Les chercheurs emploient la méthode novatrice pour examiner des kinases pour l'efficacité du médicament contre le cancer

Ces dernières années, une suite puissante des médicaments connus sous le nom d'inhibiteurs de kinase ont été développées pour traiter le cancer et d'autres maladies. Les objectifs primaires de tels médicaments comprennent une famille des récepteurs tyrosine kinase (RTKs) qui dépassent des surfaces de cellules comme des antennes et peuvent activer des voies liées au cancer dans pratiquement tous les types de cancer en signalant des molécules grippent avec elles.

Dans une étude neuve, les chercheurs à l'institut de Biodesign de l'université de l'Etat d'Arizona avaient l'habitude une méthode novatrice pour examiner une large gamme de kinases pour l'efficacité d'un médicament. Le composé, connu sous le nom d'ibrutinib - un inhibiteur de la kinase du tyrosoine de Bruton (BTK) en globules blancs, a été reconnu la première fois par la FDA en 2013 pour la demande de règlement de la leucémie.

Utilisant une plate-forme sophistiquée de puce ADN inventée par M. Joshua LaBaer, la recherche neuve explique que l'ibrutinib peut également viser un membre petit-étudié de la famille de RTK, connu sous le nom d'ERBB4, contrecarrant potentiellement la séquence d'opérations menant à l'étape progressive et à l'accroissement d'autres tumeurs solides. LaBaer est directeur de l'institut et de la Virginie G. Piper Center de Biodesign pour la diagnose personnalisée.

Les résultats prouvent que l'ibrutinib agit en tant qu'inhibiteur efficace de kinase pour ERBB4, accroissement de limites en cellules cancéreuses humaines dans le laboratoire, et réduit la taille de la tumeur chez les souris. La sensibilité d'ERBB4 à l'ibrutinib est assimilée à celle de BTK, l'objectif originel du médicament.

L'étude présente une méthode de dépistage nouvelle pour rechercher les objectifs neufs des médicaments tels que des inhibiteurs de kinase et explique l'installation thérapeutique potentielle d'un pharmaceutique existant à sélecteur visent ERBB4, en plus de son objectif originel BTK. (Le dysregulation de BTK est associé à la prolifération excessive des cellules de B menant à la leucémie, au lymphome et à d'autres maladies.)

« Nous sommes en particulier excités parce qu'il explique que les protéines sur ces choix sont fonctionellement en activité en quelque sorte qui réfléchit leur activité naturelle et nous permet d'examiner pour leurs réactions aux médicaments sélecteurs, » ont dit LaBaer. « Ceci fournit maintenant un outil qui nous permettrait de rechercher hors des répondeurs d'objectif aux médicaments ou de déterminer comment les mutations acquises par détail pourraient affecter la réaction au traitement. »

Les découvertes de recherches apparaissent dans l'édition en ligne avancée de l'Oncogene de tourillon.

Un examen critique neuf de type de traitement

Afin d'explorer le comportement subtile d'ERBB4, les chercheurs emploient une technologie connue sous le nom de puce ADN de protéine, qui est une surface microscopique manifestant beaucoup de différentes protéines, chacun dans différents points. Ainsi, un grand nombre de protéines peuvent être simultanément examinées. Suivre cette méthode, les chercheurs explorent les interactions des protéines avec d'autres protéines, leurs activités obligatoires avec des acides nucléiques comme l'ADN et l'ARN ou avec des facteurs trouvés dans le sang, y compris une large gamme d'agents pathogènes.

Conventionnel, estamper des protéines sur des guides a été un procédé inefficace et à forte intensité de main d'oeuvre, parce que les protéines sont des structures fragiles et en trois dimensions, qui doivent se plier juste des bonnes voies afin d'être fonctionnelles. Cependant, des protéines sur des choix conventionnels de protéine sont type produites dans les systèmes non-humains, et des opérations élaborées de purification de protéine sont exigées, qui le rendent difficile de maintenir la niche de protéines au fil du temps.

Dans l'étude actuelle, une technologie révolutionnaire connue sous le nom de NAPPA (pour le choix programmable de protéine d'acide nucléique) est appliquée. Au lieu d'estamper les protéines épurées sur le guide de puce ADN, NAPPA d'abord estampe l'ADN circulaire connu sous le nom de plasmides qui contiennent codes génétiques pour des protéines d'intérêt et synthétise ensuite les protéines cibles "juste à temps" sur place en ajoutant l'extrait de cellule humaine pour un repliement des protéines plus naturel. Par conséquent, la boîte de choix de NAPPA fournit un système hautement fonctionnel et efficace pour l'expression de la protéine et l'examen critique.

« Vous pouvez exprimer la protéine fonctionnelle dans un délai de 1 1/2 heures. C'est la chose fraîche à son sujet, » dit M. Femina Rauf, un auteur important de l'étude neuve. « Nous employons le système humain de lysate pour exprimer les protéines, ainsi nous comptons voir les protéines bien-pliées et fonctionnelles. Nous sommes particulièrement excités parce que le RTKs sont des protéines de membrane, qui sont normalement provocantes pour exprimer mais être encore en activité ici. »

Voies cellulaires de cancer

les médicaments de Cancer-combat comme des inhibiteurs de kinase prennent des décennies pour se développer à l'énorme coût financier, effectuant l'espérance des médicaments existants repurposing (en trouvant les objectifs neufs d'intérêt), particulièrement attrayante.

On pense que des mutations dans RTKs sont une force d'entraînement à l'étude le développement du cancer. Un groupe de quatre récepteurs importants, EGFR, ERBB2, ERBB3 et ERBB4, connus sous le nom de famille de récepteur tyrosine kinase d'ErbB, sont activés en signalant des molécules connues sous le nom de facteurs de croissance épithéliaux. Ces molécules spécialisées jouent un rôle critique dans le développement et la maturation des cellules.

Les patients dont les tumeurs contiennent des mutations de récepteur d'ERBB souvent montrent une étape progressive plus agressive de cancer et souffrent des résultats cliniques plus faibles. Pour cette raison, les récepteurs tyrosine kinase sont d'intérêt profond pour le corps médical comme candidats pour des médicaments visant un grand choix de types de cancer.

Tandis qu'EGFR et ERBB2 déjà sont exploités en tant qu'objectifs thérapeutiques importants, et ont, (avec ERBB3), l'examen minutieux intensif reçu, peu est connu au sujet du quatrième membre de la famille de RTK : ERBB4. Ce récepteur est d'intérêt croissant, car des mutations dans ERBB4 ont été jointes dans les études récentes au cancer de mélanome et de poumon, et on a observé l'expression modifiée d'ERBB4 dans le cancer du sein, le neuroblastome, le cancer du côlon, et le non-petit cancer de poumon de cellules.

Supplémentaire, ERBB4 peut jouer un rôle dans d'autres maladies comprenant la sclérose latérale amyotrophique, ainsi que des troubles neurodevelopmental tels que l'autisme et la schizophrénie.

« Personne n'a fait une étude systématique pour des médicaments pour ERBB4. Les chercheurs tendent à se concentrer sur EGFR et ERBB2 parce que ce sont les objectifs attrayants dans le domaine de cancer, » dit Rauf. « Les états récents ont trouvé beaucoup de mutations dans ERBB4, particulièrement dans le cancer de poumon et dans le mélanome, la proposition de ce récepteur peut jouer un rôle majeur dans l'oncogénèse ou le développement du cancer, » il dit.

ERBB4, comme ses membres de la famille semblables de récepteur de kinase, est une protéine de membrane, avec sa composante de récepteur dépassant hors de la surface de cellules pour recueillir des molécules de signalisation dans le milieu extracellulaire, alors que la partie intracellulaire d'ERBB4 contient un domaine appelé de kinase de segment ainsi que des résidus de tyrosine, un acide aminé.

En signalant les molécules grippent avec le récepteur ERBB4 extracellulaire, son domaine de kinase à l'intérieur de la cellule ajoute des phosphates sur des résidus tyrosine, déclenchant une réaction en chaîne des événements de signalisation. Le procédé est connu comme phosphorylation de protéine et joue un rôle essentiel dans des événements cellulaires innombrables comprenant l'étape progressive et la prolifération de cancer, et cette étude a découvert que l'ibrutinib peut bloquer ce procédé en empêchant le fonctionnement de kinase d'ERBB4.

Indices de cancer

L'étude a immobilisé 108 protéines kinase différentes et 30 non-kinases sur le NAPPA glissent, y compris ERBB4 et tout autre RTKs. Quand le choix a été exposé à l'ibrutinib, le médicament bondissent attentivement avec deux protéines spécifiques. Le premier est BTK, la protéine obligatoire que le médicament a été initialement conçu pour viser. Étonnant, l'ibrutinib bondissent également ERBB4, avec l'affinité assimilée.

Une paire de tests in vitro a été employée pour confirmer l'activité de l'ibrutinib sur ERBB4. Les résultats d'étude expliquent, pour la première fois, le pouvoir de NAPPA comme plate-forme impartiale de dépistage des drogues. Après avoir déterminé l'ibrutinib comme médicament de candidat pour viser ERBB4, la prochaine opération était de le vérifier dans les réglages biologiques réels, d'abord dans les lignées cellulaires overexpressing ERBB4 et finalement chez les souris.

Dans un certain nombre de lignées cellulaires, l'ibrutinib a bloqué la prolifération. D'autres cellules, cependant, ont manifesté la résistance au médicament. Par l'ARN exécutant ordonnançant, le groupe ferreted à l'extérieur des configurations d'expression du gène liées à la résistance.

Les résultats ont prouvé que les cellules exprimant des hauts niveaux de WNT5A, un activateur de la voie de Wnt, et les concentrations faibles de DKK1, un inhibiteur de la voie de Wnt, étaient résistantes au médicament kinase-inhibant. En revanche, WNT5A inférieurs et niveaux d'expression DKK1 élevés ont été associés à la sensibilité de cellules à l'ibrutinib et à la croissance des cellules réduite, une fois exposés au médicament. Ces résultats sont en conformité avec les études de grande puissance récentes, qui fournissent tenter les indices qui un fonctionnement de WNT5A, un oncogene connu, est de s'entretenir résistance à certains médicaments.

Quand des cellules ibrutinib-sensibles exprimant des hauts niveaux d'ERBB4 ont été transférées aux souris, l'ibrutinib a été montré pour rétrécir la taille des tumeurs, expliquant un potentiel intense du médicament en traitant des cancers d'ERBB4-related.

Les découvertes sont particulièrement précieuses, car un certain nombre de tests cliniques actuels sont en cours utilisant l'ibrutinib pour traiter des tumeurs solides. L'Overexpression d'ERBB4 a été noté dans un certain nombre de maladies, y compris le cancer du sein triple-négatif et le cancer ovarien. La découverte d'une signature de résistance d'ibrutinib aidera des cliniciens à interpréter leurs résultats de demande de règlement et à évaluer quand l'ibrutinib est le plus susceptible d'être couronné de succès. L'utilisation de l'ibrutinib, peut-être conjointement avec d'autres médicaments visant des voies de résistance de cellules, peut préparer le terrain pour un arsenal neuf des traitements contre le cancer.