UC San Francisco Wissenschaftler haben entwickelt, eine large-scale-Bildschirm, effizient identifiziert Medikamente, die sind der mächtige Krebs-Killer, die, wenn Sie kombiniert werden, aber nur schwach wirksam, wenn allein verwendet. Mit dieser Technik, die Forscher ausgerottet einem verheerenden Blutkrebs und bestimmten soliden tumor-Zellen durch die gemeinsame Verabreichung von Medikamenten, sind nur teilweise effektiv, wenn verwendet, als single-agent therapies. Die Mühe, eine cross-disziplinäre Zusammenarbeit zwischen UCSF-Forscher, ist beschrieben in einer Studie, veröffentlicht in 9. April in der Zeitschrift Cell Reports.
Als Wissenschaftler entwickelte die erste zielgerichtete Krebs-Therapien—Medikamente, stören bestimmte biologische schaltkreise, die Krebs hängt davon ab, für Wachstum und überleben—viele dachten, Sie hätten endlich in die enge getrieben Krebs. Aber Krebs ist eine fürchterliche, clever Krankheit, überlisten kann diese Präzision Medikamente, durch „umverdrahten“ selbst zu sidestep die Stromkreise abgeschaltet durch diese Medikamente.
„Viele Krebsarten reagieren entweder gar nicht auf eine einzige zielgerichtete Therapie oder erwerben Widerstand nach anfänglich reagiert. Die Vorstellung, dass die Kombination von zielgerichteten Therapien ist eine weitaus effektivere Möglichkeit zur Behandlung von Krebs als ein single-drug-Konzept schon lange existiert. Wir wollten Bildschirme mit Sättigung Berichterstattung zu verstehen Sie genau, welche Kombinationen untersucht werden sollten,“ sagte UCSF Jeroen Roose, Ph. D., professor der Anatomie und senior-Autor der neuen Studie.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass, wenn Sie Ziel zwei verschiedene schaltungen mit zwei verschiedenen Drogen, von denen jeder ist unzureichend auf seine eigene—die aggregierte Effekt kann größer sein als die Summe seiner Teile. Jedoch, um herauszufinden, welche Medikamente können führen, um zu töten Krebs bleibt eine Herausforderung.
Demonstrieren die Leistungsfähigkeit Ihrer screening-system, das Wissenschaftler gesucht, die für zielgerichtete Therapien, die Ihre Kräfte vereinen konnten, um zu töten, eine aggressive Blutkrebs-T-Zell-akute lymphatische Leukämie (T-ALL). Ihre Jagd begann mit einem Medikament, dass Ziele PI3K, ein Enzym, das fördert das Wachstum von vielen Krebsarten, einschließlich T-ALL. Obwohl Medikamente, die Ziel-PI3K bereits vorhanden ist, die aktuelle Ernte von PI3K-Inhibitoren verlangsamen kann, aber normalerweise kann man nicht töten, diese Art von Krebs.
„Fast 65 Prozent der T-ALL-Patienten haben hyperaktive PI3K, aber die meisten Patienten wahrscheinlich nicht geheilt werden, durch einzelne Drogen-Behandlungen. Wir wollten Drogen zu finden, das töten würde T-ALL-in Kombination mit einem PI3K-inhibitor“, sagte Roose, ein Mitglied der UCSF Helen Diller Familie Comprehensive Cancer Center. Finden Sie die Medikamente, die Forscher wandte sich an die RNA-Interferenz (RNAi)—einer Technik, die es Wissenschaftlern ermöglicht, Massiv reduzieren die Aktivität von spezifischen Genen. Die Entdeckung von RNAi, die Auftritt, natürlich in allen Tieren und Pflanzen, und ist nun weit verbreitet in der Forschung, war ein großer Durchbruch, wurde ausgezeichnet mit dem Nobelpreis 2006 in der Physiologie oder in der Medizin.
„RNAi ist eine Art Wundermittel für das anvisieren von spezifischen Genen,“ sagte Michael T. McManus, Ph. D., professor in der UCSF-Diabetes-Mitte und Studie co-Autor, der entworfen, den Bildschirm mit Roose. „Obwohl es eine große Menge von faszinierenden zugrunde liegenden Biologie, die sich auf die RNAi, die meisten Wissenschaftler verwenden Sie es als ein Werkzeug, um“ turn down the volume “ eines spezifischen Gens in einer Zelle.“
Die gen-editing-tool CRISPR hat es möglich gemacht, um vollständig zu entfernen Genen. Aber laut McManus, während die Beseitigung eines spezifischen Gens ist der gold standard—ein wichtiger Erster Schritt bei der Bestimmung Ihrer Funktion in den Zellen—in Zeiten, Verringerung der ein-gen – Aktivität mit Hilfe von RNAi-Aktivität wünschenswert. Dies ist besonders wahr, sagt er, wenn Forscher versuchen, zu imitieren die Auswirkungen der Drogen, die oft zu verringern die Aktivität eines bestimmten Gens, ohne Sie komplett zu beseitigen.
„Bei der Suche nach Krebs-Medikamente, zum Beispiel RNAi tun können, einen besseren job der approximation Präzisions-Therapien, die beide nur teilweise hemmen Sie Ihren biologischen Zielen,“ McManus sagte. Die Forscher haben auch begonnen, zu erforschen CRISPRi und CRISPRa—veränderte Formen von CRISPR, hemmen oder verstärken die Aktivität von zielgenen bzw. ohne Einschnitte in die DNA—aus diesen Gründen.
Roose und McManus sind nicht die ersten Wissenschaftler, um die Verwendung von RNAi, um die Suche für diese Art von kombinatorischen Therapien. Aber frühere Bemühungen waren fehleranfällig, da diese Bildschirme verwendet RNAi-Bibliotheken, die zu klein waren, Roose sagte. Was das neue Studium auszeichnet, ist die extrem komplexe Sammlung von kurzen Haarnadel-RNAs (shRNAs), die verwendet wurden. Diese RNA-Fragmente, die die Sequenzen enthalten, entsprechen denen, die in messenger-RNA (mRNA)—die molekulare Schiedsrichter der Genaktivität in der Zelle. Wenn eine shRNA findet eine mRNA, enthält eine übereinstimmende Sequenz, die zwei Moleküle binden zusammen, um einen Prozess zu initiieren, der zerstört die mRNA und hemmt die Aktivität der gene. Insgesamt hat der Forscher gezielt rund 1.800 Krebs-assoziierten Genen mit rund 55,000 shRNAs, oder etwa 30 shRNAs pro-gen, „mehr als genug zur Vermeidung von false positives und false negatives,“ Roose sagte.
Der Bildschirm selbst beteiligt wachsen zwei verschiedenen humanen T-ALL-Zelllinien in Anwesenheit des PI3K-Inhibitoren und dann gleichzeitig verwalten von shRNAs, um herauszufinden, welche Gene, Wann schweigen in der Gegenwart von diesen Drogen, tötete den Krebs. Aus diesem umfangreichen Bildschirm, der Forscher konzentrierte sich dann auf 10 Gene, deren Aktivität, wenn Sie gedrosselt mit Präzision Medikamente, die vorhergesagt wurde, um zu töten T-ALL-Krebs-Zellen, in Kombination mit PI3K Drogen. Sie getestet diese Vorhersagen und festgestellt, dass neun der kombinierten Therapien töten konnte T-ALL—ein Kunststück, das keiner von den Medikamenten erreichen konnte, auf Ihre eigenen. Dann testeten die Forscher die effektivste dieser synergistische Wirkstoff-Kombinationen auf Maus-Modelle der T-ALL und festgestellt, dass es könnte überleben zu verlängern, um 150 Prozent.
Der Bildschirm lieferte ein digitales Werkzeug, dass Roose sagt, wird nützlich sein, für andere Forscher: eine benutzerfreundliche, recherchierbare Datenbank basiert auf den Ergebnissen der Bildschirm. Die search-engine—entwickelt von Marsilius Mues, Ph. D., ein ehemaliger Roose lab postdoc und Erstautor der neuen Studie—produziert mansuscript-Qualitäts-Kennzahlen, die helfen, resarchers Gene identifizieren, die sich vom Bildschirm als potentielle Ziele für die Kombinations-Therapie mit PI3K-Inhibitoren.
In der Erkenntnis, dass Entdeckungen, die in Blut Krebs nicht immer übersetzen, um solide Tumoren, die Forscher testeten auch die vorhergesagten Wirkstoff-Kombinationen auf 28 soliden tumor-Zelllinien, die aus menschlichen Brust -, Darm -, Pankreas und Hirntumoren. Sie fanden, dass auch in diesen soliden tumor-Zellen, die Kombination der Therapien wirkten, reduzieren Sie die Anzahl der Krebszellen um bis zu 20 Prozent über den Verlauf des Experiments.
„Eine wichtige Nachricht von unserer Arbeit ist, dass die Wissenschaftler verwenden können, Leukämie-Zellen als eine Plattform zu finden, Medikament-Kombinationen, die funktionieren auch in soliden Tumoren. Unsere screening-Plattform ist sehr verallgemeinerbare,“ Roose sagte.
Unter den am meisten überraschende und vielversprechende Ergebnisse war, dass die Forscher waren in der Lage zu finden, die Paare von Medikamenten, verhindert Krebs Wachstum, aber es hatte keinen Effekt auf normale Zellen.
