Первый в своем классе препарат для лечения острого лейкоза с MLL-транслокацией

При остром лейкозе в 5–10% случаев происходит транслокация гена метилтрансферазы гистонов MLL; это связано с плохим прогнозом. При транслокации происходит слияние MLL и другого гена в одной рамке считывания и образуются гибридные белки с новыми функциями.

При лейкемогенезе, опосредованном такими гибридными белками, важную роль играет другая метилтрансфераза — ASH1L. Ранее было показано, что нокдаун гена ASH1L в клетках MLL-лейкемии останавливает развитие болезни in vivo. Кроме того, оверэкспрессия этого фермента была обнаружена при раке щитовидной железы, молочной железы и печени. Очевидно, его можно использовать в качестве терапевтической мишени.

Группа исследователей из США выяснила, что ингибирование каталитического домена этого фермента — SET-домена — подавляет развитие лейкоза, и разработала первые в своем классе препараты — небольшие молекулы для ингибирования этого домена.

В качестве модели использовали мышей с делецией SET-домена белка ASH1L (ΔSET Ash1l). Клетки костного мозга этих мышей и контрольных мышей дикого типа выделили и трансдуцировали двумя онкогенами: MLL-AF9 и MLL-AF6. Контрольные клетки трансдуцировали двумя онкогенами HOXA9/MEIS1 и E2A-HLF, не связанными с геном MLL.

Исследователи выяснили, что потеря домена SET фермента ASH1L не повлияла на колониеобразование (признак онкогенности) при трансдукции онкогенами HOXA9/MEIS1 или E2A-HLF. Однако в случае с MLL-AF9 и MLL-AF6 колонии клеток костного мозга мышей дикого типа (WT) были значительно крупнее колоний клеток с делецией SET (ΔSET Ash1l). Также оказалось, что гены, имеющие большое значение при развитии MLL-лейкемии, экспрессируются слабее в клетках ΔSET Ash1l, трансдуцированных MLL-AF9 и MLL-AF6. Следовательно, SET-домен является ключевым для развития острого лейкоза, опосредованного MLL-гибридными белками.

Чтобы подобрать эффективный ингибитор ASH1L, ученые провели скрининг примерно 1600 кандидатов. Они идентифицировали соединение, содержащее тиоамид, которое связывает автоингибиторную петлю SET-домена и блокирует ферментативную активность ASH1L. После множественных химических модификаций было получено соединение AS-99, имеющее большую ингибиторную активность и лучше проникающее в клетку.

Далее это соединение протестировали на двадцати других метилтрансферазах гистонов и показали, что оно практически не влияет на их активность, то есть селективно ингибирует только ASH1L.

AS-99 замедлял рост клеток МLL-лейкемии, стимулировал их дифференцировку и апоптоз. Это соединение ингибировало как ферментативную активность самого ASH1L, так и экспрессию гибридных генов. AS-99 не влиял на количество и морфологию колоний контрольных клеточных линий без транслокации MLL и колоний нормальных гемопоэтических стволовых клеток.

При введении AS-99 мышам с ксенотрансплантатами соединение показало выраженный терапевтический эффект против MLL-лейкемии. Токсичности отмечено не было.

Результаты этого исследования, по мнению авторов, открывают дорогу к разработке новых фармакологических агентов, нацеленных на каталитический домен SET фермента ASH1L.