие кусочки генетического материала, похожие на ДНК. МикроРНК не кодируют белки. Вместо этого микроРНК связывают информационные РНК, которые кодируют белки, ингибируя их трансляцию или ускоряя их деградацию. Нормальные клетки используют микроРНК, чтобы контролировать, какие гены включаются или выключаются в разное время. МикроРНК, как правило, менее активны в раковых клетках.
В этом исследовании исследователи создали библиотеку из более чем тысячи имитаторов микроРНК человека, каждая из которых имеет разную последовательность и способна связывать разные мишени матричной РНК. Сначала они протестировали каждую микроРНК на колоректальных клетках, выращенных в лаборатории. Половина клеток имела мутацию KRAS, которая делала белок более активным, как в случае многих видов рака. У другой половины был нормальный KRAS. Последовательности микроРНК, которые убивают только KRAS-мутантные клетки, затем снова тестировали на панели линий клеток рака легкого с мутациями KKRAS и без них.
На этом скрининге одна микроРНК особенно выделялась своей способностью подавлять KRAS-зависимый рост клеток как в клетках колоректального тракта, так и в клетках рака легких: miR-1298. MicroRNA-1298 ингибирует два белка в раковых клетках, FAK и LAMB3. Когда исследователи заглушили любой из этих белков, они увидели тот же эффект, что и добавление miR-1298 – раковые клетки, управляемые KRAS, перестали расти.
В образцах ткани рака легких человека Рана и его команда обнаружили, что повышенные уровни LAMB3 были связаны с худшей выживаемостью пациентов с мутациями KRAS. Исследователи изучили данные группы из 259 пациентов с раком легких, для которых были известны статус KRAS и результаты выживаемости. Из них 143 были KRAS-положительными и 116 были KRAS-отрицательными. Примерно через 10 лет вероятность выживания для KRAS-положительных пациентов с высоким уровнем LAMB3 составила примерно 20 процентов по сравнению с примерно 60 процентами для KRAS-положительных пациентов с низким уровнем LAMB3.
"Это клиническое открытие предполагает, что LAMB3 можно использовать в качестве прогностического биомаркера, и подчеркивает потенциал LAMB3 в качестве терапевтической мишени для рака, вызванного KRAS," Рана сказала. "Более того, в нем подчеркивается, что микроРНК являются важными инструментами для исследования сложных биологических процессов, определения новых терапевтических целей и разработки потенциальных новых терапевтических средств на основе РНК."
Соавторы исследования: Ин Чжоу, Педро Аза-Блан, Хорхе Москат, Институт медицинских открытий Сэнфорда Бернама Пребиса (SBP); Джейсон Данг, Кунг-Йен Чанг, SBP и Калифорнийский университет в Сан-Диего; и Эдвин Яу, Калифорнийский университет в Сан-Диего.