Neue Studie identifiziert wichtigen Weg zur Verabreichung von Antisense-Krebsmedikamenten

Antisense Oligonukleotide (ASOs) als therapeutischer Ansatz

Antisense-Oligonukleotide (ASOs) wurden als therapeutischer Ansatz vorgeschlagen, um die Produktion fehlerhafter Proteine in einer Vielzahl von Krankheiten, einschließlich Krebs, zu stoppen. In einer Studie, die am 11. August im Journal of Cell Biology (JCB) veröffentlicht wird, identifizieren Forscher des Cancer Research UK Scotland Institute und der University of Glasgow einen Weg, wie ASOs in Zellen gelangen und ihre Ziele erreichen. Dies könnte neue Möglichkeiten aufzeigen, um die Effektivität der Antisense-Therapie zu verbessern.

Was sind ASOs?

ASOs sind kurze DNA-Stränge, die dafür entworfen wurden, an spezifische messenger RNAs (mRNAs) zu binden, die innerhalb der Zellen Proteine codieren. Das dabei entstehende DNA-mRNA-Komplex kann dann von einem zellulären Enzym abgebaut werden. Dies verhindert, dass die mRNA verwendet wird, um ein krankheitsverursachendes Protein zu erzeugen. Dadurch könnte die Produktion von giftigen Proteinen gestoppt werden, die bestimmten neurodegenerativen Krankheiten zugrunde liegen, oder die Expression von mutierten Proteinen, die das Wachstum von Krebszellen antreiben, ausgeschaltet werden.

Wie gelangen ASOs in die Zellen?

ASOs gelangen durch einen Prozess namens Endozytose in die Zellen. Wie genau das geschieht und wie die ASOs anschließend ihre Ziel-mRNA finden, ist jedoch unklar.

„Trotz der Bedeutung des endozytischen Transports für die Wirksamkeit von ASOs bleiben die Mechanismen, die ihr Eindringen und ihre intrazelluläre Weiterleitung steuern, schlecht verstanden.“

Jim C. Norman, Professor, Cancer Research UK Scotland Institute und University of Glasgow

Forschungsergebnisse zu cET-ASOKRas

Norman und seine Kollegen, geleitet von dem Postdoktoranden Sergi Marco und in Zusammenarbeit mit Ionis Pharmaceuticals, untersuchten ein ASO namens cET-ASOKRas, das gezielt mRNAs angreift, die das mutierte KRAS-Protein codieren, ein Protein, das die Entwicklung von mehreren menschlichen Krebserkrankungen vorantreibt. Die Behandlung von Bauchspeicheldrüsenkrebszellen mit cET-ASOKRas reduzierte die mutierten KRAS-Werte und hemmte das Tumorwachstum im Labor.

Weg der ASOs in die Zelle

Die Forscher fanden heraus, dass cET-ASOKRas in die Zellen eindringt, indem es an ein Rezeptorprotein auf der Zelloberfläche bindet, das als CD44 bekannt ist. Dies löst einen Signalweg aus, der ein zweites Rezeptorprotein aktiviert, EPHA2, wodurch cET-ASOKRas in die Zelle in kleinen, membrangebundenen Kompartimenten, den Endosomen, aufgenommen wird. Entscheidend ist, dass EPHA2 diese endosomalen ASO-Behälter in der Nähe des Zellkerns verankert, dem Bereich, in dem die meisten mRNAs produziert werden. Sobald sie sich am Zellkern befinden, wird die umgebende Membran der Endosomen beschädigt und undicht, was es cET-ASOKRas ermöglicht, in das Zytoplasma einzutreten und seiner Ziel-mRNA zu begegnen.

Hemmung des ASO-Wegs und Stressgranula

Norman und seine Kollegen fanden heraus, dass das Eingreifen in diesen Weg durch das Entfernen von CD44 oder EPHA2 aus den Bauchspeicheldrüsenkrebszellen oder das Ausdrücken von Mutanten von EPHA2, die die Verankerung der endosomalen ASOs an den Zellkern nicht ermöglichen, verhinderte, dass cET-ASOKRas die KRAS-Werte reduzierte und das Tumorwachstum hemmte.

Die Forscher entdeckten jedoch auch, dass die Zellen einen eigenen Weg haben, um den Weg zu begrenzen und die Wirksamkeit der ASOs zu reduzieren. Wenn Endosomen in der Nähe des Zellkerns undicht werden, initiieren die Zellen die Bildung von Strukturen, die als Stressgranula bezeichnet werden, welche die Endosomenmembran abdichten und reparieren. Die Forscher fanden heraus, dass die Blockade der Bildung von Stressgranula mit einem Medikament namens ISRIB die Fähigkeit von cET-ASOKRas zur Hemmung der KRAS-Produktion verbesserte.

Rolle von CD44 und EPHA2

Bemerkenswerterweise sind sowohl CD44 als auch EPHA2 stark in aggressiven Bauchspeicheldrüsenkrebsen exprimiert. Besonders CD44 wird als förderlich für das Tumorwachstum angesehen, da es die Nahrungsaufnahme unterstützt und therapieresistente Krebsstammzellen aufrechterhält. „Wir schlagen vor, dass dieser Rezeptor, der von Bauchspeicheldrüsen-Tumoren aufgrund seiner Fähigkeit, Stammzellen und Wachstum zu unterstützen, ausgewählt wurde, als Türsteher für einen endozytischen Weg genutzt werden könnte, der therapeutische Moleküle wie cET-ASOKRas zu aggressiven Tumoren transportiert“, sagt Marco.

„Unsere Entdeckung, dass die chemische Hemmung des Weges, der endosomale Membranen repariert, die Wirksamkeit von cET-ASOKRas erhöht, deutet darauf hin, dass pharmakologische Werkzeuge, die auf diese Stressantwort abzielen, ebenfalls genutzt werden könnten, um die Lieferung dieser therapeutischen Mittel weiter zu verbessern“, sagt Norman.

Quellen: