Проучване идентифицира генетичен превключвател, който помага на левкемичните клетки да избегнат химиотерапията

Учени са описали молекулярен трик, който позволява на острата миелоидна левкемия (ОМЛ) да се връща толкова често след лечение. Нова публикация в Blood Cancer Discovery показва, че по време на рецидив при някои пациенти се активира „алтернативна програма“ на гена RUNX1: именно изоформата на RUNX1C рязко се увеличава, задействайки BTG2 и поставяйки левкемичните клетки в състояние на покой, състояние, при което химиотерапевтичните лекарства почти нямат ефект. Чрез блокиране на RUNX1C (с антисенс олигонуклеотиди) и едновременно с това прилагане на стандартна химиотерапия, изследователите са успели да „събудят“ клетките и да повишат чувствителността им към лечение - в култури и при мишки.

Предистория на изследването

Острата миелоидна левкемия (ОМЛ) остава заболяване на рецидив: дори след успешна индукционна химиотерапия, значителна част от пациентите изпитват рецидив. Едно от водещите обяснения е „скриването“ на някои клетки в състояние на покой (латентност), характерно за левкемичните стволови клетки (ЛСК). Докато делящите се бласти умират, бавните и спящи клонове оцеляват в хода на заболяването и рестартират тумора. Разбирането на молекулярните превключватели на този покой е ключово за преодоляване на лекарствената резистентност.

RUNX1 играе централна роля в транскрипционната регулация на хематопоезата - но не е единичен протеин, а семейство изоформи, произтичащи от алтернативни промотори и сплайсинг. При хората, изоформата RUNX1C е кодирана от "дисталния" P1 промотор, докато RUNX1A/1B са кодирани от "проксималния" P2; разпределението на изоформите зависи от стадия на развитие и клетъчния тип. Съставът на изоформите може радикално да промени поведението на клетките - от поддържане на стволовост до онкогенни свойства - но специфичният принос на RUNX1C за рецидив на AML и химиорезистентност остава неясен.

Успоредно с това се натрупваха данни за семейството антипролиферативни протеини BTG/Tob (по-специално BTG2), които се свързват с CCR4-NOT комплекса и ускоряват „дехидратацията“ на матричните РНК (деаденилиране), намалявайки тяхната стабилност и глобално потискайки протеиновия синтез. В имунната система именно BTG1/BTG2 спомагат за поддържането на клетъчното латентно състояние; логично е да се предположи, че подобни механизми могат да „приспят“ раковите клетки, предпазвайки ги от цитостатици. Въпреки това, пряката връзка между изоформите на RUNX1 и BTG2 и латентния фенотип при ОМЛ оставаше хипотеза доскоро.

Друга празнина е методологична. Повечето експресионни изследвания при ОМЛ са взели предвид общите генни нива, без да правят разлика между изоформите и рядко анализират сдвоени проби „преди лечение → рецидив“ при едни и същи пациенти. Такъв дизайн е критичен, ако рецидивът се задейства не от „генна печалба“, а от превключване на промотор/изоформа на фона на епигенетични промени. Запълването на тази празнина означава получаване на мишени за изоформ-специфична терапия (напр. РНК-таргетирани олигонуклеотиди), които могат да „събудят“ спящи клетки и да ги направят уязвими към химиотерапия.

На този фон, нова статия в Blood Cancer Discovery тества дали рецидивиращата AML има епигенетично „щракване“ в RUNX1 с изместване към RUNX1C и дали RUNX1C и BTG2 образуват ос, която поставя клетките в латентно състояние и увеличава лекарствената резистентност. Авторите използват сдвоени проби „преди терапия/рецидив“, анализ на РНК изоформи, функционални анализи и специфични за изоформата антисенс олигонуклеотиди - не само за да опишат сигнатурата на латентността, но и за да тестват нейната обратимост и фармакологична уязвимост.

Как стигнахме до това?

Авторите предприели необичаен подход: те сравнили проби от левкемия от едни и същи пациенти преди лечение и при рецидив, анализирайки РНК изоформите, а не само „общата“ генна експресия. Този сдвоен дизайн им позволил да видят, че когато заболяването се завърне, не се променя само нивото на RUNX1, а съотношението на неговите изоформи - именно RUNX1C се повишава. Успоредно с това екипът проверил какво се случва в механиката: идентифицирали „превключване“ на ДНК (метилиране на регулаторния регион на RUNX1), целта на RUNX1C - гена BTG2, и функционалните последици - клетъчен латентен период и лекарствена резистентност.

• Изоформата е от значение. RUNX1 съществува в няколко варианта; техният дисбаланс отдавна е подозиран при хематологични заболявания, но ролята на RUNX1C при рецидив на ОМЛ е ясно демонстрирана в клиничен материал.
• Епигенетично „щракване“. По време на рецидив, в регулаторната зона на RUNX1 се появява метилова маркировка, което кара туморните клетки да „превключат“ към производство на RUNX1C.
• Ос RUNX1C→BTG2. RUNX1C активира BTG2, известен растежен супресор, който инхибира транскрипционно-транслационните процеси и насърчава латентен фенотип. В този режим клетките почти не се делят - и „пропускат“ химиотерапията.

Какво показаха експериментите

• При пациенти (омикси): в сдвоени проби преди терапия и при рецидив, RUNX1C е бил постоянно повишен; BTG2 и сигнатурите в покой се повишиха заедно с него.
• In vitro: принудителната експресия на RUNX1C направи AML клетките по-малко чувствителни към няколко химиотерапевтични лекарства; нокаутът/нокдаунът на RUNX1C възстанови чувствителността.
• При мишки, добавянето на анти-RUNX1C ASO към стандартната химиотерапия намалява туморното натоварване: клетките „излизат от хибернация“, започват да се делят – и стават уязвими към лекарствата.

Защо това е важно?

Класическата картина на рецидив на ОМЛ е клонални клетки-изходци, които „оцеляват“ след лечение, често бавно и в латентно състояние, за които цитостатиците са слаб дразнител. Новата работа идентифицира специфичен молекулярен лост на това латентно състояние – оста RUNX1C→BTG2 – и демонстрира, че той може да бъде фармакологично променен на ниво РНК изоформи. Това е промяна от стратегия „убий бързо делящите се клетки“ към стратегия „събуди ги и ги убий“.

Какво може да промени това на практика?

• Нова цел: RUNX1C като терапевтична цел при рецидивираща/химиорезистентна ОМЛ. Подход с антисенс олигонуклеотид (ASO) или други РНК-таргетирани технологии.
• Комбинации от „ASO + химиотерапия“. Идеята е да се синхронизира цикълът: да се изведат клетките от покой и да се третират във фазата на максимална уязвимост.
• Селекционни биомаркери: повишаване на RUNX1C/BTG2 и метилиране на RUNX1 регулатора при рецидив са кандидати за стратификация на пациентите и мониторинг на риска.

Контекст: Какво вече знаехме за RUNX1 и BTG2

• RUNX1 е ключов транскрипционен фактор на хематопоезата; в онкохематологията е парадоксално: може да се държи като супресор или онкоген - контекстът и изоформата решават много.
• BTG2 е супресор на растежа/диференциацията и медиатор на стрес сигнализацията; активирането му често води до забавяне на клетъчния цикъл и „латентност“ – което е полезно при нормални условия, а при тумори помага за оцеляване на стреса от терапията.

Ограничения, които трябва да се имат предвид

• Път към клиниката. Посоката на ASO за онкохематология едва сега се формира; необходими са проучвания за безопасност/доставка и прецизни комбинирани режими с химиотерапия.
• Хетерогенност на ОМЛ. Не всички пациенти рецидивират чрез оста RUNX1C→BTG2; ще са необходими валидирани панели, за да се изберат тези, при които „превключвателят“ е наистина включен.
• Доказателства за резултатите: Досега е показано при клетки/мишки и молекулярно профилиране на пациенти; необходими са клинични изпитвания, за да се говори за ползата за оцеляването.

Какво следва?

• Разработване на ASO за RUNX1C и протоколи „wake-and-kill“ с фазиране на химиотерапията.
• Клинично тестване на биомаркери (RUNX1C, BTG2, RUNX1 метилиране) за ранно откриване на латентна резистентност.
• Изоформната онкология надхвърля ОМЛ: тества дали подобни изоформни „превключватели“ са скрити в други видове рак на кръвта и солидни тумори.

Източник: Han C. et al. Изоформно-специфична ос RUNX1C-BTG2 управлява латентността и химиорезистентността на AML. Blood Cancer Discovery, 2025. https://doi.org/10.1158/2643-3230.BCD-24-0327