Идентификация генов - потенциальных мишеней терапии нейрогенных опухолей

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 24-15-00097

НазваниеИдентификация генов - потенциальных мишеней терапии нейрогенных опухолей

Руководитель Антипова Надежда Викторовна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук , г Москва

Конкурс №92 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-208 - Онкология

Ключевые слова транскрипция, нейрогенные опухоли, гетерогенность опухолей, гибель опухолевых клеток.

Код ГРНТИ76.03.31

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Злокачественные нейрогенные опухоли – одна из главных причин смерти онкологических больных в России и мире. Среди нейрогенных новообразований особенно агрессивны глиобластома (опухоль центральной нервной системы) и нейробластома (опухоль из клеток периферических нервов, часто внеорганная). Эти опухоли диагностируются у детей и лиц молодого возраста; комплексное лечение остается неэффективным. Важнейшая биологическая особенность нейрогенных опухолей – высокая гетерогенность. Фактически глиобластома (glioblastoma multiforme) и нейробластома представляют собой нозологические единицы, объединяющие весьма разнообразные новообразования, общим для которых является тканевое происхождение – глия коры полушарий или нейроны периферической нервной системы. Поэтому трудно – и едва ли возможно – предложить единую терапевтическую мишень: в отличие от опухолей с преобладанием одного патогенетического механизма (пример – хронический миелоидный лейкоз, обусловленный химерным геном Bcr-Abl), нозологические единицы “глиобластома” и “нейробластома” гетерогенны: конкретные молекулярные механизмы, морфологическая структура и клинические проявления отдельных форм этих опухолей чрезвычайно разнообразны. Причины такого разнообразия следует искать в нарушениях тех или иных общебиологических процессов. В глиобластоме и нейробластоме встречается нарушение копийности онкогена MYCN, что свидетельствует об ослаблении контроля стабильности генома – характерная черта опухолевых клеток. Не менее важна широкомасштабная дерегуляция экспрессии генов. Так, в основе фенотипического многообразия нейрогенных опухолей лежат нарушения транскрипции, присущие именно новообразованиям детского и молодого возраста. Таким образом, актуальна проблема выявления механизмов нарушения транскрипции генов в нейрогенных опухолях для углубления знаний о патогенезе этих новообразований и рационального дизайна мишень-направленных лекарств. Проект направлен на исследование фундаментального биологического процесса – транскрипции генов, продукты которых важны для жизнеспособности клеток нейрогенных опухолей - глиобластомы и нейробластомы. Практический аспект, являющийся следствием получения фундаментальных знаний, заключается в идентификации новых мишеней лекарственной терапии указанных опухолей, воздействие на которые (с помощью выявляемых в проекте химических инструментов) важно для улучшения результатов лечения. Впервые планируется систематическое исследование 5 генов-супермишеней, продукты которых важны для жизнеспособности клеток глиобластомы и нейробластомы (стабильные линии и первичные культуры) в сопоставлении с статусом онкогена MYCN (reference): копийность MYCN и уровни мРНК генов-супермишеней. Впервые будет проанализирована первичная структура регуляторных областей генов-супермишеней и сопоставлены уровни транскриптов с результатами секвенирования ДНК. Впервые будут валидированы наиболее важные гены-супермишени, инактивация которых летальна для глиобластомы и нейробластомы. Впервые будет выявлена клиническая роль нарушений генов-супермишеней в биоптатах глиобластомы и нейробластомы: частота при разных клинико-морфологических вариантах, сопоставление с течением заболевания и ответом на лекарственное лечение.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В рамках первого года проекта, направленного на идентификацию генов — потенциальных мишеней терапии нейрогенных опухолей, проведён комплексный анализ экспрессии MYCN, HAND2, PHOX2A, PHOX2B в клеточных линиях нейробластомы (Kelly, IMR-32, SK-N-AS) и глиобластомы (U87MG, T98G, U251MG). В линиях нейробластомы показана высокая базальная экспрессия изучаемых генов, в линиях глиобластомы изучаемые мишени экспрессируются на низком уровне или не экспрессируются вовсе. В связи с низкой экспрессией изучаемых генов в клеточных линиях проведен биоинформатический анализ экспрессии изучаемых генов и их возможных регуляторов в образцах глиобластомы (TCGA Glioblastoma Multiforme). Проведен нокдаун онкогена MYC в клеточной линии U251, а также исследована регуляция экспрессии онкогена MYC в клетках глиобластомы, в которой участвует белок эндокан, синтезируемый клетками сосудистого эндотелия, и рецептор PDGFRA. Культивирование клеток первичных культур глиобластомы в присутствие как эндокана, так и лиганда PDGFRA, PDGF-ВВ, приводило к значимому повышению уровня транскрипции MYC. Определен диапазон чувствительности клеток глиобластомы и нейробластомы к соединению 1. Наиболее низкое значение IC50 (~41 мкМ) показано для линии Kelly, остальные клеточные линии как нейробластомы, так и глиобластомы оказались устойчивы к низким концентрациям соединения 1. Исследовано изменение экспрессии генов-мишеней после инкубации клеток с соединением 1. В линиях нейробластомы наиболее выражены изменения экспрессии PHOX2B и MYCN. В линиях глиобластомы сложно выявить однозначные изменения экспрессии, кроме снижения PHOX2A и повышения PHOX2B. Проведён комплексный анализ влияния соединения 2 на клеточные линии нейробластомы, глиобластомы и неопухолевой линии фибробластов. Были изучены три линии нейробластомы с разным статусом амплификации MYCN, три линии глиобластомы и используемая в качестве контроля линия фибробластов HS5, в которой MYCN и гены-супермишени неактивны, что позволило оценить различия в чувствительности клеток к препарату и влияние препарата на конкретные мишени опухоли. Определены значения IC50, которые выявили, что линия Kelly (MYCN-амплифицированная) обладает наибольшей чувствительностью (IC50 ~0,39 мкМ), тогда как линия SK-N-AS (с неамплифицированным MYCN) и тем более HS5 менее восприимчивы к соединению 2. Анализ методом проточной цитометрии продемонстрировал изменения клеточного цикла в ответ на воздействие соединения 2. В адренергической линии Kelly наблюдалось значительное увеличение фазы SubG1, указывающее на индукцию апоптоза, линия IMR-32 была чуть менее чувствительна, в то время как мезенхимальная SK-N-AS практически не показывала накопления в SubG1 (апоптотической) фракции, что было схоже с контрольной HS5. Клеточные линии глиобластомы оказались устойчивыми к низким концентрациями соединения 2 (IC50: U87MG ~1,8 мкМ, T98G ~3 мкМ, U251MG ~3 мкМ). Молекулярные исследования выявили повышение экспрессии генов MYCN, HAND2 и PHOX2B в линиях Kelly и IMR-32, а также активацию антиоксидантных генов (SOD1, ATOX1) в IMR-32 и, меньшей степени, SK-N-AS под действием соединения 2. Эти данные свидетельствуют о возможной роли соединения 2 в индуцировании окислительного стресса и повреждениях ДНК, а также возможной индукции супермишеней HAND2 и PHOX2B (ответственных за клеточный рост и пролиферацию) зависимым от MYCN образом, что усиливает интерес к нему как к перспективному соединению для терапии нейробластомы. Полученные результаты на линиях нейробластомы дают ценную информацию о механизмах действия соединения 2 и позволяют выделить наиболее значимые клеточные линии и мишени для последующих исследований, среди них HAND2, PHOX2B, NONO. Дальнейшая работа будет направлена на изучение молекулярных путей, лежащих в основе выявленных эффектов, и уточнение их терапевтического потенциала через инактивацию генов интереса, а также изучение сочетанных воздействий соединения 2 с цитостатиками и разобщителями комплекса MYCN-NONO. Кроме того, характеризующаяся мезенхимальным подтипом линия SK-N-AS не характеризовалась выраженными ответами на воздействие соединением 2 ни на клеточном, ни на транскрипционном уровне, т.е. была резистентной. Требуется подбор подходов (сочетание химического и генетического воздействия) для сенсибилизации подобных опухолей. В дальнейшем планируется продолжение экспериментов с соединением 2 на первичных культурах глиобластомы, включая исследование изменения экспрессии супермишеней под действием препарата, и его комбинации с темозоломидом. Рассматривается исследование и разработка направленной доставки соединения 2 к месту опухоли в связи с устойчивостью глиобластомы к низким концентрациями препарата. Заключен договор о научно-практическом сотрудничестве национальным медицинским исследовательским центром нейрохирургии имени академика Бурденко для исследования и идентификации генов мишеней первичных культур и тканей глиобластомы, полученных от пациентов. Получены клеточные линии аденокарцином молочной железы и простаты с оверэкспрессией GABPA и RLuc, показано отсутствие влияния оверэкспресии GABPA на транскрипцию генов негативного прогноза. Получены клеточные линии MCF-7 и MCF10a с оверэкспрессией ZNF207 и RLuc, показан высокий уровень транскрипции ZNF207 в них.

Публикации

1. Мазур Д.В., Погодаева С.С., Кучур О.А., Милетина О.О., Резекина А.И., Петросян Э.Г., Рудик Д.А., Иванова Е.И., Штиль А.А., Антипова Н.В. КОМБИНИРОВАННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ СЕНЕКСИНА Б И ПРОТИВООПУХОЛЕВЫХ АГЕНТОВ НА КЛЕТОЧНЫЕ ЛИНИИ НЕЙРОБЛАСТОМЫ И ГЛИОБЛАСТОМЫ Биоорганическая химия (год публикации - 2025)

2. Леваков С.А., Гвазава Е.Н., Громова Т.А., Петросян Э.Г., Мазур Д.В., Резекина А.И., Антипова Н.В. Оценка уровней экспрессии длинных некодирующих РНК в рамках поиска перспективных маркеров гиперпластических процессов эндометрия и их возможной неотрансформации Вопросы гинекологии, акушерства и перинатологии, том 23, No5, с. 47–53 (год публикации - 2024)
10.20953/1726-1678-2024-5-47-53

3. Bastola S., Pavlyukov M.S., Sharma N., Ghochani Y., Nakano M.A., Muthukrishnan S.D., Sang Yul Yu, Min Soo Kim, Alireza Sohrabi, Biscola N.P., Daisuke Yamashita, Anufrieva K.S., Kovalenko T.F., Grace Jung, Tomas Ganz, Beatrice OBrien, Riki Kawaguchi, Yue Qin, Seidlits S.K., Burlingame A.L., Oses-Prieto J.A., Havton L.A., Goldman S.A., Hjelmeland A.B., Ichiro Nakano, Kornblum H.I. Endothelial-secreted Endocan activates PDGFRA and regulates vascularity and spatial phenotype in glioblastoma Nature Communications (год публикации - 2025)

4. Кучур О.А., Погодаева С.С.,Жданкина В.И., Щербакова А.В., Штиль А.А., Антипова Н.В. Targeting transcription in neuroblastoma: focus on the core regulatory circuit Expert Opinion on Therapeutic Targets, Kuchur O.A., Zhdankina V.I, Pogodaeva S.S., Scherbakova A.V., Shtil A.A., Antipova N.V. Targeting Transcription in Neuroblastoma: Focus on the Core Regulatory Circuit // Expert Opinion on Therapeutic Targets, 29 (8): 579–595, 2025. DOI: 10.1080/14728222.2025.2545837 (год публикации - 2025)
10.1080/14728222.2025.2545837

5. Коваленко Т.Ф., Абдуразаков А., Антипова Н.В., Шахпаронов М.И., Павлюков М.С. R-loops as a trigger for intra- and extrachromosomal DNA amplification in cancer Frontiers in Cell and Developmental Biology , Front. Cell Dev. Biol. 13:1647255 (год публикации - 2025)
10.3389/fcell.2025.1647255

6. Резекина А.И., Мазур Д.В., Шахпаронов М.И., Антипова Н.В. Influence of Cultivation Conditions on Expression of Transcription Factor Genes in Glioblastoma Cells Russian Journal of Bioorganic Chemistry, Т. 51, №5, с. 1962–1969 (год публикации - 2025)
10.1134/S1068162025601909

7. Антипова Н.В., Бондаренко Д.А., Мазур Д.В., Исакова А.А., Гаспарян М.Е., Патсап О.И., Павлов В.М., Михаилов Е.С., Горячева Н.А., Ржевский Д.И., Семушина С.Г., Долгих Д.А., Мурашев А.Н., Яголович А.В. Development of an Experimental Intracranial PDX Model of Human Glioblastoma in NSG Mice Russian Journal of Bioorganic Chemistry, Т. 51, №5, с. 2034-2040 (год публикации - 2025)
10.1134/s1068162025602514

8. Погодаева С.С., Милетина О.О., Антипова Н.В., Штиль А.А., Кучур О.А. Saying “Yes” to NONO: A Therapeutic Target for Neuroblastoma and Beyond Cancers, Pogodaeva S.S., Miletina O.O., Antipova N.V., Shtil A.A., Kuchur O.A. Saying “Yes” to NONO: A Therapeutic Target for Neuroblastoma and Beyond // Cancers, 17 (19): 3228, 2025. DOI: 10.3390/cancers17193228 (год публикации - 2025)
10.3390/cancers17193228

9. Корнеенко Т.В., Пестов Н.Б., Шахпаронов М.И., Барлев Н.А. Microenvironment of Solid Tumors IMR Press Frontiers in bioscience (Landmark edition), Vol. 30, No. 9, pp. 36940 (год публикации - 2025)
10.31083/FBL36940

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В отчетном период не только была идентифицирована новая перспективная мишень (белок NONO) для терапии высокорисковой нейробластомы, но и получены фундаментальные данные о его новой биологической функции, а также разработаны и защищены патентами конкретные инструменты для его таргетинга – комбинированный терапевтический режим и химический ингибитор. Для глиобластомы изучены изменения генов супер мишеней при воздействии терапии. Подготовлены образцы тотальной РНК для пуллирования и секвенирования РНК с нокдауном и суперэкспрессией ZNF207 в клеточных линиях рака молочной железы MCF-7 и MCF10a, в них подтверждено изменение экспрессии транскрипционного фактора. Проанализированы результаты секвенирования, показаны сходства и различия влияния ZNF207 на транскриптом и клеточный цикл MCF-7 и MCF10a. Все запланированные работы выполнены в полном объеме, результаты опубликованы и имеют высокий потенциал для дальнейшего трансляционного развития.

Публикации