Ингибирование репарации ДНК при раке печени замедляет рост опухоли

Высокая смертность от гепатоцеллюлярной карциномы (ГЦК) обусловлена сложностью ранней диагностики и отсутствием эффективных таргетных терапий. Группа ученых из Китая предложила метод лечения ГЦК, основанный на ингибировании факторов репарации ДНК.

Наиболее вредными для клетки повреждениями ДНК являются двунитевые разрывы (DSB). Их репарация происходит за счет гомологичной рекомбинации (HR) либо по механизму негомологичного соединения концов (NHEJ). Влияние уровня репарации на рост раковой опухоли неоднозначно. С одной стороны, нестабильность ДНК может приводить к мутациям, благоприятным для рака. С другой стороны, постоянная пролиферация клеток ведет к более частому повреждению ДНК, которые необходимо компенсировать.

Для оценки влияния репарационной активности ученые вывели линию мышей, несущих репортер активности HR. Репортер представляет собой ген GFP, разделенный на две неактивные части и соединенный с интроном Pem1. Интрон несет последовательности, распознаваемые эндонуклеазой I-SceI. Индуцированные I-SceI разрывы схожи с естественными DSB. В случае их успешной репарации происходит восстановление функционального гена GFP, экспрессия которого используется для оценки уровня репарации. Оценку эффективности NHEJ ученые проводили на ранее полученной линии мышей с репортером DsRed, работающим схожим образом. ГЦК у мышей индуцировали диэтилнитрозамином. Разрывы ДНК инициировали, вводя в хвостовую вену вектор, несущий последовательность I-SceI.

Оценка репарации показала повышение уровня HR в полтора раза и NHEJ в 2,5 раза в клетках ГЦК по сравнению с нормальными тканями. Анализ экспрессии белков выявил апрегуляцию PARP1 и ДНК-зависимых протеинкиназ (DNA-PKcs). Ученые предположили, что именно эти факторы ответственны за более интенсивную репарацию в клетках рака.

Для проверки влияния факторов репарации на выживаемость рака ученые ингибировали их активность в клетках ГЦК in vitro. Ингибирование PARP1 и DNA-PKcs по отдельности снижало выживаемость клеток в разных линиях на 5–30%, в то время как ингибирование обоих факторов одновременно снизило выживаемость на 75,2% в одной из клеточных линий. Авторы сделали вывод, что для выживания ГЦК необходимо функционирование хотя бы одного из факторов.

Связь активности PARP1 и DNA-PKcs проверили in vivo. Мышам, несущим ГЦК, вводили олапариб для ингибирования PARP1 и/или NU7441 для ингибирования DNA-PKcs и спустя 28 дней лечения оценивали объем опухоли. Комбинированная терапия привела к снижению объема опухоли на 75,6%, в то время как введение препаратов по отдельности давало лишь незначительное снижение либо рост объема. Токсического воздействия на печень, сердце и почки не наблюдалось.

Анализ данных TCGA показал, что низкие уровни экспрессии PARP1 и DNA-PKcs были ассоциированы с лучшей выживаемостью пациентов. Авторы проверили возможность применения терапии, направленной на PARP1 и DNA-PKcs, для человека ксенографтной модели ГЦК. У мышей, несущих ксенотрансплантаты ГЦК от пациентов, через 15 дней комбинированного лечения объем опухоли снижался на 62,3–83,9%. В это же время, применение препаратов по отдельности приводило к снижению объема всего на 10–11%.

В целом, исследование значительно расширило представления о факторах, влияющих на выживаемость клеток рака, а также открыло потенциал для разработки эффективной терапии ГЦК.