Рак поджелудочной железы чувствителен к ингибитору IDH1 при дефиците магния

В микроокружении опухоли развиваются особые условия с пониженным уровнем питательных веществ и кислорода. Механизмы защиты опухоли от метаболического стресса способствуют развитию резистентности к химиотерапии, поэтому являются потенциальной терапевтической мишенью. Ученые из США обнаружили, что выжить в стрессовых условиях раковым клеткам помогает фермент изоцитрадегидрогеназа 1 (IDH1). Они предполагают, что это молекула может стать новой терапевтической мишенью в лечении рака поджелудочной железы.

Сначала ученые культивировали клетки аденокарциномы протоков поджелудочной железы (PDAC) в условиях низкой концентрации глюкозы. Это приводило к повышенному содержанию АФК в среде. Чтобы понять, как клетка справляется с окислительным стрессом, ученые провели скрининг 13 NADH-вырабатывающих ферментов с помощью интерферирующих РНК. Только сайленсинг IDH1 снижал способность опухолевых клеток противостоять стрессу. Более того, ксентрансплантанты с нокаутным геном IDH1 хуже профилировали в мышах. В отличие от клеток PDAC, нераковые клеточные линии не демонстрировали активации IDH1 в ответ на стрессовые условия. Следовательно, этот фермент особенно важен именно для опухолевых клеток.

При метаболическом стрессе IDH1 поддерживает функции митохондрий. В условиях низкой концентрации глюкозы у нокаутной линии раковых клеток наблюдались более низкий уровень потребления кислорода и нарушение поляризации митохондриальной мембраны. Также в нокаутной линии был понижен уровень метаболитов цикла трикарбоновой кислоты. Экзогенный α-кетоглутарат (продукт IDH1) восстанавливал уровни метаболитов. Напротив, изоцитрат (субстрат IDH1) не влиял на метаболизм нокаутных клеток.

Исследователи предложили использовать аллостерические ингибиторы мутантной формы IDH1 (mIDH1) для воздействия на раковые клетки. В норме такие ингибиторы не действуют на дикий тип фермента (wtIDH1), так как им мешает крепко связанный ион магния в сайте взаимодействия с ингибитором. Однако в микроокружении опухоли концентрация этого иона часто понижена и обе формы фермента одинаково реагируют на ингибиторы.

В качестве терапевтического соединения исследователи использовали ивосидениб, поскольку этот препарат показал хорошие результаты по сравнению с другими и уже одобрен FDA для лечения резистентного острого миелоидного лейкоза и холангиокарциномы с мутацией IDH1. Чтобы подтвердить взаимодействие ингибитора с wtIDH1, ученые создали флуоресцентный зонд, связывающийся с wtIDH1. Эксперименты показали, что ивосидениб успешно замещал этот зонд в условиях пониженной концентрации Mg²⁺. Обработка опухолевых клеток ивосиденибом приводила к образованию внутриклеточных АФК, а окислительный стресс детектировали даже в ядрах клеток.

Ученые также проверили ивосидениб in vivo на мышах. Препарат уменьшил размер бокового ксенотрансплантата из двух разных клеточных линий PDAC, а также ксенотрансплантата, полученного от пациента. Также ивосидениб уменьшал рост подкожно имплантированных мышиных аллотрансплантатов. У 35% мышей, получавших лечение, не было клинических признаков прогрессирования рака в течение трех месяцев, в то время как контрольная группа умирала довольно быстро. Ивосидениб не демонстрировал системной токсичности.

Ученые полагают, что иводесениб может стать новой терапией рака поджелудочной железы. Аминокислотная последовательность IDH1 консервативна у человека и мыши, а аллостерический карман почти идентичен. Авторы планируют клиническое испытание ивосидениба в сочетании с химиотерапией для лечения PDAC с IDH1 дикого типа.