Функциональная инактивация нормального гена RB1 имитирует опухоли с дефектом этого гена

Ген RB1 играет ключевую роль в контроле клеточного цикла. Потеря функции RB1 приводит к неконтролируемому росту за счет дерегуляции контрольной точки на границе фаз G1 и S. Мутации и делеции гена RB1 были обнаружены при различных видах опухолей, в том числе при раке молочной железы, легких и простаты, и связаны с неблагоприятным прогнозом.

Ранее предполагалось, что дисфункция RB1 обусловлена преимущественно мутациями или делециями самого гена. Однако новое исследование, опубликованное в Science Advances, показало, что опухоль может «имитировать» мутантный RB1. Чтобы выяснить, как это происходит, ученые использовали протеогеномный подход (анализ одновременно ДНК, РНК и белков) и проанализировали более тысячи образцов рака молочной железы из проекта The Cancer Genome Atlas (TCGA). Они построили классификационную модель, которая предсказывает дефект RB1 по характерным изменениям активности генов и белков в опухолях различного происхождения.

С помощью этой модели авторы установили, что некоторые опухоли имели схожий фенотип с RB1-дефектными раками, несмотря на отсутствие мутаций в самом гене. В большинстве случаев в опухолях либо наблюдался дефект гена RB1, либо снижалось количество белка Rb или повышался уровень его фосфорилирования. Но также были опухоли, в которых сходство фенотипов не объяснялось посттранскрипционными аномалиями. Феномен нарушения активности гена RB1 без мутаций или делеций получил название «фенокопия дефекта RB1».

Чтобы выявить возможные причины, не относящиеся к повреждениям гена RB1 или его белка, авторы оценили наличие дефектов в других драйверных генах в образцах с фенокопией дефекта RB1. Они выявили ряд генов, которые могут вызывать фенотип опухолей с мутантным геном RB1. Некоторые изменения в драйверных генах не совпадали при дефекте RB1 и при его фенокопии (например, амплификации гена CDKN2A при дефекте RB1 и его делеция при фенокопии). Кроме того, были обнаружены дефекты драйверных генов, против которых имеется лекарственная терапия, широко применяемая для лечения других видов опухолей (например, предложено нацеливание на путь PI3K для пациентов с нарушением функционирования RB1 при раке молочной железы с дефектом PIK3CA).

Также авторы выявили гены, важные для выживания опухолевых клеток с дефектами RB1 и фенокопией. Сначала они нашли уязвимые гены с помощью баз данных, а потом подтвердили результаты на клеточных линиях с помощью CRISPR-Cas9 и RNA-seq. Супрессия генов SKP2, CDK2 или TAF1 приводила к гибели клеток с поломкой в RB1. Таким образом, эти гены необходимы для выживания клеток без нормально функционирующего RB1. Блокирование этих генов может стать мишенью терапии как для опухолей с мутацией RB1, так и для фенокопий.

Исследователи показали для рака молочной железы, что опухоли имели неблагоприятный прогноз, но при этом были чувствительны к химиотерапии в обоих случаях: и при наличии дефекта RB1, и при фенокопии дефекта RB1. Также пять противоопухолевых препаратов показали эффективность при этом фенотипе вне зависимости от наличия или отсутствия дефекта RB1.

Данная работа описывает ранее неустановленные молекулярные механизмы утраты активности RB1, в том числе ассоциированные с дефектами других генов, которые могут послужить биомаркерами или мишенями при разработке новой таргетной терапии против опухолей данного подтипа. Кроме того, авторы указывают на необходимость своевременного выявления пациентов с фенокопией RB1 из-за неблагоприятного прогноза и особенностей чувствительности к лечению.

Как заморить голодом раковую клетку, воздействуя на метаболизм глутамина