Резистентность к стандартной химиотерапии остается основной причиной рецидивов и смерти онкологических пациентов. Фундаментальные биологические свойства опухолевых клеток определяются не только приобретенными генетическими мутациями, но и аберрантной эпигенетической регуляцией с соответствующими изменениями транскриптома. Пластичность транскриптома создает внутриопухолевую гетерогенность, придавая клеткам новые фенотипические свойства — химиорезистентность, аберрантную пролиферацию и инвазивность.
Нейробластома (НБ) высокого риска демонстрирует транскрипционную пластичность с определенными клеточными состояниями при низком мутационном бремени. Клетки НБ существуют преимущественно в двух генетически идентичных, но эпигенетически и транскрипционно различных состояниях: химиочувствительное адренергическое состояние (ADRN) и менее распространенное состояние персистирующих лекарственно-толерантных клеток — мезенхимальное (MES) состояние. MES-клетки обогащены при рецидиве, что предполагает переключение клеток в это состояние под терапевтическим давлением.
Исследователи использовали недавно разработанную флуоресцентную репортерную систему MES-состояния клеток НБ для полноэкзомного CRISPR-Cas12 нокаут-скрининга с целью идентификации главных регуляторов поддержания MES-состояния. Интегрированный анализ путей продемонстрировал множественные консервативные модули, вовлеченные в поддержание MES-состояния, включая выраженную роль провоспалительных сигнальных путей.
Для изучения механизмов межсостоятельных переходов проведен скрининг библиотеки транскрипционных факторов со сверхэкспрессией в ADRN-клетках на основе флуорофорной маркировки. Эти данные продемонстрировали выраженную роль транскрипционных факторов, расположенных ниже провоспалительных сигнальных путей, в формировании MES-состояния.
Пересечение данных скринингов идентифицировало центральные узлы для таргетирования с целью нарушения поддержания и формирования MES-состояния. Выдающимся центральным узлом оказался ген TAB1 (TAK1-binding protein 1). Согласно роли в поддержании MES-состояния, белковые партнеры TAB1 экспрессировались выше в MES-доминантных клеточных линиях и первичных опухолях, чем в ADRN-доминантных моделях.
Таргетный CRISPR-нокаут TAB1 в высоко MES-клеточных линиях привел к выраженной потере MES-ассоциированной генной экспрессии. Пулы клеток с нокаутом TAB1 показали повышенную химиочувствительность к нескольким химиотерапевтическим агентам различных классов, используемых в лечении нейробластомы.
Переключение клеточных состояний представляет интригующую парадигму, посредством которой клетки НБ могут избегать стандартной терапии. Идентифицированы гены-кандидаты, включая TAB1, играющие важную роль в поддержании MES-состояния при НБ. Продолжающееся изучение этих фундаментальных механизмов представляет новый подход, потенциально применимый для терапевтической выгоды — целенаправленное воздействие на пластичность клеточных состояний может повысить эффективность химиотерапии и предотвратить развитие резистентности.