Повышение уровня BRD4-L и BRD4-S способствует развитию химиорезистентности карциномы яичников

Серозная карцинома яичников высокой степени злокачественности — самый распространенный тип рака яичника. Терапия этого заболевания остается сложной задачей, потому что опухоль часто диагностируется на поздних стадиях.

Данные Атласа ракового генома показывают, что самое частое генетическое изменение у пациентов с раком яичников — это потеря функции гена TP53. Также рак яичника демонстрирует высокий уровень геномной нестабильности. Среди пяти наиболее амплифицированных генов в этом типе опухолей — BRD4 (бромодоменсодержащий белок 4). Амплификация этого гена наблюдается у 18% пациентов с раком яичников; она ассоциирована с прогрессией опухоли и более плохой выживаемостью. Считается, что амплификация BRD4 играет ключевую роль в развитии химиорезистентности рака яичника. Авторы работы, опубликованной в Genes and Cancer, предположили, что повышенная экспрессия изоформ BRD4 может служить главным фактором в развитии резистентности к ДНК-повреждающим агентам, таким как препараты на основе платины.

BRD4 путем альтернативного сплайсинга кодирует несколько изоформ белка. Самые распространенные из них — это длинная изформа BRD4-L и короткая изоформа BRD4-S. Было показано, что BRD4-S способен индуцировать онкогенную трансформацию эпителиальных клеток. Изоформы BRD4 играют роль и в патогенезе других онкологических заболеваний. Например, экспрессия BRD4-S в опухоли молочной железы повышает ее метастатический потенциал. Повышенная экспрессия BRD4-L, напротив, подавляет рост опухоли.

Результаты вестерн-блоттинга и RT-PCR, проведенных на различных клеточных линиях карциномы яичника человека, показали, что повышенная экспрессия BRD4-L коррелирует с повышенной экспрессией BRD4-S. В то же время при нокдауне BRD4-S возрастал уровень мРНК BRD4-L. Исследователи предположили, что мРНК BRD4-L необходима для экспрессии обеих изоформ.

Короткая и длинная изоформы BRD4 имеют противоположные роли в регуляции клеточной пролиферации. Клетки Ovcar4, клеточной линии карциномы яичника, с повышенной экспрессией BRD4-S делились быстрее, чем клетки с нормальной экспрессией этой изоформы. Наоборот, клетки Ovcar4 с повышенной экспрессией BRD4-L демонстрировали меньший уровень пролиферации.

Затем авторы изучили, как изоформы BRD4 влияют на регуляцию клеточного цикла. Проточная цитометрия показала, что в культуре клеток Ovcar4 с повышенной экспрессией BRD4-S присутствовало в два раза больше остановленных в G2/M фазе клеток. Кроме того, повышенный уровень BRD4-S приводил к митотическим дефектам, связанным с образованием полиплоидных клеток. В культуре, оверэкспрессирующей BRD4-S, таких клеток в среднем было 23%, тогда как при нормальной экспрессии BRD4-S всего около 6%.

Так как остановка клеточного цикла в фазе G2/M часто ассоциирована с накоплением дефектов ДНК, исследователи решили изучить наличие повреждений ДНК в клетках с разной экспрессией изоформ BRD4. Клетки с повреждениями ДНК детектировали с помощью pH2AX — маркера повреждений ДНК. Результаты показали, что как повышение экспрессии, так и нокдаун BRD4-S приводит к значительному повышению уровня повреждений ДНК в клетках рака яичника. Не было замечено никаких изменений в уровне повреждений ДНК при изменении экспрессии BRD4-L.

После этого авторы изучили уровни мРНК генов, ответственных за репарацию ДНК. Клетки Ovcar4 с оверэкспрессией BRD4-S демонстрировали повышенную экспрессию генов, вовлеченных в процесс репарации — ATM, CCNO, BARD1, BRCA2 и RAD9A. Это согласуется с полученными ранее данными — уже известно, что клетки рака яичника, резистентного к платиносодержащим препаратам, имеют повышенную активность ферментов репарации.

Использование цисплатина является стандартным подходом в терапии гинекологических опухолей, в частности, рака яичника. Цисплатин — это повреждающий ДНК агент, и авторы работы решили изучить его влияние на клетки рака яичника с повышенной экспрессией короткой изоформы BRD4. Оказалось, что клетки Ovcar4, оверэкспрессирующие BRD4-S, намного более устойчивы к цисплатину, чем клетки с нормальным уровнем этой изоформы.

Ученые также охарактеризовали роль BRD4-S в патогенезе рака яичника in vivo. Они подсаживали мышам опухоли, полученные от пациентов с раком яичника, чтобы изучить, как оверэкспрессия изоформ BRD4 меняет ответ опухоли на комбинированную терапию цисплатином и паклитакселом. Были выбраны два ксенографта: один с высоким уровнем BRD4-L и BRD4-S, а второй с низкими уровнями этих изоформ. Мыши еженедельно получали инъекции цисплатина и паклитаксела. Измерения опухоли также проводили каждую неделю в течение 4 циклов лечения. Исследование показало, что опухоли с высоким уровнем изоформ BRD4 росли быстрее, чем контрольные опухоли. Первые достигли среднего размера 1 мм³ в течение 6 недель с момента начала терапии, вторые достигли такого же размера в течение 8 недель.

Выявленная в данном исследовании связь между повышенной экспрессией BRD4 и химиорезистентностью при раке яичников может быть использована для разработки стратегии, позволяющей предсказать ответ пациента на химиотерапию препаратами на основе платины.

Химиотерапия пробуждает покоящиеся клетки опухоли