Автореферат (1097598), страница 4
Текст из файла (страница 4)
4. показана зависимость pAKT сигнала приингибировании ErbB2 рецепторов 100 нМ пертузумаба (индекс резистентности R90) отпараметра γ. Видно, что уровень pAKT сигнала при его ингибировании возрастает приуменьшении управляющего параметра γ. Уменьшение γ, вызванное мутациями PTEN и/илиPIK3CA, ведет к возрастанию pAKT сигнала при действии ингибитора, и в области значенийγ<0.5 (50% потеря активности PTEN) происходит полная потеря чувствительности кингибирующему действию пертузумаба.
Показано, что пороговое возрастание pAKT при 50%потере активности PTEN связано с пост-трансляционной модификацией PTEN при егофосфорилировании киназами GSK3β и СК2, что вызывает дополнительное снижениюактивности PTEN.Рис. 4. Зависимость индекса резистентности R90 (pAKT при 90% ингибированиирецепторного сигнала) от управляющего параметра (линия). Точки - экспериментальныеданные для различных раковых клеток с различным уровнем экспрессии PTEN. Черныеточки – данные для 12 раковых клеточных линий яичников [17], синие точки – данные дляклеточной линии рака молочной железы, красные точки – данные для клеток 20 пациентовс эндометриальным раком.
Стрелками показаны прямой и обратный переходы«чувствительность-резистентность».Таким образом, результаты проведенных совместных теоретических иэкспериментальных исследований показали, что мутации в PI3K сигнальном пути,приводящие к потере активности PTEN или активации PI3K киназы, вызывают резистентностьк ингибированию ErbB2 рецепторов.
Расчеты также показали, что эффект резистентностиможно характеризовать введенным параметром управления γ.12AБРис. 5. (А) Экспериментальные данные по ингибированию роста 13 линий раковых клетокяичников ЛП пертузумабом (верхняя диаграмма). Уровни экспрессии основных белков вPI3K/PTEN/AKT сигнальном пути и мутации PIK3CA гена показаны на нижней диаграмме.(Б) Кривые Каплан-Мейера для выживаемости пациентов с раком молочной железы,проходящих курс лечения трастузумабом, с низким (синяя линия) и высоким (красная линия)уровнями экспрессии PTEN [17].С целью проверки предложенного механизма резистентности участниками проекта вЦентре Исследования Рака Эдинбургского университета были выполнены эксперименты наклеточных линиях рака яичников.
В экспериментах измерялась степень ингибирования ростапопуляций 13 клеточных линий при действии пертузумаба, а также были определены уровниэкспрессия PTEN и других белков сигнальной системы в исследуемых клеточных линиях (Рис.5A). Экспериментальные результаты показали, что клетки с высоким уровнем экспрессииPTEN проявляют чувствительность к действию пертузумаба, в то время как клетки с низкимуровнем PTEN, мутациями гена PIK3CA и активацией AKT резистентны к ЛП. Такжеустановлено, что введенный коэффициент резистентности γ коррелирует со степеньюингибирования pAKT сигнала и роста клеточной популяции при действии пертузумаба в 13клеточных линиях с различной экспрессией PTEN и мутациями PIK3CA гена (корреляционныйкоэффициент Пирсона -0.74 и 0.76 для ингибирования pAKT и роста клеточной популяции,соответственно).С целью клинической проверки полученных результатов исследования механизмарезистентности к ингибитору ErbB2 рецепторов были собраны и проанализированыклинические данные в West General Hospital Эдинбурского университета для пациентов сраком молочной железы, проходящих курс лечения трастузумабом (Герцептином),ингибитором ErbB2 (HER2) рецепторов (Рис.
5Б). Отметим, что исследуемый ЛП, пертузумаб,был утвержден для клинического применения только в 2013 г. и не мог быть использован вклинических исследованиях, проводимых в 2009 г. В результате анализа кривых КапланМейера для 122 пациентов было показано, что выживаемость пациентов с высоким уровнемэкспрессии PTEN приблизительно в 3 раза выше, чем у пациентов с низким уровнем.Полученные данные свидетельствуют, что чувствительность пациентов к ингибитору ErbB213рецепторов существенно ослабевает при уменьшении активности фосфатазы PTEN. Отметим,что в большинстве типов опухолей мутации PTEN являются гетерозиготными, которые ведут,главным образом, к 50% потере экспрессии фосфатазы.
Как показывают проведенные расчеты,резистентность при 50% сохранении активности PTEN возникает за счет дополнительнойпост-трансляционной деактивации PTEN за счет фосфорилирования PTEN (Рис. 4).В третьей главе обсуждаются компьютерные методы моделирования действиякомбинированной лекарственной онкотерапии, нацеленной на преодоления de novo иприобретенной резистентности к лекарственным препаратам, ингибиторам клеточныхрецепторов. Рассматриваются основные механизмы резистентности, возникающей за счетмутаций генов, кодирующих белки в PI3K сигнальном пути раковых клеток молочной железыи яичников. На основе компьютерного моделирования развит метод восстановлениячувствительности PI3K сигнальной системы с мутациями PIK3KC и PTEN генов к действиюингибиторов клеточных рецепторов.
Метод заключается в модификации характеристиквыходных сигналов системы в результате действия дополнительного лекарственногопрепарата (модификаторов) с целью восстановления ее исходных свойств,характеризующихся высокой чувствительностью к ингибиторам рецепторных сигналов. Приэтом достигается синергетическое действие комбинации двух ЛП: ингибитора входногорецепторного сигнала и лекарственного препарата, модификатора сигнальной системы сонкомутациями.Дляопределенияэффективныхкомбинацийлекарственныхпрепаратов,восстанавливающих чувствительностьк анти-рецепторной терапии, разработанматематический метод, основанный на анализе чувствительности выходного сигнала системык изменению ее входного сигнала и к вариациям кинетических параметров сигнальной белков.В развитом подходе предполагается, что изменения кинетических параметров сигнальнойсистемы могут происходить в результате мутаций генов, кодирующих сигнальные белки иприводящих к изменению их активности, а также в результате репрессии и экспрессии геновпри канцерогенезе или адаптации раковых клеток к онкотерапии.
Метод был применен длявосстановления чувствительности рAKT сигнала к ингибитору ErbB2 рецептора, пертузумабу,путем комбинированной терапии.Развитый метод основывается на анализе зависимости выходного сигнала сигнальнойсистемы от ее входного рецепторного сигнала. В случае PI3K сигнального путианализировался выходной сигнал pAKT в зависимости от уровня входного сигнала концентрации фосфорилированного рецептора pErbB2.
На Рис. 6 (линия 1) представленарасчетная характеристика отклика PI3K сигнального пути, для референтной системы созначением управляющего параметра =1, которая представляет собой плавнуюгиперболическую функцию. Полученная характеристика сигнальной системы позволяетпроанализировать поведение pAKT сигнала при ингибировании рецепторного сигналанезависимо от типа ингибитора. Так для пертузумаба, 80%-90% ингибирование ErbB2рецептора при его физиологической концентрации 100 нМ, приводит к 80%-70%ингибированию pAKT сигнала.14Рис. 6. Выходные характеристики PI3K сигнальной системы при мутации PTEN гена идействии комбинации ЛП.
Зависимость выходного сигнала pAKT от входного сигналаpHER2 системы при нормальном уровне PTEN (линия 1), при его пониженном уровне (линии2 и 3), при действии ингибитора PI3K, LY294002 (линия 4) и действии LY294002 припониженном уровне экспрессии PTEN (линия 5). pAKT и pHER2 сигналы нормализованы к ихмаксимальным значениям.Расчет выходной характеристики pAKT(pHER2) при потере активности PTEN (<1)показал существенное изменение отклика системы на ее входной сигнал. Выходнаяхарактеристика при 50%-70% потере активности PTEN имеет форму ступеньки в областивходного сигнала 0.2, что соответствует 80%-90% ингибированию pHER2 сигнала придействии 100 нМ пертузумаба (Рис.
6, линии 2 и 3). Полученная характеристика откликасистемы имеет гиперчувствительный характер ответа при низких уровнях входного сигнала:активация pAKT происходит в области 0.1-0.2 входного сигнала, что соответствует 80%-90%ингибированию входного сигнала pHER2. При таком режиме функционирования сигнальнаясистема становиться нечувствительной к величине низкого входного рецепторного сигнала вобласти значений 0.1-1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
