Нарушение активности комплекса GATOR1 способствует развитию лимфомы при оверэкспрессии MYC

Оверэкспрессия онкогена MYC наблюдается примерно в 70% всех опухолей человека. Он кодирует фактор транскрипции, регулирующий множество ключевых процессов — клеточный цикл, дифференцировку, метаболизм и апоптоз. Поэтому он играет центральную роль в злокачественной трансформации, но по той же причине терапевтическое воздействие на него потенциально опасно, и в настоящее время нет ни одного успешного метода лечения, нацеленного на MYC. Многообещающей стратегией может быть поиск дополнительных генов и сигнальных путей, которые подавляют активность MYC и ограничивают его онкогенный потенциал.

Международная группа ученых провела полногеномный поиск генов-супрессоров опухолей, которые подавляют развитие лимфомы при гиперактивности MYC. Исследователи выполняли нокаут генов с помощью CRISPR-Cas9, чтобы выявить гены, потеря которых связана с повышенной экспрессией MYC и прогрессии лимфомы.

Для скрининга использовали клетки эмбрионов трансгенных мышей линии Eµ-Myc. У этих мышей, моделирующих лимфому Беркитта, ген c-Myc постоянно активен в предшественниках B-клеток. Трансгенные мыши данной линии также экспрессировали белок Cas9, что облегчало скрининг. Клетки печени эмбрионов, способные давать начало гемопоэтическим стволовым и прогениторным клеткам крови (HSPC), трансдуцировали направляющими РНК для CRISPR-Cas9. Библиотека РНК включала 19 150 генов (около 88 000 направляющих РНК, или 4–5 на ген). Затем клетки внутривенно вводили мышам-реципиентам, собственные кроветворные клетки которых инактивировали облучением. Такой подход позволял наблюдать, нокаут каких генов способствует развитию лимфомы: клон клеток, утративший важный супрессор, должен был доминировать в опухоли.

Как и ожидалось, чаще всего образцы лимфомы содержали мутации в гене белка p53 — классическом супрессоре опухолей. Однако также были обнаружены новые кандидаты – гены Nprl3 и Depdc5, кодирующие компоненты комплекса GATOR1, а при дополнительных тестах — и третий его компонент Nprl2. Удаление любого из этих генов резко ускоряло формирование лимфом; влияние нокаута этих генов было сопоставимо с утратой p53.

Комплекс GATOR1 известен как ингибитор пути mTORC1, связанного с клеточным метаболизмом и ростом. Дальнейшие эксперименты показали, что клетки лимфомы без GATOR1 характеризуются постоянной активацией mTORC1 и изменениями метаболизма, включая усиление липидного синтеза и белковой трансляции.

Интересным оказалось взаимодействие GATOR1 и p53: в контрольных лимфомах без нокаута GATOR1 примерно у трети имелись мутации в гене p53, но у всех GATOR1-дефицитных опухолей p53 оставался в диком типе. Анализ данных пациентов с диффузной В-крупноклеточной лимфомой также показал взаимоисключаемость мутаций GATOR1 и p53. Это означает, что потеря GATOR1 снимает необходимость в инактивации p53 для выживания опухолевых клеток.

И наконец, ключевой практический результат исследования: GATOR1-дефицитные лимфомы оказались крайне чувствительными к ингибиторам mTOR. В экспериментах in vitro такие клетки погибали при обработке рапамицином или Torin1. А в опытах на мышах короткий курс терапии рапамицином приводил к излечению большинства животных с пересаженными GATOR1-дефицитными лимфомами, но не с контрольными лимфомами.

Таким образом, комплекс GATOR1 играет роль мощного опухолевого супрессора при MYC-индуцированном развитии лимфом. Его потеря приводит к гиперактивации mTORC1 и ускоренной трансформации клеток, однако при этом лимфома приобретает уязвимость к ингибиторам mTOR. Эти результаты не только раскрывают новый механизм подавления опухолевого роста, но и указывают на возможности терапии ингибиторами mTOR для пациентов с лимфомами, в которых нарушена функция GATOR1.

Онкогены на внехромосомной ДНК делают опухоли более резистентными и агрессивными