Sciencemag.cz
Doporučujeme
Protein GAB1 je zodpovědný za migraci a přežití buněk a adaptaci nádorových B buněk na léčbu.
Výzkumný tým, pod vedením docenta Marka Mráze, popsal zásadní poznatek o biologii chronické lymfatické leukémie (CLL), která je nejčastější leukémií u dospělých. První autor studie, doktorand Václav Šeda, při výzkumu objevil, jakým způsobem CLL buňky regulují svoji migraci v těle pacienta, a především jakým způsobem přežívají terapii léky ze skupiny tzv. BCR inhibitorů, což jsou v současnosti prakticky nejpoužívanější léčiva pro tuto a některé příbuzné choroby. Projekt vznikl jako úzká spolupráce vědců z institutu CEITEC Masarykovy univerzity a lékařů z Interní hematologické a onkologické kliniky (IHOK) Fakultní nemocnice Brno. Vědci také navrhli použití inhibitoru GAB1 proteinu jako možného nového léčiva a tento objev si nechali patentovat s cílem dále pracovat na vývoji léku na chronickou lymfatickou leukémii. Vědecká práce byla zveřejněna v dubnovém vydání nejprestižnějšího hematologického časopisu Blood (impakt faktor 18).
Vědci v publikaci popisují, že protein GAB1 je zodpovědný za migraci a přežití buněk a adaptaci nádorových B buněk na léčbu. V laboratoři dále úspěšně otestovali nové inhibitory GAB1 pro jejich použití u CLL a příbuzných hematologických malignit. Jejich výsledky byly překvapivě dobré, a proto podali mezinárodní patentovou přihlášku. Požádali jsme doktoranda Václava Šedu a docenta Marka Mráze, aby nám přiblížili svůj objev.
Jak byste prosím zjednodušeně popsali vznik chronické lymfatické leukémie, jak se nemoc chová a proč?
Chronická lymfatická leukémie (CLL) je nádorové onemocnění charakterizované nekontrolovatelným množením jednoho typu imunitních buněk, konkrétně B lymfocytů. Ty mají u zdravých lidí zásadní význam pro organismus, protože jsou schopny tvořit protilátky, které nás pak chrání před infekcí. Například očkování proti Covid-19 by bez B lymfocytů nefungovalo. V případě chronické lymfatické leukémie se B lymfocyty nejenže nekontrolovatelně dělí, ale zároveň postrádají schopnost produkovat protilátky cílící na patogeny a „utlačují“ zbytek imunitního systému. Jedním z důsledků je obecné vyčerpání pacienta a deficientní imunitní odpověď, takže také boj s jinými onemocněními je těžší. Smutným příkladem může být současná pandemie, kdy přibližně třetina CLL pacientů s onemocněním Covid-19 umírá. Chronická lymfatická leukémie je v České republice každoročně diagnostikována přibližně šesti stům lidí, což ji řadí na první příčku leukemických onemocnění dospělých. Klinický průběh nemoci je velmi různý. Máme pacienty, které netrápí žádné projevy nemoci a nevyžadují terapii, a pak je tu další skupina lidí, kteří mají agresivní průběh doprovázený příznaky, jako je zvětšení uzlin, sleziny, noční pocení, ztráta váhy a neustupující únava. Tito pacienti obvykle vyžadují nasazení terapie. V současné době je kromě chemo-imunoterapie u CLL velmi často používána cílená léčba tzv. BCR inhibitory. Terapie BCR inhibitory je typicky dobře tolerována pacientem a většinou iniciálně vede k určité kontrole choroby, ale postupně nádorové B lymfocyty najdou způsob, jak se na léčbu částečně adaptovat či se stát zcela rezistentními. Zajímá nás, jak tomuto předejít a chorobu trvale kontrolovat.
Jak dojde k tomu, že se nemoc stane rezistentní vůči terapii léky ze skupiny BCR inhibitorů?
Nejdříve bychom si dovolili trochu nastínit, co se pod tím označením BCR inhibitor schovává. Každá buňka našeho těla potřebuje komunikovat se svým okolím, nějak vnímat prostředí, kde se nachází, a patřičně na ně reagovat. K tomu buňkám slouží receptory, kterých je velké množství, a každý z nich je schopen přijímat určitý typ „signálu“ jako například: přežij, začni se dělit, přesuň se tamtím směrem a podobně. V případě BCR se jedná o receptor a k němu přidružené proteiny, které u zdravých B lymfocytů reagují na přítomnost patogenu (vir/bakterie) a vysílají příkazy k dělení lymfocytu a tvorbě protilátek. U buněk CLL je ale dráha BCR receptoru nesprávně aktivována neustále, a to mechanismem, kterému ne zcela rozumíme. V případě inhibitorů BCR pak mluvíme o lécích, které jsou schopny blokovat BCR dráhu, a výrazně tak ovlivňují chování nádorových buněk.
Zpátky k otázce o rezistenci. Často je rezistence na terapii chápána v dlouhodobém časovém měřítku, kdy mutace DNA způsobí, že dojde ke změně proteinů natolik, že inhibitor, tj. léčivo, se třeba již není schopen na ně vázat a tlumit danou dráhu. Tyto mutované buňky tím získávají růstovou výhodu, začnou se více množit, což vyústí v selhání terapie. Toto se může stát typicky v horizontu měsíců až let. Druhým typem je rychlá adaptace CLL buněk, která nastane v řádu dnů až týdnů. Zde se nejedná o změny na úrovni DNA, ale o přenastavení molekulárních drah v nádorové buňce, která se snaží najít jiné způsoby, jak mít BCR signalizaci aktivovanou.
V naší práci jsme právě takový mechanismus u CLL popsali poprvé. Zároveň inhibitor popsaný v naší studii je schopen zamezit právě tomuto typu rezistence.
Můžete nám prosím detailněji popsat váš objev?
Naše studie popisuje dva různé, avšak navzájem propojené mechanismy adaptace nádorových B buněk na „životní“ situace. První z nich jsme nakousli již dříve – je to krátkodobá rezistence na BCR inhibitory. Ukázali jsme, že nádorové buňky při léčbě BCR inhibitory zvyšují hladinu proteinu GAB1, a tím dosáhnou kompenzační aktivace molekuly Akt, díky níž jsou schopné léčbu přežívat.
Druhý mechanismus se také opírá o protein GAB1 a popisuje, jak tento protein pozitivně přispívá k migraci maligních B buněk do lymfatických uzlin a sleziny. To by mohlo působit oproti předchozímu poznatku trochu méně atraktivně, nicméně opak je pravdou. Migrace leukemických buněk do lymfatických orgánů je zcela klíčová pro jejich přežívání. Právě zde dostanou CLL buňky nejsilnější signály, které nejenže vedou k jejich přežívání, ale hlavně jsou nezbytné pro jejich množení. Inhibice migrace tak představuje velmi perspektivní terapeutickou strategii.
Abychom tedy náš objev o roli GAB1 proteinu sumarizovali. Za prvé je GAB1 zodpovědný za vznik oné krátkodobé rezistence při terapii BCR inhibitory tím, že napomáhá obcházení inhibovaného proteinu (kinázy BTK) a posiluje signály nutné pro přežití. A za druhé podporuje migraci maligních buněk do prostředí, kde CLL buňky lépe přežívají a množí se. Inhibice GAB1 tak představuje slibný terapeutický přístup.
V čem vidíte potenciál testovaného inhibitoru oproti dosud používaným inhibitorům?
Většina klinicky používaných inhibitorů cílí na takzvané protein kinázy, které umožňují přenos signálu z receptoru k efektorovým proteinům. Náš inhibitor blokuje funkčně odlišný protein, konkrétně adaptorový protein GAB1. Ten v buňkách slouží jako jakési shromaždiště pro různé proteiny, které spolu mohou lépe interagovat a vzájemně se aktivovat. GAB1 jako prostředník mezi receptorem a proteiny napomáhá přijímání a integraci signálů. Jeho blokace tak výrazně snižuje intenzitu signálů podporujících přežívání nádorových buněk. Výše jsme již vysvětlili, že inhibice GAB1 je výhodná společně s dalším cíleným léčivem, BCR inhibitorem ibrutinibem, ale lze ji využít i samostatně.
Jaké jsou vaše plány do budoucna? Budete tento inhibitor dále zkoumat nebo optimalizovat?
Dále budeme spolupracovat s kolegy v M.D. Anderson Cancer Center (USA), což je největší nemocnice na světě zaměřená na onkologii, a budeme se snažit o vylepšení chemických vlastností GAB1 inhibitoru se záměrem jej testovat v léčbě pacientů. Nicméně na to musíme nejdříve najít patřičné finanční prostředky.
Nejčastější otázka pacientů, jejich příbuzných, ale i všech čtenářů bývá, kdy se nové léčivo objeví na trhu. Vy děláte základní výzkum a odtud vede k finálnímu léčivu ještě dlouhá a složitá cesta. Můžete prosím tento proces krátce popsat a vysvětlit, proč je právě základní výzkum v medicíně tak zásadní?
Stručně řečeno, úkolem základního výzkumu v medicíně je detailně popisovat děje, které se v buňce a buněčných systémech odehrávají. Tyto informace pak mohou sloužit například pro vytipování možných léčebných strategií (bez ohledu na obor medicíny). Takové léčebné strategie jsou pak podrobeny tzv. pre-klinickým laboratorním experimentům včetně testování na primárních nádorových buňkách od pacientů a na zvířatech. Kromě samotné účinnosti na nádorové buňky se také hodnotí toxicita na buňky normální a tzv. farmako-kinetický profil, který například napoví, jak často by se muselo takové léčivo užívat. S pacienty následují testy klinické fáze I, II a III, které mají postupně ukázat, zda léčivo není příliš toxické, určit dávkování, prokázat efekt na nádorové onemocnění, a pak ve fázi III dokázat, že léčivo je lepší než jiné léčivo(a) používané u dané choroby. V akademické sféře se typicky provádí pre-klinické testování a následně je třeba hledat komerčního partnera pro klinické hodnocení, neboť to už je velmi drahé. Začali jsme tím, že jsme tento výsledek základního výzkumu patentovali (mezinárodní patentová přihláška). To je nezbytný krok pro komercializaci, protože farmaceutické firmy by bez patentové ochrany do klinického testování neinvestovaly.
