Νέοι γενετικοί μηχανισμοί θα μπορούσαν να αποτελέσουν θεραπευτικό στόχο κατά του γλοιώματος

Μια μελέτη από το εργαστήριο του Shi-Yuan Cheng, PhD, καθηγητή στο Τμήμα Νευροογκολογίας Ken και Ruth Davey στο Τμήμα Νευρολογίας, εντόπισε νέους μηχανισμούς που διέπουν τα εναλλακτικά συμβάντα συρραφής RNA σε καρκινικά κύτταρα γλοιώματος, οι οποίοι μπορούν να χρησιμεύσουν ως νέοι θεραπευτικοί στόχοι. Τα αποτελέσματα της μελέτης δημοσιεύονται στο Journal of Clinical Investigation.

«Βρήκαμε έναν διαφορετικό τρόπο αντιμετώπισης του γλοιώματος μέσα από το πρίσμα της εναλλακτικής συρραφής και ανακαλύψαμε νέους στόχους που δεν έχουν εντοπιστεί προηγουμένως, αλλά είναι σημαντικοί για την κακοήθεια του γλοιώματος», δήλωσε ο Xiao Song, MD, PhD, αναπληρωτής καθηγητής νευρολογίας και κύριος συγγραφέας της μελέτης.

Τα γλοιώματα είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος πρωτοπαθούς όγκου εγκεφάλου σε ενήλικες και προέρχονται από νευρογλοιακά κύτταρα, τα οποία βρίσκονται στο κεντρικό νευρικό σύστημα και υποστηρίζουν γειτονικούς νευρώνες. Τα γλοιώματα είναι ιδιαίτερα ανθεκτικά στις τυπικές θεραπείες, συμπεριλαμβανομένης της ακτινοβολίας και της χημειοθεραπείας, λόγω της γενετικής και επιγενετικής ετερογένειας του όγκου, γεγονός που υπογραμμίζει την ανάγκη εύρεσης νέων θεραπευτικών στόχων.

Προηγούμενη έρευνα από το εργαστήριο Cheng, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Cancer Research, έδειξε ότι ο σημαντικός παράγοντας συρραφής SRSF3 είναι σημαντικά αυξημένος στα γλοιώματα σε σύγκριση με τους φυσιολογικούς εγκεφάλους και ότι η συρραφή RNA που ρυθμίζεται από το SRSF3 προάγει την ανάπτυξη και την εξέλιξη του γλοιώματος επηρεάζοντας πολλαπλές κυτταρικές διεργασίες στα καρκινικά κύτταρα.

Η συρραφή RNA είναι μια διαδικασία που περιλαμβάνει την αφαίρεση ιντρονίων (μη κωδικοποιητικές περιοχές του RNA) και την ένωση εξονίων (κωδικοποιητικές περιοχές) για να σχηματιστεί ένα ώριμο μόριο mRNA που υποστηρίζει την γονιδιακή έκφραση σε ένα κύτταρο.

Στην παρούσα μελέτη, οι επιστήμονες στόχευαν να εντοπίσουν αλλοιώσεις στην εναλλακτική συρραφή σε καρκινικά κύτταρα γλοιώματος, τους μηχανισμούς που διέπουν αυτές τις αλλοιώσεις και να προσδιορίσουν τις δυνατότητές τους ως θεραπευτικοί στόχοι.

Χρησιμοποιώντας υπολογιστικές μεθόδους και τεχνολογίες αλληλούχισης RNA, οι ερευνητές εξέτασαν τις αλλαγές συρραφής σε καρκινικά κύτταρα γλοιώματος από δείγματα ασθενών. Για να επιβεβαιώσουν αυτές τις αλλαγές, χρησιμοποίησαν τεχνολογίες επεξεργασίας γονιδίων CRISPR για να εισαγάγουν διαφορετικές μεταλλάξεις-οδηγούς γλοιώματος σε μοντέλα γλοιώματος που προέρχονται από ανθρώπινα επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα (iPSCs).

Διαπίστωσαν ότι αυτές οι αλλαγές συρραφής ενισχύονται από μια παραλλαγή του υποδοχέα III του επιδερμικού αυξητικού παράγοντα (EGFRIII), ο οποίος είναι γνωστό ότι υπερεκφράζεται σε πολλούς όγκους, συμπεριλαμβανομένων των γλοιωμάτων, και αναστέλλονται από μια μετάλλαξη στο γονίδιο IDH1.

Οι ερευνητές επιβεβαίωσαν τη λειτουργία δύο συμβάντων συρραφής RNA που δημιουργούν διαφορετικές ισομορφές πρωτεΐνης με διαφορετικές αλληλουχίες αμινοξέων.

«Μόνο μία από αυτές τις ισομορφές μπορεί να προάγει την ανάπτυξη του όγκου, σε αντίθεση με την άλλη ισομορφή, η οποία εκφράζεται φυσιολογικά στον φυσιολογικό εγκέφαλο. Οι όγκοι εκμεταλλεύονται αυτόν τον μηχανισμό για να εκφράσουν επιλεκτικά την ισομορφή που προάγει τον όγκο έναντι της φυσιολογικής ισομορφής του εγκεφάλου», δήλωσε ο Song.

Στη συνέχεια, η ομάδα ανέλυσε τις πρωτεΐνες που δεσμεύουν το RNA ανάντη και διαπίστωσε ότι το γονίδιο PTBP1 ρυθμίζει τη συρραφή RNA που προάγει τον όγκο σε κύτταρα γλοιώματος. Χρησιμοποιώντας ένα ορθοτοπικό μοντέλο γλοιώματος σε ανοσοανεπαρκή ποντίκια, οι ερευνητές στόχευσαν το PTBP1 με θεραπεία βασισμένη σε αντινοηματικά ολιγονουκλεοτίδια (ASO), η οποία τελικά κατέστειλε την ανάπτυξη του όγκου.

«Τα δεδομένα μας υπογραμμίζουν τον ρόλο της εναλλακτικής συρραφής RNA στην επίδραση της κακοήθειας και της ετερογένειας του γλοιώματος και τις δυνατότητές της ως θεραπευτική ευπάθεια για τη θεραπεία των γλοιωμάτων ενηλίκων», έγραψαν οι συγγραφείς της μελέτης.

Το επόμενο βήμα για τους ερευνητές είναι να διερευνήσουν τις δυνατότητες στόχευσης του PTBP1 για την πρόκληση μιας αντικαρκινικής ανοσολογικής απόκρισης, δήλωσε ο Song.

«Χρησιμοποιώντας ανάλυση αλληλούχισης RNA μακράς ανάγνωσης, διαπιστώσαμε ότι η στόχευση του PTBP1 σε κύτταρα γλοιώματος έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή πολλαπλών εναλλακτικά συρραφμένων μεταγράφων που απουσιάζουν από τους φυσιολογικούς ιστούς. Επομένως, το επόμενο έργο μας είναι να διαπιστώσουμε εάν αυτή η ισομορφή μπορεί να παράγει ορισμένα αντιγόνα, ώστε το ανοσοποιητικό σύστημα να μπορεί να αναγνωρίσει καλύτερα τον όγκο», δήλωσε ο Song.

Ο Song πρόσθεσε επίσης ότι η ομάδα τους ενδιαφέρεται να αναλύσει τις αλλαγές συρραφής σε μη καρκινικά κύτταρα από ασθενείς με γλοίωμα, όπως τα ανοσοκύτταρα.

«Γνωρίζουμε ήδη ότι η συρραφή είναι πολύ σημαντική για τη ρύθμιση της λειτουργίας στο κύτταρο, επομένως δεν θα πρέπει μόνο να ρυθμίζει την κακοήθεια του όγκου, αλλά μπορεί επίσης να ρυθμίζει τη λειτουργία των ανοσοκυττάρων για να προσδιορίσει εάν μπορούν να σκοτώσουν αποτελεσματικά τον καρκίνο. Έτσι, κάνουμε επίσης κάποιες βιοπληροφορικές αναλύσεις σε ανοσοκύτταρα που έχουν διεισδύσει στον όγκο για να δούμε εάν υπάρχει αλλαγή στη συρραφή αφού ένα ανοσοκύτταρο έχει διεισδύσει στον όγκο».

«Στόχος μας είναι να προσδιορίσουμε τον ρόλο της εναλλακτικής συρραφής στη διαμόρφωση του ανοσοκατασταλτικού μικροπεριβάλλοντος του όγκου και να εντοπίσουμε πιθανούς στόχους για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας των ανοσοθεραπειών στο γλοίωμα», δήλωσε ο Song.