Противоопухолевый препарат разрушает теломеры

Пациентам с мелкоклеточным раком легкого (МРЛ) доступно не так много видов терапии. До недавнего времени стандартом лечения были препараты платины в комбинации с этопозидом. Большая часть опухолей изначально хорошо отвечает на такую терапию, но потом развивается резистентность, болезнь возвращается. Одобренная FDA терапия ингибиторами контрольных точек иммунитета в комбинации с химеотерапией тоже зачастую дает только небольшое преимущество в выживаемости.

Теломераза практически всегда экспрессируется в раковых клетках при МРЛ, так что она является потенциальной мишенью для терапии. Был даже создан ингибитор теломеразы для терапии рака легкого, но он провалился в клиническом испытании. В новой работе американские исследователи проанализировали активность 6-тио-2’-деоксигуанозина (6TdG) — модифицированного аналога пуринов — при МРЛ. При введении в организм 6TdG превращается в 6-тио-2’-деоксигуанозин-5’-трифосфат, который немедленно встраивается теломеразой в теломеры, что приводит к нарушению их функционирования, активации систем ответа на повреждение ДНК и апоптозу. Эффективность 6TdG уже была продемонстрирована на моделях немелкоклеточного рака легких, меланомы и педиатрических опухолей мозга.

Авторы сравнивали работу 6TdG с цисплатином в опытах на клетках человека (H1048, H69 и H510) и мыши (984). Эти клеточные линии были более чувствительны к 6TdG, чем к цисплатину. В опытах на ксенографтах исследователи показали, что к 6TdG чувствительны даже резистентные к химеотерапии клетки опухоли.

6TdG не только уничтожал опухолевые клетки, но и вызывал их старение. В обработанных 6TdG клетках выявлялись маркеры двухцепочечных разрывов, причем эти разрывы в основном локализовались в теломерах.

Эффективность 6TdG сравнили с комбинацией цисплатина и этопозида на мышиных моделях (опухоли состояли из клеток 984). Эффективными были оба вида терапии, но после применения 6TdG опухоли были значительно меньше.

Авторы провели в клетках 984 нокаут гена, кодирующего компонент теломеразы (Tert). У мышей очень длинные теломеры, так что рост опухоли без теломеразы возможен, хотя и происходит медленнее, чем в случае клеток дикого типа. На клетки с нокаутом Tert препарат 6TdG не действовал, что подчеркивает его зависимость от активности теломеразы.

Предположительно, инициирующие раковые клетки особо чувствительны к 6TdG из-за повышенного уровня активности теломеразы. Для идентификации таких клеток авторы использовали маркер L1CAM, который ассоциирован с метастазированием, резистентностью к терапии и рецидивами, а также CD133, еще один маркер стволовости, ассоциированный с резистентностью к химиотерапии и радиотерапии. Действительно, клетки, экспрессирующие эти маркеры, более чувствительны к 6TdG.

Далее ученые использовали другую мышиную модель, которая воспроизводит агрессивную природу и склонность к метастазированию МРЛ. Раковые клетки вводили внутривенно, они предпочтительно колонизировали печень и легкие. Наличие опухолей в печени подтвердили через десять дней после введения клеток. Мышам давали четыре дозы 6TdG (3 мг/кг). Препарат значительно снизил опухолевую нагрузку в печени. Также в результате применения 6TdG в опухолях повышалась экспрессия маркеров апоптоза и двухцепочечных разрывов. 6TdG приводил к клеточной гибели и повреждению ДНК в мышиных опухолях. Замедление метастазирования было показано на другой мышиной модели (с тройным нокаутом Rb; Trp53; p130).

Авторы проверили, играют ли роль естественные киллеры и CD8 T-клетки в активности препарата. Для этого они снизили количество этих клеток у мышиной модели. В этом случае эффективность 6TdG упала.

Мононуклеарные клетки периферической крови (PBMC) и естественные киллеры культивировали с клетками H69 или H510, предварительно обработанными 6TdG. T-клетки оказывали цитотоксическое действие на такие клетки, они вырабатывали больше гранзима B и IL2. PBMC также секретируют больше гранзима B и интерферона гамма. При кокультивировании с естественными киллерами опухолевые клетки после обработки препаратом чаще лизировали, а естественные киллеры демонстрировали повышенную активацию.

Авторы предположили, что 6TdG увеличивает число аберрантных хромосом, что повышает количество цитоплазменной ДНК и активирует cGAS-STING-сигналинг. Это подтвердили в опытах на клетках.

Так как эффект 6TdG опосредован иммунными клетками, авторы проанализировали микроокружение опухоли с помощью секвенирования РНК единичных клеток. Введение 6TdG приводило к росту числа лимфоцитов в микроокружении опухоли и снижению числа миелоидных клеток. Авторы также продемонстрировали активацию T-клеток (повышение экспрессии гранзима B, Ki67 и интерферона гамма) и естественных киллеров. Число L1CAM+ клеток снижалось, как было ранее показано in vitro.

Дополнительно авторы показали, что 6TdG повышает эффективность радиотерапии, работа которой также зависит от активности иммунной системы. Комбинация увеличила выживаемость мышей по сравнению с контролем.

На гуманизированной мышиной модели с ксенографтом авторы показали, что 6TdG и радиотерапия активировали иммунную систему. Комбинация не работала на мышах без иммунитета.

Таким образом, исследователи показали эффективность 6TdG на нескольких мышиных моделях. Они также выявили механизм его действия, включающий cGAS-STING-сигналинг и активацию иммунных клеток. Сейчас препарат проходит фазу 2 клинических испытаний.

Telomouse — мышь с теломерами человеческих размеров