“L’uso di un virus per mutare intenzionalmente i geni che producono proteine cancerogene potrebbe far luce sulla resistenza ai farmaci anti-tumorali che inevitabilmente si sviluppa”, suggerisce un nuovo studio condotto dagli scienziati dell’UT Southwestern.
I risultati dello studio, pubblicati online su Cancer Research, potrebbero aiutare i ricercatori a sviluppare farmaci che eludano la resistenza, convalidare nuovi bersagli farmacologici o comprendere meglio l’interazione tra i farmaci e le loro proteine bersaglio.
(Resistenza ai farmaci anti-tumorali-Immagine: LentiMutate ha identificato una mutazione che modifica un amminoacido di KRAS G12C in posizione 96 da tirosina (Y) a istidina (H). Ciò compromette il legame del nuovo farmaco contro il cancro del polmone LUMAKRAS/AMG 510 (raffigurato in verde) a KRAS G12C (raffigurato in scala di grigi). Credito: Dr. Kenneth Westover/UT Southwestern).
“Riteniamo che questo approccio sarà uno strumento molto utile nella lotta contro la resistenza terapeutica del cancro e potrebbe avere un potenziale in una varietà di altre aree di sviluppo di farmaci”, ha affermato il leader dello studio Ralf Kittler, Ph.D., Professore Associato di Farmacologia dell’ Eugene McDermott Center for Human Growth and Development e Harold C. Simmons Comprehensive Cancer Center. Il Dr. Kittler ha co-diretto lo studio con John D. Minna, MD, Professore di Medicina Interna e Farmacologia, Direttore dell’Hamon Center for Therapeutic Oncology Research e membro del Simmons Cancer Center.
Le terapie mirate rappresentano un importante progresso nel trattamento del cancro per più tipi di cancro, comprendendo farmaci che alterano specificamente la funzione delle oncoproteine che guidano i tumori a crescere e diffondersi. Sono spesso agenti orali a bassa tossicità che forniscono sollievo dai sintomi e prolungano la sopravvivenza. “Tuttavia”, ha spiegato il Dottor Kittler, “questi farmaci hanno un netto svantaggio: perdono efficacia nel tempo man mano che i tumori diventano resistenti perché i geni responsabili delle oncoproteine mirate mutano inevitabilmente, producendo proteine che non legano più i farmaci”. Ad esempio, pazienti con carcinoma polmonare non a piccole cellule sono spesso trattati con farmaci che inibiscono una proteina nota come recettore del fattore di crescita epidermico (EGFR) fornendo grandi benefici clinici; purtroppo la maggior parte di questi tumori sviluppa resistenza al trattamento entro circa un anno. Questa risposta ha portato a versioni di seconda, terza e persino quarta generazione di tali farmaci mirati all’EGFR per cercare di superare questa resistenza.
“Sebbene esistano metodi per prevedere le mutazioni che si svilupperanno nei geni bersaglio del cancro, un passo importante verso lo sviluppo di farmaci in grado di attaccare le proteine mutanti risultanti, questi metodi sono ingombranti, costosi, dispendiosi in termini di tempo o possono prevedere solo un tipo limitato di mutazione noto come una mutazione puntiforme”, ha spiegato il Dottor Kittler.
Alla ricerca di un modo migliore per prevedere la resistenza terapeutica, i ricercatori hanno sviluppato una tecnica che chiamano LentiMutate. Questo approccio si basa su una classe di virus chiamati lentivirus, noti per causare mutazioni. In contrasto con le cellule umane e molti altri virus, i lentivirus prendono l’RNA e lo convertono in DNA mentre infettano le sue cellule bersaglio per produrre eventualmente proteine; tuttavia, questo processo è intrinsecamente soggetto a errori, producendo errori mutanti nel DNA risultante.
Lavorando con un lentivirus progettati per renderli ancora più soggetti a errori, il Dr. Kittler e i suoi colleghi hanno usato il vettore per inserire l’RNA EGFR nelle cellule umane, inducendo le cellule a produrre versioni mutanti di questa proteina. Hanno quindi dosato le cellule con un inibitore comunemente usato per EGFR chiamato Gefitinib per cercare cellule resistenti. Sequenziando il singolo gene introdotto nelle cellule resistenti, i ricercatori sono stati in grado di identificare diverse mutazioni che hanno reso l’EGFR resistente a Gefitinib, un farmaco anti-EGFR di prima generazione, comprese quelle precedentemente identificate nei pazienti umani.
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Ulteriori esperimenti hanno dimostrato che LentiMutate è stato in grado di identificare le mutazioni che hanno conferito resistenza al farmaco anti-EGFR di quarta generazione Osimertinib, che ora è lo standard di cura per il carcinoma polmonare non a piccole cellule con mutazione di EGFR. L’approccio ha anche identificato mutazioni che causano resistenza a Imatinib, un farmaco che prende di mira la proteina BCR-ABL1, che guida la leucemia mieloide cronica e AMG 510, un farmaco che prende di mira una specifica forma mutante della proteina KRAS, che guida le cellule del cancro al polmone non a piccole cellule.
Il Dr. Kittler ha notato che l’identificazione di queste mutazioni attraverso LentiMutate può accelerare notevolmente il processo di sviluppo di nuovi farmaci che possono legarsi alle proteine mutanti resistenti ai farmaci. LentiMutate potrebbe anche essere utilizzato in diversi modi nello sviluppo di farmaci: per confermare che i nuovi farmaci agiscono sulla proteina bersaglio e non su una diversa, per aiutare i ricercatori a comprendere meglio come i farmaci interagiscono con i loro obiettivi o per sviluppare nuovi tipi di farmaci per una varietà di altre malattie oltre al cancro.
Spiegano gli autori:
“L’identificazione delle mutazioni di resistenza in un bersaglio farmacologico fornisce informazioni cruciali. La trasduzione lentivirale crea molteplici tipi di mutazioni a causa della natura soggetta a errori della trascrittasi inversa dell’HIV-1 (RT). Qui abbiamo ottimizzato e sfruttato questa proprietà per identificare le mutazioni di resistenza ai farmaci, sviluppando una tecnica che chiamiamo LentiMutate. Questa tecnica è stata convalidata identificando mutazioni di resistenza all’EGFR clinicamente rilevanti, quindi applicata a due farmaci antitumorali clinici aggiuntivi: imatinib, un inibitore di BCR-ABL e AMG 510, un inibitore di KRAS G12C. Nuove delezioni in BCR-ABL1 hanno conferito resistenza a imatinib. Nel KRAS-G12C o nel KRAS wild-type, le mutazioni puntiformi nella tasca di legame dell’AMG 510 o le mutazioni oncogene non-G12C hanno conferito resistenza all’AMG 510. LentiMutate dovrebbe rivelarsi estremamente prezioso per lo sviluppo di farmaci antitumorali clinici e preclinici“.
“La medicina di precisione che deriva dal sequenziamento del tumore di un paziente per identificare proteine specifiche da indirizzare per la terapia ha rivoluzionato il trattamento del cancro. Tuttavia, abbiamo bisogno che i pazienti vengano curati e non solo traggano beneficio per 10-15 mesi da tale terapia mirata“, ha affermato il Dott. Minna . “Per fare questo, dobbiamo affrontare le mutazioni della resistenza ai farmaci, anche sviluppando nuovi farmaci e LentiMutate ci offre un nuovo importante strumento nel nostro armamentario di ricerca per aiutare a risolvere questo problema urgente”.
Altri ricercatori UTSW che hanno contribuito a questo studio includono Paul Yenerall, Rahul K. Kollipara, Kimberley Avila, Michael Peyton, Yan Liu e Kenneth D. Westover.
Un brevetto in attesa di LentiMutate elenca Yenerall, Dr. Minna e Dr. Kittler come inventori.
Fonte:Cancer Research
