I ricercatori usano il metodo innovatore per schermare le chinasi per l'efficacia della droga di cancro

Negli ultimi anni, una serie potente delle droghe conosciute come gli inibitori della chinasi è stata sviluppata per trattare il cancro ed altre malattie. Gli obiettivi primari di tali droghe includono una famiglia dei recettori tirosina chinasi (RTKs) che sporgono dalle superfici delle cellule come antenne e possono attivare le vie in relazione con il Cancro in virtualmente tutti i tipi di cancri quando segnala le molecole legano con loro.

In un nuovo studio, i ricercatori all'istituto di Biodesign dell'Arizona State University hanno usato un metodo innovatore per schermare una vasta gamma di chinasi per l'efficacia di una droga. Il composto, conosciuto come ibrutinib - un inibitore della chinasi del tyrosoine di Bruton (BTK) in globuli bianchi, in primo luogo è stato approvato da FDA nel 2013 per il trattamento della leucemia.

Facendo uso di una piattaforma specializzata di microarray inventata dal Dott. Joshua LaBaer, la nuova ricerca dimostra che il ibrutinib può anche mirare ad un membro piccolo-studiato della famiglia di RTK, conosciuto come ERBB4, potenzialmente contrastante la serie di eventi che piombo alla progressione ed alla crescita di altri tumori solidi. LaBaer è Direttore dell'istituto di Biodesign e della Virginia G. Piper Center per i sistemi diagnostici personali.

I risultati indicano che il ibrutinib funge da inibitore potente della chinasi per ERBB4, la crescita di limiti in cellule tumorali umane in laboratorio e diminuisce la dimensione di tumore in mouse. La sensibilità di ERBB4 a ibrutinib è simile a quella di BTK, l'obiettivo originale della droga.

Lo studio presenta un metodo di vagliatura novello per la ricerca gli obiettivi nuovi delle droghe quali gli inibitori della chinasi e dimostra l'utilità terapeutica potenziale di un farmaceutico attuale a selettivamente mira a ERBB4, oltre al suo obiettivo originale BTK. (Il dysregulation di BTK è associato con proliferazione incontrollata dei linfociti B che piombo alla leucemia, al linfoma e ad altre malattie.)

“Siamo particolarmente emozionanti perché dimostra che le proteine su queste schiere sono dal punto di vista funzionale attive in un modo che rispecchia la loro attività naturale e ci permette di schermare per le loro risposte alle droghe selettive,„ hanno detto LaBaer. “Questo ora fornisce uno strumento che ci permetterebbe di cercare fuori dai radar-risponditore dell'obiettivo alle droghe o di determinare come le mutazioni acquistate specifiche potrebbero pregiudicare la risposta della droga.„

I risultati della ricerca compaiono nell'edizione online avanzata dell'oncogene del giornale.

Un nuovo tipo di selezione della droga

Per esplorare il comportamento sottile di ERBB4, i ricercatori utilizzano una tecnologia conosciuta come un microarray della proteina, che è una superficie microscopica che video molte proteine differenti, ciascuno in diversi punti. Quindi, tantissime proteine possono essere esaminate simultaneamente. Facendo uso di questo metodo, i ricercatori esplorano le interazioni delle proteine con altre proteine, le loro attività obbligatorie con gli acidi nucleici come DNA e RNA o con i fattori trovati nel sangue, compreso una vasta gamma di agenti patogeni.

Convenzionalmente, stampare le proteine sulle diapositive è stata un trattamento inefficiente e a forte intensità di mano d'opera, perché le proteine sono strutture delicate e tridimensionali, che devono profilatura appena nei giusti modi per essere funzionali. Tuttavia, le proteine sulle schiere convenzionali della proteina sono prodotte tipicamente nei sistemi non umani ed i punti elaborati di depurazione della proteina sono richiesti, che lo rendono difficile tenere col passare del tempo la stalla delle proteine.

Nello studio corrente, una tecnologia rivoluzionaria conosciuta come NAPPA (per la schiera programmabile della proteina dell'acido nucleico) è applicata. Invece di stampa delle proteine depurative sulla diapositiva di microarray, NAPPA in primo luogo stampa il DNA circolare conosciuto come i plasmidi che contengono i codici genetici per le proteine di interesse e poi sintetizza le proteine bersaglio puntuali sul posto aggiungendo l'estratto della cellula umana per folding proteico più naturale. Di conseguenza, la latta di schiera di NAPPA fornisce un sistema altamente funzionale ed efficiente per l'espressione e la selezione della proteina.

“Potete esprimere la proteina funzionale in uno e mezzo ore. Quella è la cosa fresca a questo proposito,„ dice il Dott. Femina Rauf, un autore principale di nuovo studio. “Stiamo usando il sistema umano del lysate per esprimere le proteine, in modo da pensiamo vedere le proteine ben-profilatura e funzionali. Siamo particolarmente emozionanti perché il RTKs è proteine della membrana, che sono ordinariamente provocatorie esprimere ma essere ancora attivo qui.„

Vie cellulari di cancro

le droghe di Cancro-combattimento come gli inibitori della chinasi richiedono le decadi per svilupparsi a costo finanziario enorme, facente la prospettiva delle droghe attuali repurposing (trovando i nuovi obiettivi di interesse), particolarmente attraente.

Le mutazioni in RTKs sono credute per essere una forza motrice nello sviluppo del cancro. Un gruppo di quattro ricevitori importanti, EGFR, ERBB2, ERBB3 e ERBB4, conosciuti come la famiglia del recettore tirosina chinasi di ErbB, è attivato segnalando le molecole conosciute come i fattori di crescita epiteliali. Questi hanno specializzato il gioco delle molecole un ruolo critico nello sviluppo e nella maturazione delle cellule.

I pazienti di cui i tumori contengono le mutazioni del ricevitore di ERBB spesso mostrano la progressione più aggressiva del cancro e soffrono i risultati clinici più difficili. Per questo motivo, i ricevitori della chinasi della tirosina sono di interesse profondo in comunità medica come candidati per le droghe che mirano a vari tipi del cancro.

Mentre EGFR e ERBB2 già stanno sfruttandi come obiettivi terapeutici importanti ed hanno, (con ERBB3), l'esame accurato intensivo ricevuto, piccolo è conosciuto circa il quarto membro della famiglia di RTK: ERBB4. Questo ricevitore è di interesse aumentante, poichè le mutazioni in ERBB4 sono state collegate negli studi recenti al melanoma ed al cancro polmonare e l'espressione alterata di ERBB4 è stata osservata nel cancro al seno, in neuroblastoma, nel tumore del colon e nel non piccolo cancro polmonare delle cellule.

Ulteriormente, ERBB4 può giocare un ruolo in altre malattie compreso la sclerosi laterale amiotrofica come pure i disordini neurodevelopmental quali autismo e la schizofrenia.

“Nessuno ha fatto uno studio sistematico per le droghe per ERBB4. I ricercatori tendono a concentrarsi su EGFR e ERBB2 perché questi sono obiettivi attraenti nel campo del cancro,„ dice Rauf. “I rapporti recenti hanno trovato molte mutazioni in ERBB4, particolarmente nel cancro polmonare e nel melanoma, suggerire questo ricevitore può svolgere un ruolo importante nell'oncogenesi o lo sviluppo di cancro,„ dice.

ERBB4, come i sui colleghi membri della famiglia del ricevitore della chinasi, è una proteina della membrana, con la sua componente del ricevitore che sporge dalla superficie delle cellule per catturare le molecole di segnalazione nell'ambiente extracellulare, mentre la parte intracellulare di ERBB4 contiene un segmento chiamato dominio della chinasi come pure residui di tirosina, un amminoacido.

Nel segnalare le molecole legano con il ricevitore extracellulare ERBB4, il suo dominio della chinasi dentro della cella aggiunge i fosfati sui residui della tirosina, avvianti una reazione a catena degli eventi di segnalazione. Il trattamento è conosciuto come fosforilazione della proteina e svolge un ruolo cruciale negli eventi cellulari innumerevoli compreso la progressione e la proliferazione del cancro e questo studio ha scoperto che il ibrutinib può bloccare questo trattamento inibendo la funzione della chinasi di ERBB4.

Bugne del Cancro

Lo studio ha vincolato 108 chinasi proteiche differenti e 30 non chinasi sul NAPPA fanno scorrere, compreso ERBB4 e l'altro RTKs. Quando la schiera è stata esposta a ibrutinib, la droga limita molto attentamente con due proteine specifiche. Il primo è BTK, la proteina che obbligatoria la droga originalmente è stata destinata per mirare a. Sorprendente, il ibrutinib egualmente limita ERBB4, con simile affinità.

Un paio delle prove in vitro è stato usato per confermare l'attività di ibrutinib su ERBB4. I risultati di studio dimostrano, per la prima volta, la potenza di NAPPA come piattaforma imparziale della droga selezione. Stabilendo il ibrutinib come droga del candidato per mirare a ERBB4, il punto seguente era di provarla nelle impostazioni biologiche reali, in primo luogo nelle linee cellulari che overexpressing ERBB4 e definitivo in mouse.

In una serie di linee cellulari, il ibrutinib ha bloccato la proliferazione. Altre celle, tuttavia, video la resistenza alla droga. Da RNA d'esecuzione che ordina, il gruppo ferreted fuori i reticoli di espressione genica connessi con la resistenza.

I risultati hanno indicato che le celle che esprimono gli alti livelli di WNT5A, un attivatore della via di Wnt ed i bassi livelli di DKK1, un inibitore della via di Wnt, erano resistenti alla droga d'inibizione. Al contrario, WNT5A bassi ed i livelli elevati di espressione DKK1 sono stati associati con la sensibilità delle cellule a ibrutinib ed hanno diminuito la crescita delle cellule, una volta esposti alla droga. Questi risultati sono in conformità con gli studi su grande scala recenti, che forniscono le bugne allettanti che una funzione di WNT5A, un oncogene conosciuto, è confer alla resistenza a determinate droghe.

Quando a celle ibrutinib sensibili che esprimono gli alti livelli di ERBB4 sono state trasferite ai mouse, il ibrutinib è stato indicato per restringere la dimensione dei tumori, dimostrante un forte potenziale della droga nel trattamento dei cancri di ERBB4-related.

I risultati sono particolarmente apprezzati, poichè una serie di test clinici in corso sono in corso facendo uso di ibrutinib trattare i tumori solidi. La sovraespressione di ERBB4 è stata notata in una serie di malattie, compreso cancro al seno triplo-negativo e cancro ovarico. La scoperta di un'impronta della resistenza del ibrutinib aiuterà i clinici ad interpretare i loro risultati del trattamento ed a valutare quando il ibrutinib è più probabile da riuscire. L'uso di ibrutinib, forse insieme con altre droghe che mirano alle vie della resistenza delle cellule, può aprire la strada per un nuovo arsenale dei trattamenti del cancro.