Kroz inovativni istraživački rad, naučnici su identifikovali novi način proučavanja proteina koji su uključeni u razvoj većine karcinoma dojke.
Ovu studiju je pokrenula Grupa za molekularnu endokrinologiju na Institutu za istraživanje raka u Londonu, u saradnji sa istraživačkom grupom za funkcionalnu proteomiku instituta. Objavljen je u časopisu Molekularna i ćelijska proteomika.
Istraživački tim je uspešno koristio najsavremeniji pristup da otkrije većinu proteina za koje je poznato da stupaju u interakciju sa receptorom estrogena alfa (ERα), koji je izražen u oko 70% karcinoma dojke i promoviše razvoj bolesti povećanjem rasta i preživljavanja ćelija. Takođe su otkrili potencijalne nove terapeutske ciljeve u obliku novih proteina koji su u interakciji sa ERα.
Istraživači širom sveta sada mogu da koriste ovaj pristup kako bi im pomogli da rade na razvoju novih ciljanih terapija za ERα-pozitivan rak dojke. Takođe ga mogu koristiti za proučavanje proteina koji stupaju u interakciju sa ključnim receptorima kod drugih vrsta raka.
Odavno je poznato da estrogen ima ključnu ulogu u napredovanju raka dojke. Ovo je uglavnom zbog ERα, koji se aktivira ovim hormonom. Nakon aktivacije, ERα prelazi u jezgro ćelije raka gde stupa u interakciju sa različitim proteinima kako bi povećao broj ćelija raka i produžio njihov opstanak.
Iako su naučnici već razvili tretmane koji sprečavaju ERα da se veže za estrogen, mnogi pacijenti otkrivaju da njihov rak vremenom postaje otporan na ove terapije. Jedan od mehanizama iza ove rezistencije uključuje abnormalne interakcije između ERα i proteina koji ga okružuju.
Razumevanjem zamršenosti ovih interakcija, istraživači veruju da će biti moguće bolje razumeti mehanizme koji leže u osnovi otpora i razviti više ciljane terapije.
Nedavno je novi pristup istraživanju interakcija proteina transformisao polje interakcije proteina. Ovaj metod se naziva obeležavanje blizine i koristi enzime za obeležavanje endogenih partnera u interakciji specifičnih proteina od interesa sa biotinom. Analitička tehnika koja se zove masena spektrometrija omogućava naučnicima da identifikuju proteine obeležene biotinom.
Ovo obeležavanje pomaže u otkrivanju proksimalnih proteina unutar ćelija, ali nije dovoljno specifično da otkrije molekularne detalje o tome kako se interakcije odvijaju. Na primer, ne može se razlikovati između proteina koji su jedan pored drugog i proteina koji su direktno povezani zajedno. Međutim, to je izuzetno korisno sredstvo za dobijanje informacija o prostornom pejzažu proteina.
Tim sa Instituta za istraživanje raka (ICR) odlučio je da isproba drugačiju tehniku pod nazivom biotinilacija prepoznavanjem antitela (BAR), koja koristi antitela spojena sa enzimima za ciljanje proteina od interesa, čime se izbegava genetska manipulacija ćelija.
Za prvi eksperiment, istraživači su testirali označavanje epitopa, birajući kratku sekvencu aminokiselina (epitop) za koju je poznato da se uparuje sa određenim antitelom sa veoma visokim afinitetom i označavajući ga na proteine od interesa kako bi antitelo moglo da ih cilja. . Zatim su koristili sekundarno antitelo konjugovano sa enzimom za deponovanje biotina na susedne proteine u prisustvu biotinskog supstrata i vodonik peroksidaze.
Ovaj eksperiment im je omogućio da optimizuju svoj metod za drugi deo studije, u kojem su želeli da ciljaju endogeni protein – protein koji nije genetski modifikovan sa oznakom epitopa. Oni su to uradili koristeći antitelo koje je moglo da cilja punu dužinu ERα proteina sa visokim afinitetom.
Nalazi masene spektrometrije otkrili su da je BAR uspešno identifikovao 329 proteina za koje je poznato da interaguju sa ERα i otkrio 22 nova.
Istraživači su mogli da koriste podatke iz svojih eksperimenata da identifikuju neke od kandidata za proteine koji će verovatno igrati ulogu u razvoju otpornosti na lečenje. Takođe su precizirali listu proteina od interesa na 97 kojima bi trebalo dati prioritet za dalja naučna istraživanja.
Prvi autor dr Kamila Rega, saradnica za postdoktorsku obuku u ICR-u, rekla je: „Ovo je prvi put da je BAR korišćen za istraživanje interakcija proksimalnih proteina ERα. Ova tehnika pruža vredan uvid u to kako su proteini prostorno organizovani u ćelijama i identifikuje ih prolazne interakcije koje je teško otkriti tradicionalnim pristupima.
„Sada smo dokazali da možemo uspešno da koristimo BAR, planiramo da ga primenimo na kliničke uzorke pacijenata obolelih od raka kako bismo mogli da istražimo ove interakcije proteina u kontekstu bolesti. Bolje razumevanje ovih interakcija doprineće razvoju ciljane terapije za ERα-pozitivan rak dojke i potencijalno druge bolesti povezane sa signalizacijom estrogena.“
Viši autor profesor Jioti Choudhari, profesor proteomike raka i šef osnovne ustanove za proteomiku u ICR-u, rekao je: „Naša studija je pružila snažne dokaze da se BAR može efikasno koristiti za dalje naše razumevanje uloge ERα u promovisanju progresije raka i otpornosti na otkriva nove proteine koji su uključeni u važne procese unutar ćelija raka dojke.
„Ovaj rad je otvorio uzbudljive mogućnosti na terenu za identifikaciju novih biomarkera i ima potencijal da stekne uvid u strategije preciznog lečenja. Naš pristup se takođe može koristiti za proučavanje interakcija proteina koje se javljaju sa drugim receptorima u različitim tipovima raka.“
