TR – теломеразная РНК (Telomerase RNA)
TERT – белок теломеразной обратной транскриптазы (Telomerase reverse
transcriptase), hTERT – TERT человека FDA - (Food and Drug Administration - Министерства здравоохранения и
социальных служб США, занимающееся контролем качества пищевых
продуктов, лекарственных препаратов)
Обосновать применение ингибиторов теломеразы, как один из механизмов генной терапии
Ингибирование работы теломеразы
Теломераза
активна в половых, стволовых и опухолевых
клетках. При ингибирований теломеразы
опухолевые клетки продолжают делиться
некоторое время до критического
укорочения теломер, после которого
вступают в апоптоз. Период между началом
ингибирования теломеразы и индуцированным
укорочением теломер и апоптозом, называют
лаг-временем. 17 Этот период может
составить до 100 дней в зависимости от
типа клеток. Однако, если длина теломер
в опухолевых клетках изначально короткая,
то апоптоз наступает раньше, чем у
стволовых клеток (рис.3).
В
связи с этим длина теломер опухолевой
клетки является основным критерием
выбора системы для тестирования
препарата, ингибирующего теломеразу.
Перед тем как рассматривать и сравнивать
различные ингибиторы теломеразной
активности необходимо понять, как
определяют способность веществ
блокировать работу теломеразы.
Методы измерения теломеразной активности
Для исследования ингибирования теломеразы, в первую очередь, необходим надежный метод. Из-за низкой концентрации теломеразы в клетке (100 молекул на 1 клетку) детекция компонентов теломеразы и ее активности становится сложным процессом. Первым для исследования теломеразы использовался прямой метод детекции теломеразной активности. Этот метод основан на удлинении праймера теломеразой в клеточном экстракте в присутствии радиоактивно меченого нуклеотида, который включается в теломерный повтор. Далее продукты удлинения анализируют электрофорезом. Этот метод очень надежный, показывает не только активность, но и количество добавленных теломерных повторов. Однако у этого метода очень низкая чувствительность, из-за чего необходимо большое количество теломеразы и радиоактивного материала, что невозможно для обыденного использования в обычных исследовательских лабораториях.
Ингибирование биогенеза теломеразы
В клетках активная теломераза появляется в результате сложного процесса, объединяющего синтез, процессинг и сборку компонентов теломеразы. В связи с этим мишенями для ингибирования теломеразы могут быть не только компоненты теломеразы, но и процессы синтеза и сборки этого комплекса (рис.1). Однако необходимо учитывать, что механизмы биогенеза теломеразы не до конца изучены. На данный момент отсутствуют целенаправленно разработанные и ингибирующие биогенез теломеразы, дошедшие до клинических испытании на человеке, препараты. Оказалось, что существует очень много лекарственных препаратов, в том числе и противоопухолевых, которые ингибируют биогенез теломеразы.
Ингибирование транскрипции
hTERT Экспресссия мРНК hTERT характерна для опухолевых клеток, тогда как роста экспрессии hTR нет. В связи с этим считается, что экспрессия hTERT является основным механизмом регуляции теломеразы, поэтому транскрипция обратной транскриптазы теломеразы – привлекательная мишень для ингибирования теломеразы.
Рис. 14. Схематическое представление промотора hTERT.
Ингибирование посттрансляционной модификации hTERT
Известно, что теломеразная обратная транскриптаза hTERT фосфорилируется и это необходимо для активности и клеточной локализации теломеразы. Следовательно, фосфатазные и киназные ингибиторы могут непосредственно влиять на теломеразу. Например, окадаевая кислота (рис. 16) является ингибитором фосфатазы 2А. Известно, что фосфатаза 2А ингибирует теломеразу. Обработка клеточной линии опухоли молочной железы окадаевой кислотой приводила к активации теломеразы.
Олигонуклеотиды для ингибирования теломеразы
Олигонуклеотиды являются эффективными инструментами в молекулярной диагностике и функциональной геномике, а главное, рассматриваются, как перспективные терапевтические средства. Технологии регулирования клеточных процессов на основе олигонуклеотидов продемонстрировали свою эффективность in vitro и in vivo. На сегодняшний день используются различные подходы: антисмысловая технология, РНК-интерференция, аптамеры, анти-микроРНК, CRISPR и другие. Основные проблемы, возникающие при использовании олигонуклеотидов в качестве терапевтических агентов, сопряжены с их низкой стабильностью in vivo и со сложностью их селективной доставки в ткани и клетки. Из многочисленных исследованных потенциальных олигонуклеотидных препаратов на данный момент всего три одобрено FDA: витравен (1998), макуген (2004), мипомерсен (2013).
Заключение
Из литературного обзора можно сделать вывод о том, что разработка новых подходов к ингибированию теломеразы актуальна и перспективна для создания новых противоопухолевых препаратов. На данный момент нет ни 49 одного одобренного FDA препарата, влияющего на теломеразу. Многие находятся на стадии клинических испытаниях, однако их успешность не гарантирована. По статистике, только 7% испытываемых онкологических препаратов доходят до одобрения с I фазы клинического испытания и 28% и 45% со II и III фазы, соответственно, так что шансы на появление на рынке новых препаратов на основе некоторых из теломеразных ингибиторов существуют.