Bilo je izuzetno teško odrediti uzrok mnogih karcinoma – a čini se da mnogi imaju više od jednog porekla. Međutim, fibrolamelarni karcinom (FLC) je onaj za koji su naučnici mislili da su ga uhvatili.
Retka i trenutno neizlečiva bolest koja napada jetru dece, adolescenata i mladih odraslih, FLC nastaje kada mala delecija u hromozomu 19 izazove fuziju dva gena, što je otkriće napravljeno 2014. godine u laboratoriji Rokfelerovog Sanforda M. Simona, čija ćerka, tada tinejdžerka, Elana, ne samo da je dijagnostikovana bolest jetre nekoliko godina ranije, već je bila i vođa tima koji je pronašao fuziju.
Jedan gen je DNAJB1, koji proizvodi proteine toplotnog šoka koji podstiču ćelijsku homeostazu, a drugi je PRKACA, generator katalitičke podjedinice protein kinaze A (PKA), koja je ključna za ćelijsku metaboličku funkciju. Promene u kinazama, koje modifikuju mnoge druge molekule, umešane su u izazivanje mnogih karcinoma.
Tokom protekle decenije smatralo se da je ova fuzija stvorila promenu tipa Frankenštajna u PKA tako da je izazvala pustoš u ćeliji. Sada su istraživači u Simonovoj laboratoriji došli do iznenađujućeg otkrića: fuzioni protein se ponaša baš kao normalna kinaza. Ali ćelije koje sadrže dodatak svojoj katalitičkoj podjedinici stvaraju kinazu u prevelikim količinama – što je pravi krivac.
„To je zapravo prekomerna ekspresija proteina zvanog PKA koji izaziva rak“, kaže prvi autor Mahsa Širani, postdoktorski saradnik u Laboratoriji za ćelijsku biofiziku, koju vodi Simon. „Ovi nalazi imaju potencijal da otkriju puteve širokog spektra karcinoma i ponude nove mogućnosti lečenja.“
Istraživači su objavili svoje rezultate u Cancer Research.
Širanino istraživanje je bilo usmereno na dublje razumevanje mehanike spojenog gena još od njenog vremena dok je doktorirala. student i asistent u laboratoriji biohemičarke Barbare Lajons Državnog univerziteta u Novom Meksiku, čije je istraživanje FLC-a bilo podstaknuto dijagnozom bolesti njenog sopstvenog sina.
Kao i Elana Simon i brojni drugi pacijenti, njen sin Džekson Klark stavio je svoj život na čekanje da bi istražio bolest u laboratoriji Simon. Njegov prvi članak iz laboratorije objavljen je prošle godine. Klark je preminuo iz FLC-a.
Za trenutnu studiju, Shirani je analizirao uzorke tumorskog tkiva od pacijenata sa FLC-om koristeći spektrometriju mase, biohemiju i imunofluorescenciju da bi kvantifikovao nivo proteina u tumorskom tkivu pacijenata. Takođe ih je uporedila sa normalnim tkivom jetre.
Kopajući dublje, otkrila je da tumorske ćelije imaju molekularnu neravnotežu: povećana količina katalitičkih proteina premašuje broj inhibitornih koji normalno potiskuju i lokalizuju prve. Ovaj višak ima dva duboka efekta na ćeliju. Jedna je da se aktivnost PKA pojačava, neprovereno. Drugi je da se PKA sada može slobodno kretati po ćeliji, praveći pustoš na mestima kojima obično ne može pristupiti, uključujući jezgro.
Širanijevi rezultati pokazuju da je važna činjenica da aktivna katalitička podjedinica nadmašuje svoje inhibitorne komponente, a ne strukturna promena u samoj kinazi.
Testirajući ovu teoriju, istraživači su otkrili da mogu ponovo stvoriti bolest u ljudskim ćelijama jetre samo povećanjem količine normalne kinaze. Takođe su otkrili da su neki pacijenti imali potpuno drugačiji gen spojen sa prednjim krajem iste kinaze, PRKACA, što ukazuje da se stvarni uzrok bolesti ne može pripisati dodatnom komadu koji je dodat kinazi.
„Pokazali smo da nije važno šta ste spojili sa PRKACA genom. To može biti DNAJB1 ili ATP1B1, ili može biti ništa – samo PRKACA koja ima visoku ekspresiju proteina“, kaže ona. „Svaka situacija dovodi do istog fenotipa raka.“
Istraživači su svoje nalaze potvrdili koristeći jedinstveni alat koji im je na raspolaganju. U poslednjoj deceniji, Simon Lab je upravljao Repozitorijumom fibrolamelarnog tkiva. Kada su istraživači pregledali svoje uzorke, naišli su na četiri pacijenta koji su imali nešto što je izgledalo kao fibrolamelarno, ali nisu imali fuziju sa PRKACA. Umesto toga, jedina promena koju su otkrili bio je gubitak inhibitornog proteina, pružajući više dokaza da je količina katalitičke podjedinice u odnosu na njene regulatorne komponente ključni faktor u formiranju bolesti.
Nalazi bi potencijalno mogli dovesti do prvih terapijskih tretmana za FLC izvan hirurškog uklanjanja tumora, kaže Shirani. (Tretmani dostupni ljudima sa uobičajenim rakom jetre su beskorisni za FLC, koji ima potpuno drugačiji molekularni profil.)
Jedna ideja je da se lociraju mesta vezivanja na proteinu DNAJB1 za koja bi se inhibitor leka mogao vezati. Drugi umanjuje ekspresiju PKA. Laboratorija trenutno istražuje obe mogućnosti.
Potonji pristup bi mogao imati potencijal izvan FLC-a, kaže Shirani, jer je disregulacija PKA povezana sa mnogim drugim bolestima. Na primer, tumor nadbubrežne žlezde koji izaziva Cushingov sindrom je rezultat mutacije u istoj katalitičkoj podjedinici, PRKACA. (To otkriće je napravio predsednik Rokfelera Ričard P. Lifton 2014. godine.)
Kao i kod potencijalnog tretmana FLC, ključ bi bio da se ometaju procesi signalizacije nizvodno od proizvodnje PKA, pre nego što gejzir proizvodnje proteina poremeti ćeliju.
Širani takođe sugeriše da merenje nivoa proteina proizvedenih od mutiranih gena može biti prvi korak ka boljem razumevanju bilo kojeg broja karcinoma: „Možda je povećan nivo ili lokacija proteina sam po sebi uzrok“.
Nalazi mogu takođe da osvetle patogenezu bolesti uopšte – jedan od mnogih važnih razloga za istraživanje retkih bolesti, koje se često smatraju beznačajnim jer pogađaju tako malo ljudi, kaže Simon.
„Postoji toliko dobrih razloga da ih proučavamo“, kaže on. „Mnoge retke bolesti su veoma precizno okarakterisane, što omogućava brz napredak, a ti rezultati se često mogu generalizovati na uobičajene bolesti. Na primer, saznali smo za koncept ‘tumorskog supresora’ iz proučavanja retkog retinoblastoma raka u detinjstvu.“
„Takođe mislim da dok preciznije definišemo bolesti, otkrivamo da su mnoge za koje se smatralo da su pojedinačne bolesti zapravo skup različitih retkih bolesti koje dele neku zajedničku karakteristiku ili mehanizam“, dodaje on.
