Разработка и тестирование нового противоракового препарата может стоить миллиарды долларов и потребовать многих лет исследований. Поиск эффективного противоракового лекарства из пула лекарств, уже одобренных для лечения других заболеваний, может значительно сократить время и деньги на этот процесс.
Теперь, используя новый биоинформатический подход, группа исследователей из Медицинского центра Бет Исраэль Дьяконесса (BIDMC) обнаружила, что одобренный антимикробный препарат пентамидин может помочь в лечении пациентов с запущенным раком почки. Открытие, описанное в Интернете в журнале Molecular Cancer Therapeutics, показывает, как связь паттернов экспрессии генов рака с активностью лекарств может помочь в улучшении лечения рака.
"Стратегия перепрофилирования лекарств, которые в настоящее время используются по другим показаниям, представляет значительный интерес для медицинского сообщества, а также для фармацевтической и биотехнологической промышленности," говорит старший автор Товия Либерманн, доктор философии, директор Центра геномики, протеомики, биоинформатики и системной биологии BIDMC и доцент медицины Гарвардской медицинской школы. "Наши результаты демонстрируют, что биоинформатические подходы, включающие анализ и сопоставление сигнатур генов рака и лекарств, действительно могут помочь нам определить новые кандидаты для лечения рака."
Почечно-клеточный рак состоит из нескольких подтипов, которые, вероятно, вызваны различными генетическими мутациями. На протяжении многих лет Либерманн работал над выявлением новых маркеров заболеваний и терапевтических целей с помощью сигнатур экспрессии генов почечно-клеточного рака, которые отличают эти различные подтипы рака друг от друга, а также от здоровых людей. В этой новой статье он и его коллеги искали лекарства, которые могли бы быть эффективными против светлоклеточного рака почек, наиболее распространенного и крайне злокачественного подтипа рака почки. Хотя пациентов с ранней стадией заболевания часто можно успешно вылечить хирургическим путем, до 30 процентов пациентов с почечно-клеточным раком имеют запущенные стадии заболевания на момент постановки диагноза.
Чтобы продолжить этот поиск, они использовали базу данных карты подключений (C-MAP), набор данных об экспрессии генов в раковых клетках человека, обработанных сотнями низкомолекулярных препаратов.
"C-MAP использует алгоритмы сопоставления с образцом, чтобы позволить исследователям устанавливать связи между лекарствами, генами и заболеваниями посредством общих, но обратных изменений в экспрессии генов," говорит Либерманн. "Это предоставило нам захватывающую возможность использовать наши сигнатуры генов рака почечных клеток и новую биоинформатическую стратегию для сопоставления профилей экспрессии генов рака почки у отдельных пациентов с изменениями экспрессии генов, вызванными различными обычно используемыми лекарствами."
После определения лекарств, которые могут обратить вспять изменения экспрессии генов, связанные с почечно-клеточным раком, исследователи использовали анализы для измерения воздействия выбранных лекарств на клетки. Это привело к идентификации небольшого количества одобренных FDA препаратов, которые вызывали гибель клеток в нескольких клеточных линиях рака почки. Затем исследователи протестировали три из этих препаратов на животной модели почечно-клеточного рака и продемонстрировали, что противомикробный агент пентамидин (в основном используемый для лечения пневмонии) снижает рост опухоли и увеличивает выживаемость. Эксперименты по экспрессии генов с использованием микрочипов также идентифицировали гены почечно-клеточного рака, которым противодействовал пентамидин.
"Одна из основных проблем при лечении рака – это определение правильного лекарства для нужного человека," объясняет первый автор Луис Фернандо Зербини, доктор философии из Международного центра генной инженерии и биотехнологии в Кейптауне, Южная Африка, добавляя, что этот биоинформатический подход может быть особенно ценной недорогой моделью в развивающихся странах.
Авторы говорят, что их следующим шагом будет оценка потенциала пентамидина в сочетании с существующими стандартными методами лечения рака почки. "Поскольку препараты, которые мы оцениваем, уже одобрены FDA, успешные исследования на доклинических моделях животных могут позволить нам быстро перевести эти препараты в клинические испытания," добавляет Либерманн.