Раздел медицины:
Онкология

Таргетная терапия при апоптозе в лейкозогенезе

740 0
Таргетная терапия при апоптозе в основном направлена против протеинов, снижающих уровень апоптоза.

Основные группы препаратов и механизм их действия представлены ниже.

Препараты, регулирующие экспрессию гена BCL2

Некоторые синтетические ретиноиды снижают уровень BCL-2 или BCL-XL, мРНК в лейкозных клетках, вызывая повышение проапоптотического эффекта. Препараты — ингибиторы гистондеацетилазы (HDACis), хроматин-модифицирующего фермента — также снижают экспрессию BCL2, BCL-X или MCL1 на уровне транскрипции в лейкозных клетках некоторых линий. Препараты модуляторы пероксим-пролиферативного рецептора у (PPARy) также редуцируют экспрессию BCL2 или других антиапоптотических генов семейства BCL2 в лейкозных клетках.

Ниже представлена схема перехода от защиты клеток к апоптозу.

leyk_10.jpg
Рис. 10. Модель опосредованной TR3 конверсии от защиты клеток к апоптозу: BCL-2 может находиться в двух конформационных состояниях, а именно в антиапоптотическом состоянии с закрытым ВН3 доменом и проапоптотическом состоянии с незащищенным ВН3 доменом. Проапоптотическая форма может или активировать проапоптотические протеины Вак и Вах, или инактивировать антиапоптотические протеины, такие как Bcl-XL

Препараты, вызывающие деградацию мРНК гена BCL2

Миссенс-олигодеоксинуклеотиды (ODNs), имеющие мишенью мРНК, находятся в стадии клинических исследований и применяются для лечения рефрактерных или рецидивирующих форм хронического лимфолейкоза, острый миелоидный лейкоз (ОМЛ) и миеломы.

Эти малые молекулы состоят из резистентных к нуклеазам фосфоротианатов, которые вызывают опосредованную РНК-нуклеазой деградацию мРНК гена BCL2. Препарат натрий облимерсен, применяемый совместно с цитотоксической химиотерапией, обладает хемосенсибилизирующей способностью в отношении Bcl-2, а также выраженной биоактивностью против В-клеточных новообразований и ОМЛ.

Протеин Bcl-2 распадается медленно (12-36 ч), поэтому необходима длительная супрессия аккумуляции мРНК. Представляет интерес тот факт, что сочетанное действие ODNs и цитозин-фосфодиэфир-гуанина снижают экспрессию BCL2 и вызывают апоптоз в опухолевых клетках по миссенс-независимому механизму.

Препараты, связывающие протеины Bcl-2

Ингибиторы малых молекул, напрямую связывающие Bcl-2 или сходные с ними антиапоптотические протеины, имеют значение в терапии опухолей. Наиболее широко применяемым из них является госсипол, который способен связывать и ингибировать Bcl-2. Госсипол связывает гидрофобный пакет, находящийся на поверхности семейства протеинов Bcl-2. Этот связываемый пакет является регуляторным сайтом и эндогенным антогонистом Bcl-2 и относится к антиапоптотическим белкам.

К другим химическим ингибиторам Bcl-2, Bcl-XL и Mcl-1 относятся: дериваты хромена; дериваты тиазолидина и дериваты бензен сульфонила; аналоги антимицина; эпигаллекатехины и флавоноиды (натуральные продукты черного и зеленого чая); синтетические ингибиторы малых молекул, синтетические ингибиторы протеинов семейства Bcl-2 и другие препараты.

Препараты, активизирующие эндогенные антагонисты Bcl-2

Одним из вариантов терапии, относящейся к проблеме патологической суперэкспрессии Bcl-2 в опухолевых клетках, является экспрессия или активация эндогенных белков, которые связывают или нейтрализуют цитопротективное действие Bcl-2.

Например, член ретиноидно/стероидного семейства ядерных рецепторов TR3 переносится из ядра в цитозол в ответ на различные стимулы клеточной смерти. В цитозоле TR3 связывается с регуляторным доменом белка Bcl-2, что приводит к накоплению TR3 в митохондриях.

TR3 вызывает глубокие конформационные изменения Bcl-2, с помощью ВН3 превращая Bcl-2 из защитника в киллера. ВН3 домен Bcl-2 связывает члены проапоптотического семейства Bcl-2 Bax и Bak, а также антиапоптотические белки семейства Bcl-2, вероятно, активируя проапоптотическое и инактивируя антиапоптотическое воздействие.

Другой член этого семейства, 3CI-AHPC продемонстрировал активность против культуры клеток острого миелоидного лейкоза, в частности, против клеток линии ОМЛ, устойчивой к ретиноидам. Препарат вызывает фосфорилирование TR3, превращая в дальнейшем Bcl-2 из защитника в киллера, лишая опухолевые клетки преимущества в пролиферации.

Антиапоптотические белки семейства Bcl-2 вступают во взаимодействие с эндогенными протеинами, содержащими домен ВН3, в частности, с белками, содержащими только ВН3 домен (ВОР-белками). Обычно эти белки действуют сходно с цитотоксическими препаратами, включая апоптоз, т.е. являются синергистами цитостатиков. Однако алкилирующие препараты вызывают гибель клеток в большей степени путем некроза, чем апоптоза, независимо от белков Bcl-2 семейства.

Лиганды семейства ФНО и антитела против рецепторов

Данные о том, что фактор некроза опухоли (ФНО) уничтожает опухолевые, но не здоровые клетки, породило надежду, что цитокины можно применять для лечения опухолей. Однако провоспалительное действие ФНО препятствует их систематическому применению. Недостаточно данных о передаче ФНО сигналов внутри клетки, что тоже затрудняет разработку терапевтической стратегии. В целом цитокины семейства фактора некроза опухоли более контролируют пути апоптоза, нежели сам апоптоз.

Связывание факторы некроза опухоли с его клеточным рецептором, TNFR1, включает два параллельных сигнальных пути. Эти пути разделяются на адаптерном белке, ассоциированном с рецептором ФНО доменом смерти (TRADD). Результатом этого пути является активация протеаз семейства каспаз, включающих апоптоз.

Другой параллельный путь включает активацию нуклеарного фактора kВ (NF-kB) семейства транскрипционных факторов. NF-kB влияет на экспрессию многих таргетных генов, вовлеченных в иммунную регуляцию, а также генов, подавляющих апоптоз. В результате этот NF-kB путь нивелирует каспазный путь, дополнительно вызывая побочный воспалительный эффект.

Fas-лиганд семейства цитокинов ФНО (FasL) и относящийся к ФНО вызывающий апоптоз лиганд (TRAIL) включают активацию каспазного пути без сопутствующей индукции NF-kB. Эти лиганды смерти экспрессируются на цитолитических Т-клетках, натуральных киллерах и других типах иммунных клеток, используются для эрадикации инфицированных вирусом и трансформированных клеток.

Имеются данные, что FasL и TRAIL играют значительную роль в супрессии опухоли путем механизма клеточного иммунитета. FasL необходим для обусловленного цитолитическими лимфоцитами уничтожения некоторых типов опухолевых клеток, а TRAIL имеет важное значение для обусловленной натуральными киллерами супрессии опухолевого роста.

Однако применение фактора некроза опухоли вызывает высокую токсичность; агонистические антитела, которые включают Fas, гепатотоксичны. В то же время TRAIL и агонистические антитела, которые связывают рецепторы TRAIL, обладают хорошей переносимостью и малой токсичностью, а также значительной противоопухолевой активностью и синергизмом с химиотерапией.

Путь двойной активации апоптоза предоставлен на рис.11.

leyk_11.jpg
Рис. 11. Двойной путь активации апоптоза посредством ФНО. Рецептор ФНО1 (так же как DR3 и DR6) восстанавливает рецептор фактора некроза ткани, ассоциированный с доменом смерти (TRADD), обуславливая взаимодействие со вторым путем апоптоза. TRADD связывает FADD, соединяясь с путем активации каспаз, и связываясь с Rip и traf2, соединяет путь, опосредованный NF-кВ

Внутриклеточные модификаторы внешнего пути — мишени для таргетной терапии

Важными модуляторами чувствительности к рецепторам смерти семейства фактора некроза опухоли являются транскрипционный фактор семейства NF-kB и FLICE — ингибитор белка FLIP, DED-содержащий белок, который связывает протеазы внешнего пути — прокаспазы 8 и 10.

Оба этих белка привлекли внимание из-за повышения ими чувствительности опухолевых клеток к цитокинам семейства ФНО. Аномальное повышение NF-kB наблюдается во многих лимфоидных опухолях; установлено влияние NF-kB на супрессию индуцируемого ФНО апоптоза и некоторые антиапоптотические гены путем прямого воздействия на транскрипцию белков семейства Rel (клеточный партнер вирусно трансформированного гена), включая гены, кодирующие c-FLIP, ингибитор апоптоза белок-2 (cIAP2), Bcl-XL и Bfl1. Представляет интерес, что активация NF-kB вызывает повышение чувствительности опухолевых клеток к фактору некроза опухоли и другим подобным цитокинам.


Идентифицированы многие антагонисты внешнего пути апоптоза, включая некоторые DED-cодержащие белки, отвечающие за связывание адаптерных белков или прокаспаз, что нарушает сигнальный путь рецептора смерти семейства ФНО.

Кроме того, FLIP привлекает внимание в связи с его ролью в создании резистентности к Fas и TRAIL в клетках опухоли, включая клетки Рид-Штернберга при лимфогранулематозе, EBV+ лимфоме Беркитта, ассоциированных с герпес-вирусом человека HHV8 B-клеточных лимфом и других типах неходжкинских лимфом. c-FLIP весьма схож с прокаспазами 8 и 10, содержит тандем DED, дополненный псевдокаспазным доменом со сниженной энзиматической активностью.

Две изоформы c-FLIP продуцируются единым геном: длинная форма (FLIP-L) с тандемным доменом DED, и короткая форма (FLIP-S), содежащая только один DED-домен. FLIP-S исключительно антиапоптотик, в то время как FLIP-L может быть как проапоптотиком, так и антиапоптотиком, в зависимости от уровня его экспрессии относительно прокаспаз 8 и 10. Белок FLIP образует комплекс с прокаспазами 8 и 10, предотвращая их эффективную активацию, а также связывает адаптерный протеин для восстановления комплекса с рецептором смерти.

Сверхэкспрессия FLIP наблюдается при различных В-клеточных опухолях и при остром миелоидном лейкозе. Препараты для супрессии FLIP вызывают протеосомо-зависимую деструкцию FLIP и повышение чувствительности опухолевых клеток к апоптозу под действием ФНО, Fas и TRAIL. Дополнительные возможности супрессии FLIP включают ингибиторы пути NF-kB и ингибиторы гистондеацетилазы.

Пути конвергенции

Внутренний и внешний пути апоптоза сходятся на включении эффекторных каспаз. Эффекторные каспазы являются мишенью супрессии эндогенного семейства антиапоптотических белков — протеинов-ингибиторов апоптоза (IAPs).

IAPs содержат одну или более копий домена, называемого бакуловиральным повтором IAP (BIR). BIRs иногда сочетаются с другим доменом, включающим заинтересованный новый ген (RING) и убиквотно-конъюгированный ферментный домен. Геном человека кодирует 8 членов семейства IAP: Х-связанный ингибитор апоптоза (XIAP), cIAP1, cIAP2, Naip, Survivin, ML-IAP, ILP2 и Apollon.

Патологическая суперэкспрессия IAPs отмечена при лейкозах. Функциональное участие IAP в депрессии апоптоза при лейкозах доказано применением антисмысловых нуклеотидов; отмечена экспрессия SURVIVAN, XIAP при индукции апоптоза вследствие применения противоопухолевых препаратов. Специфические сегменты белков семейства IAP связывают некоторые каспазы, нарушая их взаимодействие и индуцируя апоптоз.

Антагонисты белков семейства IAP

Имеется в виду применение методов дерепрессии ферментов, при которых XIAP-обусловленная супрессия каспазы-3 вызывается химическими компонентами. Были идентифицированы два класса антагонистов XIAP: ди-три-фенилмочевина и дериваты бензенсульфонамидов, мишенями для которых является второй BIR (BIR2) домен, освобождающий каспазу-3.

Фенилмочевина проявляет широкий спектр апоптоз-индуцирующей активности против первичных лейкозов без особой токсичности в отношении нормальных клеток. Эти компоненты вызывают апоптоз по Bcl-2/Bcl-XL независимому пути, в связи с чем их можно успешно применять для лечения химиорефрактерных опухолей и лейкозов.

Эндогенные белки — второй митохондриальный дериват активатор каспаз (SMAC) и OMI (HtrA2) связывают и супрессируют IAPs, освобождая каспазы. 4-мерный пептид, соответствующий N-терминалу зрелого белка SMAC, способен связывать IAPs и блокировать его ассоциацию с каспазами.

При проникновении пенетрирующих мембрану белков подобно SMAC, OMI и др. вызывается супрессия роста и апоптоз клеток опухоли. Эти данные показывают, что препараты с действием, мимикрирующим эффект IAP-связывающих белков, потенциально могут применяться, как и другие препараты, в лечении опухолей.

Эндогенные антагонисты IAPs предоставлены на рис.12.

leyk_12.jpg
Рис. 12. Эндогенные антагонисты ингибиторов апоптоза. Представлены известные антагонисты ингибиторов апоптоза. ARTS, SMAC и OMI обычно находятся в митохондриях. Мишенью этих эндогенных антагонистов являются только отдельные члены семейства ингибиторов апоптоза

Помимо SMAC и OMI, описаны и другие эндогенные антагонисты IAPs: ARTS. Х-связанный ингибитор протеинассоциированный фактор апоптоза1 (XAF1), нейтрофинный взаимодействующий с рецептором гомолог антигена меланомы (NRACE).

Точные детали взаимодействия этих белков с мишенями IAPs неизвестны, однако это может вызвать разработку стратегии для применения антагонистов малых молекул, действующих по отличающемуся от действия SMAC механизму. Разрабатываются и другие стратегии для нейтрализации активности IAPs.

Например, фосфорилирование сурвивина важно для деления клеток и супрессии апоптоза. За этот процесс ответственны некоторые циклин-зависимые киназы. В настоящее время изучается эффективность применения компонентов (в частности флавопиридола) для ингибирования членов второго семейства циклин-зависимых киназ.

Препараты, ингибирующие экспрессию генов семейства IAP

Изучается эффективность снижения экспрессии генов семейства IAP при применении антисмысловых препаратов. Антисмысловые ODNs, мишенью для которых является мРНК SURVIVAN, рекомендованы для применения в клинике. Их применение интересно еще и потому, что механизм, по которому белок SURVIVAN блокирует каспазы, отличается от действия других IAPs. Основанные на фосфороцианатах антисмысловые ODNs, направленные против XIAP, тоже применяются в клинических исследованиях.

Однако при изучении связи апоптоза и онкогенеза выявлена взаимосвязь между высокой степенью апоптоза в опухолях с высокой степенью их злокачественности и неблагоприятным прогнозом. Такие опухоли обладают высоким пролиферативным потенциалом, который зависит не только от степени клеточной пролиферации, но и от скорости гибели клеток.

Поэтому рост опухоли обусловлен дисбалансом между образованием клеток и их гибелью с тенденцией повышения пролиферации к гибели клеток. В последнее время получены данные, что апоптотические клетки могут стимулировать проопухолевые свойства макрофагов. При захвате апоптотических клеток макрофагами продуцируются факторы роста и антиапоптотические факторы типа сосудисто-эндотелиального ростового фактора, восстанавливающие эндотелиальные клетки.

Антивоспалительные и иммуносупрессивные фенотипы тумор-активирующих макрофагов (ТАМ) способны запустить выработку противовоспалительных факторов, таких как IL-10, TGF-pi и лактоферрин, которые продуцируются или апоптотическими клетками опухоли, или как аутокринный или паракринный ответ ТАМ при взаимодействии с апоптотическими опухолевыми клетками.

Хотя макрофаги способны проявлять цитостатическую и цитотоксическую активность, включая активность противоопухолевую, активированные ТАМ известны своей протуморозной активностью более чем антитуморозной функцией. Дополнительная онкогенная активность ТАМ, такая как ремоделирование матрикса и метастазирование, говорят в пользу связи онкогенеза и апоптоза.

Таким образом, апоптоз может представлять первичный онкогенный ответ на уровне развивающейся популяции опухолевых клеток, поскольку мутации онкогенов способны активировать программу апоптоза; в последующем ТАМ способны запускать программу роста и снижать процесс гибели опухолевых клеток. Наличие ТАМ и их повышенное количество в различных опухолях коррелирует с неблагоприятным прогнозом.

С другой стороны, превышение степени апоптоза выше критического уровня может вызвать супрессию врожденного и адаптированного иммунного ответа к апоптотическим клеточным антигенам. Апоптотические клетки могут супрессировать антитуморозную цитотоксичность, переводя макрофагальный ответ с антитуморозного в протуморозный.

Таким образом, апоптотические клетки обладают противовоспалительными, трофическими, толерогенными и иммунносупрессивными свойствами. В норме повышенный апоптоз может разрушать поддержание дисрегуляции роста опухолевых клеток, поскольку антитуморозный ответ ингибируется апоптотическими программами напрямую продуктами апоптотических клеток или непрямым путем посредством активации макрофагов, с которыми взаимодействуют апоптотические клетки.

Е.В. Зуховицкая, А.Т. Фиясь
Похожие статьи
показать еще
 
Категории