Os pesquisadores usam o método inovativo para seleccionar quinase para a eficácia de droga de cancro

Nos últimos anos, uma série poderosa das drogas conhecidas como inibidores da quinase foi desenvolvida para tratar o cancro e as outras doenças. Os alvos preliminares de tais drogas incluem uma família das quinase da tirosina do receptor (RTKs) que se projectam das superfícies da pilha como antenas e se podem activar caminhos cancro-relacionados em virtualmente todos os tipos de cancro ao sinalizar moléculas ligam com elas.

Em um estudo novo, os pesquisadores no instituto do Biodesign da universidade estadual do Arizona usaram um método inovativo para seleccionar uma escala larga das quinase para a eficácia de uma droga. O composto, conhecido como o ibrutinib - um inibidor da quinase do tyrosoine de Bruton (BTK) nos glóbulos brancos, foi aprovado primeiramente pelo FDA em 2013 para o tratamento da leucemia.

Usando uma plataforma sofisticada do microarray inventada pelo Dr. Joshua LaBaer, a pesquisa nova demonstra que o ibrutinib pode igualmente visar um membro pequeno-estudado da família de RTK, conhecido como ERBB4, estragando potencial a seqüência de eventos que conduzem à progressão e ao crescimento de outros tumores contínuos. LaBaer é director do instituto de Biodesign e da Virgínia G. Gaiteiro Centro para diagnósticos personalizados.

Os resultados mostram que o ibrutinib actua como um inibidor poderoso da quinase para ERBB4, crescimento dos limites em células cancerosas humanas no laboratório, e reduz o tamanho de tumor nos ratos. A sensibilidade de ERBB4 ao ibrutinib é similar àquela de BTK, o alvo original da droga.

O estudo apresenta um método de selecção novo para procurarar por alvos novos das drogas tais como inibidores da quinase e demonstra o serviço público terapêutico potencial de um farmacêutico existente a selectivamente visa ERBB4, além do que seu alvo original BTK. (O dysregulation de BTK é associado com a proliferação descontrolada das pilhas de B que conduzem à leucemia, ao linfoma e às outras doenças.)

“Nós somos particularmente entusiasmado porque demonstra que as proteínas nestas disposições são funcional activas de um modo que reflecte sua actividade natural e nos permite de seleccionar para suas respostas às drogas selectivas,” disseram LaBaer. “Isto fornece agora uma ferramenta que nos permita de procurar fora dos que respondes do alvo às drogas ou de determinar como as mutações adquiridas específico puderam afectar a resposta da droga.”

Os resultados da pesquisa aparecem na edição em linha avançada do Oncogene do jornal.

Um novo tipo de selecção da droga

A fim explorar o comportamento subtil de ERBB4, os pesquisadores usam uma tecnologia conhecida como um microarray da proteína, que seja uma superfície microscópica que indica muitas proteínas diferentes, cada um em pontos individuais. Assim, um grande número proteínas podem simultaneamente ser examinadas. Usando este método, os pesquisadores exploram as interacções das proteínas com outras proteínas, suas actividades obrigatórias com ácidos nucleicos como o ADN e o RNA ou com os factores encontrados no sangue, incluindo uma escala larga dos micróbios patogénicos.

Convencionalmente, imprimir proteínas em corrediças foi um processo incapaz, trabalho-intensivo, porque as proteínas são as estruturas delicadas, tridimensionais, que devem se dobrar apenas nas maneiras direitas a fim ser funcionais. Contudo, as proteínas em disposições convencionais da proteína são produzidas tipicamente em sistemas não-humanos, e as etapas elaboradas da purificação da proteína são exigidas, que fazem difícil manter ao longo do tempo o estábulo das proteínas.

No estudo actual, uma tecnologia revolucionária conhecida como NAPPA (para a disposição programável da proteína do ácido nucleico) é aplicada. Em vez de imprimir as proteínas refinadas na corrediça do microarray, NAPPA primeiramente imprime o ADN circular conhecido como os plasmídeo que contêm códigos genéticos para proteínas do interesse e sintetiza então o apenas-em-tempo das proteínas do alvo na hora adicionando o extracto da pilha humana para uma dobradura de proteína mais natural. Conseqüentemente, a lata da disposição de NAPPA fornece um sistema altamente funcional e eficiente para a expressão e a selecção da proteína.

“Você pode expressar a proteína funcional dentro de uma e umas meia hora. Aquela é a coisa fresca sobre ele,” diz o Dr. Femina Rauf, um autor principal do estudo novo. “Nós estamos usando o sistema humano do lysate para expressar as proteínas, assim que nós esperamos ver proteínas bem-dobradas, funcionais. Nós somos especialmente entusiasmado porque o RTKs é as proteínas da membrana, que são ordinariamente desafiantes expressar mas para ser ainda activo aqui.”

Caminhos celulares do cancro

as drogas Cancro-de combate como inibidores da quinase tomam décadas para tornar-se a custo financeiro enorme, fazendo a perspectiva de drogas existentes repurposing (encontrando alvos novos do interesse), particularmente atractiva.

As mutações em RTKs são acreditadas para ser uma força motriz na revelação do cancro. Um grupo de quatro receptors importantes, EGFR, ERBB2, ERBB3 e ERBB4, conhecidos como a família da quinase da tirosina do receptor de ErbB, é activado sinalizando as moléculas conhecidas como factores de crescimento epiteliais. Estes especializaram o jogo das moléculas um papel crítico na revelação e na maturação de uma pilha.

Os pacientes cujos os tumores contêm mutações do receptor de ERBB frequentemente mostram uma progressão mais agressiva do cancro e sofrem uns resultados clínicos mais deficientes. Por este motivo, os receptors da quinase da tirosina são do interesse profundo na comunidade médica como candidatos para as drogas que visam uma variedade de tipos do cancro.

Quando EGFR e ERBB2 forem explorados já como alvos terapêuticos importantes, e têm, (junto com ERBB3), o exame minucioso intensivo recebido, pouco é sabido sobre o quarto membro da família de RTK: ERBB4. Este receptor é do interesse crescente, porque as mutações em ERBB4 foram ligadas em estudos recentes à melanoma e ao câncer pulmonar, e a expressão alterada de ERBB4 foi observada no cancro da mama, no neuroblastoma, no cancro do cólon, e no câncer pulmonar não-pequeno da pilha.

Adicionalmente, ERBB4 pode jogar um papel em outras doenças que incluem a esclerose de lateral amyotrophic, assim como desordens neurodevelopmental tais como o autismo e a esquizofrenia.

“Ninguém fez um estudo sistemático para drogas para ERBB4. Os pesquisadores tendem a concentrar-se em EGFR e ERBB2 porque estes são alvos atractivos no campo do cancro,” diz Rauf. “Os relatórios recentes encontraram muitas mutações em ERBB4, especialmente no câncer pulmonar e na melanoma, sugerir este receptor pode jogar um papel importante na oncogénese ou a revelação do cancro,” diz.

ERBB4, como seus membros da família companheiros do receptor da quinase, é uma proteína da membrana, com seu componente do receptor que projecta-se fora da superfície da pilha para travar moléculas da sinalização no ambiente extracelular, quando a parcela intracelular de ERBB4 contiver um segmento chamado domínio da quinase assim como resíduos da tirosina, um ácido aminado.

Ao sinalizar as moléculas ligam com o receptor ERBB4 extracelular, seu domínio da quinase dentro da pilha adicionam fosfatos nos resíduos da tirosina, provocando uma reacção em cadeia de eventos da sinalização. O processo é sabido como a fosforilação da proteína e joga um papel crucial nos eventos celulares inumeráveis que incluem a progressão e a proliferação do cancro, e este estudo descobriu que o ibrutinib pode obstruir este processo inibindo a função da quinase de ERBB4.

Indícios do cancro

O estudo imobilizou 108 quinase de proteína diferentes e 30 não-quinase no NAPPA deslizam, incluindo ERBB4 e o outro RTKs. Quando a disposição foi expor ao ibrutinib, a droga limita pròxima com duas proteínas específicas. O primeiro é BTK, a proteína que obrigatória a droga foi projectada originalmente visar. Surpreendentemente, o ibrutinib igualmente limita ERBB4, com afinidade similar.

Um par de testes foi usado in vitro para confirmar a actividade do ibrutinib em ERBB4. Os resultados do estudo demonstram, pela primeira vez, a potência de NAPPA como uma plataforma imparcial da droga-selecção. Estabelecendo o ibrutinib como uma droga do candidato para visar ERBB4, o passo seguinte era testá-lo em ajustes biológicos reais, primeiramente nas linha celular que overexpressing ERBB4 e finalmente nos ratos.

Em um número de linha celular, o ibrutinib obstruiu a proliferação. Outras pilhas, contudo, indicaram a resistência à droga. Pelo RNA de execução que arranja em seqüência, o grupo ferreted para fora os testes padrões da expressão genética associados com a resistência.

Os resultados mostraram que as pilhas que expressam níveis elevados de WNT5A, um activador do caminho de Wnt, e os baixos níveis de DKK1, um inibidor do caminho de Wnt, eram resistentes à droga deinibição. Ao contrário, baixos WNT5A e os níveis altos da expressão DKK1 foram associados com a sensibilidade da pilha ao ibrutinib e reduziram o crescimento da pilha, quando expor à droga. Estes resultados são na linha dos estudos em grande escala recentes, que fornecem os indícios tentativos que uma função de WNT5A, um oncogene conhecido, são confer à resistência a determinadas drogas.

Quando as pilhas ibrutinib-sensíveis que expressam níveis elevados de ERBB4 foram transferidas aos ratos, o ibrutinib foi mostrado para encolher o tamanho dos tumores, demonstrando um potencial forte da droga em tratar cancros de ERBB4-related.

Os resultados são particularmente valiosos, porque um número de ensaios clínicos em curso são correntes usando o ibrutinib para tratar tumores contínuos. O Overexpression de ERBB4 foi notado em um número de doenças, incluindo o cancro da mama e o cancro do ovário triplo-negativos. A descoberta de uma assinatura da resistência do ibrutinib ajudará clínicos a interpretar seus resultados do tratamento e a avaliar quando o ibrutinib é mais provável ser bem sucedido. O uso do ibrutinib, talvez conjuntamente com outras drogas que visam caminhos da resistência da pilha, pode pavimentar a maneira para um arsenal novo dos tratamentos contra o cancro.