ZESPÓŁ AUTORSKI

Wojskowy Instytut Medyczny

Instytut Chemii Bioorganicznej PAN

Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

Zespół: Kierownik Zespołu: Jolanta Szenajch, dr n.med., mgr biol. - WIM
Luiza Handschuh, dr n. chem. - IChB PAN
Aleksandra Świercz, dr inż. n. techn. - IChB PAN
Michał Góralski, dr n. chem. - IChB PAN
Alicja Szabelska-Beręsewicz, dr n. roln. - UP
Joanna Zyprych-Walczak, dr inż. n. roln. - UP
Idzi Siatkowski, prof. dr hab. n. roln., dr mat. - UP

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Nasz wynalazek jest nowoczesnym modelem komórkowym do badań nad lekoopornością komórek ludzkiego raka jajnika, która jest jedną z głównych przyczyn niepowodzeń w leczeniu tej choroby. Zastosowanie tego wynalazku do zaplanowanych na dużą skalę przedklinicznych badań nad działaniem leków przeciwnowotworowych w komórkach raka jajnika może przełożyć się w przyszłości na ulepszenie lub zmiany w dotychczas stosowanych sposobach leczenia tej choroby, co z kolei będzie miało bezpośredni wpływ na zdrowie i życie kobiet.

Wynalazek dostarcza modelu badawczego komórek ludzkiego raka jajnika w postaci serii sześciu linii komórkowych o zaindukowanej paklitakselem (PTX) odwrotnej oporności na PTX i cisplatynę (CDDP) – obecnie dwóch najskuteczniejszych i powszechnie stosowanych leków w leczeniu tej choroby. Opracowany model posłużył wynalazcom do przeprowadzenia porównawczej analizy ekspresji genów zaangażowanych w procesy komórkowe, biorące udział w powstawania oporności na te leki. Analizę tę wykonano za pomocą nowoczesnej technologii sekwencjonowania następnej generacji (NGS) i dedykowanych do niej specjalistycznych narzędzi bioinformatycznych. Zastosowanie tych technologii wpisuje się w najnowszy trend w naukach biomedycznych, zgodnie z którym w badaniach chorób o skomplikowanym podłożu odchodzi się już od badań aktywności pojedynczych genów na rzecz analizy ekspresji wybranych grup lub wszystkich genów obecnych w komórce.

Stworzony przez nas model komórkowy, wzbogacony o wykonaną w nim porównawczą analizę transkryptomów, może znaleźć szerokie zastosowanie w badaniach przedklinicznych, mających na celu np. znalezienie nowych markerów oporności na leki przeciwnowotworowe albo opracowanie nowych schematów terapeutycznych lub strategii przełamywania oporności na leki.

ISTOTA WYNALAZKU

Jedną z największych trudności w leczeniu wielu nowotworów, której do tej pory nie udało się efektywnie rozwiązać, jest bardzo często występujące zjawisko oporności na leki przeciwnowotworowe.

U chorych na raka jajnika powszechnie stosowanym i najbardziej efektywnym schematem leczenia jest połączenie leków z grupy pochodnych platyny (do których należy CDDP) z lekami z grupy taksanów (do których należy PTX). Jednakże, pomimo pozytywnej początkowej odpowiedzi na to leczenie, 75% chorych kobiet umiera w wyniku nawrotu choroby, następującego na skutek wykształcenia się oporności na te leki.

Nasz wynalazek dostarcza komórkowego modelu badawczego w postaci sześciu linii komórkowych, będących pochodnymi komercyjnej linii ludzkiego raka jajnika A2780 z kolekcji European Collection of Authenticated Cell Cultures (ECACC). Komórki rodzicielskie A2780 poddawano w hodowli długotrwałemu działaniu stopniowo wzrastających stężeń PTX, w wyniku czego powstał szereg pochodnych linii komórkowych stabilnie rosnących w coraz wyższych stężeniach tego leku (zał. 3, Ryc. 1), różniących się między sobą kształtem i sposobem wzrostu w hodowli (zał. 3, Ryc. 2). Po określeniu cytotoksyczności obu leków w linii rodzicielskiej i sześciu wybranych liniach pochodnych okazało się, że otrzymano serię linii komórkowych o zaindukowanej przy pomocy PTX stopniowo zwiększającej się oporności na PTX (od 2,5 do 60 razy) i wykształconej obocznie stopniowo wzrastającej wrażliwości na CDDP (od 2 do 11,5 razy), czyli w eksperymencie powstał model oporności odwrotnej na te leki (zał. 3, Ryc. 3 i 4). Jest to profil oporności bardzo atrakcyjny badawczo, ponieważ jest on najczęściej spotykany w praktyce klinicznej.

W komórkach A2780 i sześciu liniach pochodnych za pomocą technologii NGS i narzędzi bioinformatycznych przeprowadzono porównawczą analizę transkryptomów, znajdując ponad 5400 genów o zróżnicowanej ekspresji (DEG) z dużym prawdopodobieństwem związanych z odpowiedzią komórek na PTX i CDDP. Liczba tych genów rosła stopniowo wraz z nasilającą się odwrotną opornością na te leki (zał. 3, Ryc. 4) . Znaleziono wśród nich następujące grupy genów:
• onkogeny i antyonkogeny;
• geny biorące udział w regulacji cyklu komórkowego, apoptozie i wykształcaniu oporności na leki;
• geny biorące udział w procesach neurologicznych, których możliwa rola w onkogenezie i wykształcaniu oporności na leki jest dyskusyjna lub jeszcze nie odkryta;
• nowe geny o jeszcze nie poznanej funkcji.

Chociaż komórki raka jajnika najczęściej nabierają odwrotnej oporności na PTX i CDDP, to nie są jeszcze znane mechanizmy molekularne odpowiedzialne za powstawanie tego profilu; badacze i klinicyści nie potrafią również przewidywać ani kontrolować kierunku rozwoju oporności. Zatem nasz model komórkowy może mieć szerokie zastosowanie do badań nad:
• molekularnymi mechanizmami interakcji między PTX i CDDP oraz wykształcaniem się oporności na te leki w komórkach raka jajnika;
• przewidywaniem wpływu leczenia PTX na odpowiedź komórek raka jajnika na inne leki;
• poszukiwaniem nowych strategii przełamywania oporności i nowych schematów leczenia;
• poszukiwaniem nowych markerów oporności na leki przeciwnowotworowe.

Model, będący serią pochodzących od siebie linii komórkowych, dostarcza unikalnej możliwości śledzenia trendów w ekspresji genów i białek w trakcie zmian oporności na leki. Opisane właściwości modelu dostarczają wielu bardzo atrakcyjnych możliwości badawczych, zwłaszcza obecnie przy coraz powszechniejszej dostępności wysokoprzepustowych technik genomiki, transkryptomiki i proteomiki, umożliwiających równoczesne badanie tysięcy genów i białek.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Nasz wynalazek obejmuje serię sześciu linii komórkowych ludzkiego raka jajnika o stopniowo nasilającej się odwrotnej oporności na PTX i CDDP z wykonaną porównawczą analizą transkryptomów. W światowych bankach linii komórkowych tylko w jednej brytyjskiej kolekcji ECACC jest zdeponowana linia A2780 razem z dwoma pochodnymi opornymi na CDDP i adriamycynę, lecz w żadnym banku nie jest dostępna linia raka jajnika ani innego nowotworu oporna na PTX; nie są również dostępne serie linii komórkowych o zmieniającej się oporności.

ECACC wyraziła duże zainteresowanie przyjęciem naszych 6 linii komórkowych do swojego depozytu katalogowego, co oznaczałoby odpłatne udostępnianie tych linii z licencją badawczą lub komercyjną zainteresowanym instytucjom na całym świecie.

W ramach wstępnych badań rynkowych oszacowano, że na świecie działa około 14510 centrów badawczych, które mogą być potencjalne zainteresowane zakupem naszej serii komórek.