Analýza upravených génov akvarijnej rybky priniesla novú nádej na liečbu zhubného kožného nádoru
Melanóm je menej rozšírený, no veľmi zhubný druh rakovinového nádoru. Vzniká najčastejšie na koži, môže sa objaviť aj inde. Lekári v celom svete ročne diagnostikujú okolo 160-tisíc nových prípadov.
Melanóm je zodpovedný za tri štvrtiny úmrtí na rakovinu kože. Iba v USA sa v roku 2009 vyskytlo 68-tisíc nových prípadov, 8700 pacientov s touto diagnózou zomrelo.
Príčinou melanómu môže byť aj nadmerné opaľovanie. Akvarijná rybka danio sa síce na slnku nespáli, no tento druh agresívneho zhubného nádoru ju môže napadnúť.
Minimálne to platí v prípade geneticky upravených rybiek, ktoré vedci potrebujú na to, aby slúžili ako model pri výskume ľudského melanómu.
Malá, ale nenahraditeľná
Akvarijná rybka, ktorá sa volá danio pásikavé, je na štúdium vzniku a vývoja rakoviny ideálnym nástrojom. Okrem iného aj preto, že má s človekom veľa spoločných génov.
Geneticky upravené danio s použitím buniek ľudského melanómu pred piatimi rokmi pripravil Leonard Zon. Cieľom bolo objaviť nové gény, zodpovedné za vznik melanómu, prípadne nájsť perspektívne postupy pri likvidácii nádoru, ktorý liečbe zatiaľ úporne odoláva.
Zon pôsobí v dobročinnom Lekárskom inštitúte Howarda Hughesa v Detskej bostonskej nemocnici. Má s výskumom dania bohaté skúsenosti. Už v roku 1991 jeho embryo použil na štúdium vzniku krvných buniek.
V článku v časopise Nature teraz Zon spolu s kolegami oznámil, že dlhoročná práca bostonského tímu priniesla konkrétne výsledky. Vedci našli dve bielkoviny, ktoré podporujú vznik melanómu. Obe by mohli byť vhodným terapeutickým cieľom.
Prečo sa bunky menia?
Hľadanie liečby melanómu bolo od začiatku spojené so snahou pochopiť mechanizmus premeny normálnych pigmentových buniek, melanocytov, na zhubné.
V roku 2002 vedci zistili, že 80 percent ľudských melanómov má zmutovaný gén BRAF. Mutácia tohto génu urýchľuje delenie melanocytov, čo môže priviesť až k ich nekontrolovateľnému rozvoju a tvorbe nádoru.
Zon upravil rybičku tak, aby mala zmutovaný gén BRAF. Okrem toho z jej dedičnej výbavy odstránil aj gén p53, nazývaný ochrancom genómu. Práve ten je jedným z najdôležitejších génov, ktoré strážia nekontrolovateľné bunkové delenie (vedci ich označujú ako tumor-supresorové).
Prúžky na tele rybky, ktoré melanocyty vyfarbujú, začali po tejto génovej úprave tmavnúť a hrubnúť, často sa v nich vytváral zhubný nádor. Vedcom však bolo jasné, že podozrivých génov musí byť viac. BRAF je totiž zapojený aj do tvorby nezhubných nádorov, potreboval teda pomocníkov.
Podozrivé gény
Zon hľadal podozrivé gény spolu s 21 spoluautormi prvého článku v Nature. Zamerali sa na oblasť ľudského chromozómu 1 a v rakovinových vzorkách ich našli 17. Gény boli buď zdvojené, alebo produkovali viac bielkoviny, než by mali. V prípade, že táto bielkovina urýchľuje bunkové delenie, môže to priviesť až k rakovine.
Craig Ceol a Yariv Houvras zo Zonovho tímu vytvorili dômyselné zariadenie nazvané MiniCoopR. Umožnilo doplniť genetickú výbavu na rakovinu náchylného dania o ďalších 17 ľudských génov z chromozómu 1.
Nasledujúca počítačová analýza 2100 tumorov vo vyše troch tisíckach rýb ukázala na jediný gén, SETDB1, ktorý urýchľoval rast nádoru. Spôsoboval, že nádor sa zjavil skôr, rástol rýchlejšie a prenikal hlbšie do svalov a chrbtice.
Skríning vyše stovky bunkových línií z ľudských melanómov ukázal, že vo vyše 70 percentách sa prejavila nadmerná aktivita génu SETDB1.
Ako povedal Zon, čím viac je SETDB1 aktívny, tým ďalej rakovina pokročila, takže ho možno potenciálne použiť aj ako diagnostický marker.
Tento gén taktiež produkuje enzým, ktorý kontroluje aktivitu iných génov. Predtým ho vedci nikdy neupodozrievali z toho, že by sa jeho nadmerné množstvo mohlo podieľať na vzniku rakoviny. To ukázali až štúdie Zonovho tímu.
„Veľmi dobrá správa je, že aktivitu enzýmov možno potlačiť, čo by mohlo priviesť k novým liečebným postupom," povedal Zon. Otvára sa možnosť liečiť nielen ľudský melanóm, ale aj iné typy rakoviny, postihujúce vaječníky, prsia alebo pečeň.
Tam všade možno nájsť stopy nadmernej aktivity génu SETDB1.
Čo môže zmeniť osud embrya
Druhý článok v Nature je o tom, ako Zon a jeho 19 kolegov skúmali embryo z geneticky upraveného dania. Na prvý pohľad vyzeralo normálne. Až analýza génovej expresie (aktivity génov) ukázala, že 127 génov funguje nesprávne.
Sú zapojené do vývoja špecifických kmeňových buniek, ktoré riadia rast melanocytov, lícnych kostí alebo pojivových tkanív. V geneticky upravenom embryu je týchto buniek viac, čo signalizuje, že sa v ňom neskôr vyvinie melanóm.
„V podstate tieto rybky majú kmeňové bunky navyše, čo zrejme robí rakovinu agresívnejšou," povedal Zon.
Jeho tím preskúmal dvetisíc chemikálií, než našiel jednu molekulu, ktorá vývoj týchto kmeňových buniek povzbudzuje.
Spočiatku vedci netušili, na čo je táto molekula dobrá. Séria prekvapujúcich experimentov ukázala, že môže blokovať enzým DHODH, dôležitý pri prepise z DNA do RNA, čo je kľúčový krok predtým, než začne bunka produkovať bielkovinu. Ak sa produkcia tohto enzýmu utlmí, nevedno prečo to zmení osud kmeňovej bunky.
Tá si prestane „myslieť", že sa z nej má stať napríklad melanocyt, ktorý by sa neskôr zapojil do tvorby nádoru.
Povzbudivé je, že enzým DHODH neodolá účinku lieku, používaného pri liečbe artritídy. Výsledný efekt ešte vylepší kombinácia s iným liekom, určeným na liečbu melanómu, ktorý začal vytvárať metastázy. Klinické skúšky nového lieku práve prebiehajú.
Pri pokusoch na myšiach prinieslo súčasné použitie oboch liekov významný pokles výskytu melanómov. Aj veľmi malé dávky ho dokázali v 40 percentách úplne zlikvidovať.
Klinické skúšky s touto liekovou kombináciou na ľuďoch by mohli začať už na budúci rok. Dobrou správou je, že postačia aj veľmi nízke dávky, čo zníži riziko vedľajších účinkov a rezistencie.
Hlavný zdroj: webové stránky Lekárskeho inštitútu Howarda Hughesa (HHMI)