Badanie zidentyfikowało przełącznik genetyczny, który pomaga komórkom białaczkowym unikać chemioterapii

Naukowcy opisali molekularny trik, który pozwala na tak częste nawroty ostrej białaczki szpikowej (AML) po leczeniu. Nowy artykuł w czasopiśmie „Blood Cancer Discovery” pokazuje, że podczas nawrotu u niektórych pacjentów aktywowany jest „alternatywny program” genu RUNX1: to izoforma RUNX1C gwałtownie wzrasta, wyzwalając BTG2 i wprowadzając komórki białaczkowe w stan uśpienia, w którym leki chemioterapeutyczne praktycznie nie działają. Blokując RUNX1C (za pomocą oligonukleotydów antysensowych) i jednocześnie podając standardową chemioterapię, naukowcy byli w stanie „obudzić” komórki i zwiększyć ich wrażliwość na leczenie – w hodowlach i na myszach.

Tło badania

Ostra białaczka szpikowa (AML) pozostaje chorobą nawrotową: nawet po skutecznej chemioterapii indukcyjnej znaczna część pacjentów doświadcza nawrotu. Jednym z głównych wyjaśnień jest „ukrywanie się” niektórych komórek w stanie spoczynku (uśpienia), charakterystycznym dla komórek macierzystych białaczki (LSC). Podczas gdy dzielące się blasty obumierają, wolno dzielące się i uśpione klony przeżywają i ponownie tworzą guz. Zrozumienie molekularnych mechanizmów tego uśpienia jest kluczowe dla pokonania lekooporności.

RUNX1 odgrywa kluczową rolę w regulacji transkrypcji hematopoezy – nie jest jednak pojedynczym białkiem, lecz rodziną izoform powstających w wyniku alternatywnych promotorów i splicingu. U ludzi izoforma RUNX1C jest kodowana przez „dystalny” promotor P1, podczas gdy RUNX1A/1B jest kodowana przez „proksymalny” promotor P2; dystrybucja izoform zależy od stadium rozwoju i rodzaju komórki. Skład izoform może radykalnie zmieniać zachowanie komórki – od zachowania cech macierzystych po właściwości onkogenne – ale specyficzny udział RUNX1C w nawrocie AML i chemiooporności pozostaje niejasny.

Równolegle gromadzono dane dotyczące rodziny białek antyproliferacyjnych BTG/Tob (w szczególności BTG2), które wiążą się z kompleksem CCR4-NOT i przyspieszają „dehydratację” RNA macierzy (deadenylację), zmniejszając ich stabilność i globalnie hamując syntezę białek. W układzie odpornościowym to właśnie BTG1/BTG2 pomagają utrzymać uśpienie komórkowe; logiczne jest założenie, że podobne mechanizmy mogą „uśpić” komórki nowotworowe, chroniąc je przed cytostatykami. Jednak bezpośredni związek między izoformami RUNX1 i BTG2 a fenotypem uśpienia w ostrej białaczce szpikowej (AML) do niedawna pozostawał hipotezą.

Kolejną luką jest metodologia. Większość badań ekspresji genów w ostrej białaczce szpikowej (AML) uwzględniała całkowity poziom genów, bez rozróżniania izoform i rzadko analizując sparowane próbki „przed leczeniem → nawrót” u tych samych pacjentów. Taki projekt ma kluczowe znaczenie, jeśli nawrót jest wyzwalany nie przez „przyrost genu”, ale przez zamianę promotora/izoformy na tle przesunięć epigenetycznych. Wypełnienie tej luki oznacza uzyskanie celów dla terapii specyficznej dla izoform (np. oligonukleotydów ukierunkowanych na RNA), które mogą „obudzić” uśpione komórki i uczynić je podatnymi na chemioterapię.

W tym kontekście nowy artykuł w czasopiśmie „Blood Cancer Discovery” bada, czy nawrotowa AML ma epigenetyczne „kliknięcie” w genie RUNX1 z przesunięciem w kierunku RUNX1C oraz czy RUNX1C i BTG2 tworzą oś, która wprowadza komórki w stan uśpienia i zwiększa lekooporność. Autorzy wykorzystują sparowane próbki „przed terapią/nawrót”, analizę izoform RNA, testy funkcjonalne oraz specyficzne dla izoform oligonukleotydy antysensowe – nie tylko po to, by opisać sygnaturę uśpienia, ale także po to, by zbadać jej odwracalność i podatność farmakologiczną.

Jak do tego doszliśmy?

Autorzy zastosowali nietypowe podejście: porównali próbki białaczki pobrane od tych samych pacjentów przed leczeniem i w momencie nawrotu, analizując izoformy RNA, a nie tylko „całkowitą” ekspresję genów. Ten projekt par pozwolił im zaobserwować, że w przypadku nawrotu choroby zmienia się nie tylko poziom RUNX1, ale także stosunek jego izoform – wzrasta ekspresja RUNX1C. Jednocześnie zespół zbadał mechanizmy działania: zidentyfikowali „przełącznik” w DNA (metylacja regionu regulatorowego RUNX1), cel RUNX1C – gen BTG2 – oraz konsekwencje funkcjonalne – uśpienie komórek i lekooporność.

• Izoforma ma znaczenie. RUNX1 występuje w kilku wariantach; od dawna podejrzewano, że ich nierównowaga występuje w chorobach hematologicznych, ale rola RUNX1C w nawrocie AML została wyraźnie wykazana w materiale klinicznym.
• Epigenetyczne „klik”. Podczas nawrotu choroby w strefie regulacyjnej RUNX1 pojawia się ślad metylowy, powodując „przełączenie” komórek nowotworowych na produkcję RUNX1C.
• Oś RUNX1C→BTG2. RUNX1C aktywuje BTG2, znany supresor wzrostu, który hamuje procesy transkrypcyjno-translacyjne i promuje fenotyp uśpienia. W tym trybie komórki praktycznie się nie dzielą – i „prześlizgują się” pod wpływem chemioterapii.

Co wykazały eksperymenty

• U pacjentów (omika): w próbkach sparowanych przed terapią i w momencie nawrotu, poziom RUNX1C był stale podwyższony; wraz z nim wzrastały wartości BTG2 i sygnatury spoczynkowe.
• In vitro: wymuszona ekspresja RUNX1C sprawiła, że komórki AML stały się mniej wrażliwe na kilka leków chemioterapeutycznych; wybicie/wyciszenie RUNX1C przywróciło wrażliwość.
• U myszy dodanie przeciwciała anty-RUNX1C ASO do standardowej chemioterapii zmniejszyło rozmiar nowotworu: komórki „wyszły z hibernacji”, zaczęły się dzielić i stały się wrażliwe na leki.

Dlaczego to jest ważne?

Klasycznym obrazem nawrotu AML jest sytuacja, w której klonalne komórki źródłowe „przeżywają” leczenie, często w stanie powolnego uśpienia, dla którego cytostatyki działają słabo drażniąco. Nowa praca identyfikuje specyficzną dźwignię molekularną tego uśpienia – oś RUNX1C→BTG2 – i wykazuje, że można ją modyfikować farmakologicznie na poziomie izoform RNA. Jest to odejście od strategii „zabijania szybko dzielących się komórek” na strategię „obudź je i zabij”.

Co to może zmienić w praktyce?

• Nowy cel: RUNX1C jako cel terapeutyczny w nawrotowej/chemoopornej AML. Podejście z wykorzystaniem oligonukleotydu antysensowego (ASO) lub innych technologii ukierunkowanych na RNA.
• Połączenie „ASO + chemioterapia”. Chodzi o synchronizację cyklu: wyprowadzenie komórek ze stanu spoczynku i leczenie ich w fazie maksymalnej podatności.
• Biomarkery selekcyjne: podwyższenie poziomu RUNX1C/BTG2 i metylacja regulatora RUNX1 w momencie nawrotu choroby są kandydatami do stratyfikacji pacjentów i monitorowania ryzyka.

Kontekst: Co już wiedzieliśmy o RUNX1 i BTG2

• RUNX1 jest kluczowym czynnikiem transkrypcyjnym hematopoezy; w onkohematologii jest to paradoksalne: może pełnić funkcję supresora lub onkogenu - kontekst i izoforma mają w tym przypadku duże znaczenie.
• BTG2 to supresor wzrostu/różnicowania i mediator sygnału stresu; jego aktywacja często skutkuje spowolnieniem cyklu komórkowego i „uśpieniem”, co jest korzystne w normalnych warunkach, a w przypadku nowotworów pomaga przetrwać stres związany z terapią.

Ograniczenia, o których należy pamiętać

• Droga do kliniki. Kierunek ASO dla onkohematologii jest dopiero w fazie powstawania; potrzebne są badania dotyczące bezpieczeństwa i skuteczności oraz precyzyjne schematy leczenia skojarzonego z chemioterapią.
• Heterogeniczność AML. Nie u wszystkich pacjentów dochodzi do nawrotu choroby poprzez oś RUNX1C→BTG2; do wyselekcjonowania tych, u których „przełącznik” jest rzeczywiście włączony, potrzebne będą zweryfikowane panele.
• Dowody efektów: Dotychczas wykazano je na komórkach/myszach i w profilowaniu molekularnym pacjentów; aby mówić o korzyściach w zakresie przeżycia, konieczne są badania kliniczne.

Co dalej?

• Opracowanie ASO dla RUNX1C i protokołów „wybudź i zabij” z fazą chemioterapii.
• Badania kliniczne biomarkerów (RUNX1C, BTG2, metylacja RUNX1) w celu wczesnego wykrywania uśpionej oporności.
• Onkologia izoform wykracza poza AML: bada się, czy podobne „przełączniki” izoform są ukryte w innych nowotworach krwi i guzach litych.

Źródło: Han C. i in. Oś RUNX1C-BTG2 specyficzna dla izoform reguluje uśpienie AML i chemiooporność. Blood Cancer Discovery, 2025. https://doi.org/10.1158/2643-3230.BCD-24-0327