Эффективность лечения нейробластомы ретиноевой кислотой зависит от активности BMP-сигналинга

Ретиноевая кислота (РК) — метаболит витамина A1 (ретинола), который регулирует важные физиологические процессы, включая дифференцировку клеток и развитие. В 1980-х годах было показано, что РК помогает при остром промиелоцитарном лейкозе, способствуя дифференцировке и созреванию раковых клеток. С тех пор РК пытались применять при других видах рака, включая нейробластому. Исследования на клеточных линиях и животных подтвердили, что РК индуцирует дифференцировку клеток нейробластомы. Клинические испытания показали, что РК практически не влияет на первичную опухоль, но может элиминировать клетки нейробластомы из костного мозга после химиотерапии. Такая активность РК у людей не была объяснена. Этот вопрос прояснили в новой работе исследователи из США.

Недавно другие исследователи использовали полностью транс-ретиноевую кислоту для скрининга на 923 раковых линиях. Несколько линий педиатрических раков были очень чувствительны к РК уже через три дня воздействия. Авторы новой работы провели скрининг на 16 клеточных линиях (из них 12 нейробластомы) в течение шести дней. Они подтвердили, что некоторые линии были очень чувствительными к РК. Однако дифференцировки клеток под действием РК не наблюдалось. Авторы предположили, что вместо этого происходит апоптоз, что и было показано на трех самых чувствительных линиях.

С помощью системы CRISPR ученые провели нокаут ряда генов в чувствительной к РК клеточной линии нейробластомы CHP-134. Как и ожидалось, нокаут гена, кодирующего рецептор РК, придавал клеточной линии устойчивость к РК. Однако другие гены, нокаут которых влиял на чувствительность, принадлежали в основном к сигнальному пути костного морфогенетического белка (bone morphogenetic protein, BMP). Так, нокаут репрессоров BMP повышал чувствительность клеток к РК. В другом эксперименте нокдаун рецептора BMP — ACVR1 — с помощью РНК-интерференции повышал устойчивость клеток к РК. То же было показано при помощи агониста рецептора BMP.

Роль BMP-сигналинга подтвердили на других клеточных линиях с помощью РНК-секвенирования после применения РК. Особенно сильна была связь ответа на РК и экспрессии SMAD9 (эффектора BMP-сигналинга, который часто экспрессируется на высоком уровне в нейробластоме).

При анализе данных другой работы, в которой тоже был проведен нокаут генов с помощью CRISPR-системы, авторы показали, что нокаут FKBP1A (репрессора сигнального пути BMP) придает клеткам чувствительность к РК. Несколько малых молекул могут подавить активность FKBP1A, например, FK506 и рапамицин. Эксперименты на 16 клеточных линиях (10 линий нейробластомы) продемонстрировали синергию РК и этих двух препаратов на всех клеточных линиях нейробластомы кроме трех. Особенно это было заметно на клетках с высоким уровнем экспрессии SMAD9. Синергии не было при воздействии препаратов на другие клеточные линии.

РК вызывала апоптоз клеток нейробластомы, но в то же время выжившие клетки демонстрировали признаки дифференцировки. Если заблокировать апоптоз ингибитором BMP, то дифференцировка идет активнее, что ведет к выживанию большего количества клеток.

Не все клеточные линии нейробластомы, чувствительные к РК, уходили в апоптоз при воздействии препарата. Иногда происходила остановка клеточного цикла и возникновение сенесцентного фенотипа. Авторы предполагают, что в клетках с высокой активностью BMP-сигналинга дифференцировка клеток при воздействии РК подавляется, вместо этого активируется апоптоз или сенесценция (зависит от активности SMAD). Если активность BMP-сигналинга невысока, то активируется программа дифференцировки в нейроны.

Клетки нейробластомы CHP-134 пересадили мышам, после чего давали им фармакологически релевантные дозы РК. Препарат не влиял на выживаемость или объем опухоли, несмотря на высокую чувствительность CHP-134 к РК in vitro. РНК-секвенирование показало, что при пересадке клетки теряли активность BMP-сигналинга.

Анализ баз данных и другие эксперименты показали, что активность BMP-сигналинга снижена в первичных опухолях у пациентов с нейробластомой, но повышена в метастазах в костный мозг. Это может объяснить картину, наблюдаемую в клинике при лечении РК.

Вирус Зика уничтожает клетки нейробластомы