Badanie metylacji EGFR w odpowiedzi na cetuksymab u pacjentów z przerzutowym rakiem jelita grubego

Rak jelita grubego jest trzecią przyczyną raka na świecie. Zalecanym leczeniem raka jelita grubego we wczesnym stadium (stadium I i stadium II) jest usunięcie chirurgiczne, podczas gdy leczenie późnego stadium (stadium III i stadium IV) raka jelita grubego w dużej mierze opiera się na chemioterapii. Opracowano optymalizację dawkowania i harmonogramu chemioterapii w celu poprawy odpowiedzi i wskaźnika przeżycia pacjentów. Tymczasem racjonalne ukierunkowanie molekularnych szlaków sygnałowych, które są zaangażowane w etiologię nowotworów złośliwych, jest obecnie jedną z najbardziej obiecujących strategii opracowywania nowych leków przeciwnowotworowych. Od czasu pierwszego odkrycia EGFR w 1962 r., rodzina EGFR i dalsze szlaki sygnałowe stały się jednym z najlepiej scharakteryzowanych systemów receptorowych kinaz tyrozynowych. Oprócz ich funkcji w prawidłowym rozwoju, nieprawidłowa ekspresja EGFR jest zaangażowana w nieprawidłową proliferację komórek, zmniejszoną apoptozę, migrację komórek, przerzuty, angiogenezę oraz oporność na promieniowanie i chemioterapię u pacjentów z rakiem. Ze względu na ważną rolę, jaką EGFR odgrywa w powstawaniu nowotworów, nowe klasy leków ukierunkowanych na EGFR, takie jak cetuksymab, należą do najbardziej zaawansowanych klinicznie terapii ukierunkowanych molekularnie. Połączenie przeciwciała monoklonalnego EGFR z chemioterapią wykazało skuteczność w leczeniu raka jelita grubego. Jednak ostatnio zaobserwowano oporność terapii celowanej EGFR ze względu na skomplikowane i różne mechanizmy lekooporności. Weźmy jako przykład przeciwciało monoklonalne EGFR, cetuksymab, wskaźnik odpowiedzi na terapię cetuksymabem plus irynotekanem wynosił około 23%. Niektóre badania wykazały, że oporność EGFR na cetuksymab jest związana z konstytutywną aktywacją zmutowanego KRAS. Jednak coraz więcej badań wykazało, że nie wszyscy pacjenci z KRAS typu dzikiego odpowiadają na cetuksymab, podczas gdy nie wszyscy pacjenci z mutacją Kras są oporni na cetuksymab. Te obserwacje sprawiają, że pilne jest zbadanie potencjalnych mechanizmów regulacji EGFR, które mogą wpływać i przewidywać odpowiedź na cetuksymab.

Modyfikacje epigenetyczne, takie jak zmiany wzorców metylacji DNA i zmiany histonów, odgrywają kluczową rolę w chorobach człowieka. Od czasu identyfikacji białkowych metylotransferaz argininowych (PRMT), metylacja argininy została w dużej mierze rozpoznana i jest przedmiotem szczegółowych badań. Podczas procesu metylacji argininy PRMT przenoszą grupy metylowe z S-adenozylometioniny (SAM) na azoty guanidyny określonych reszt argininy na swoich docelowych białkach. Po metylacji argininy zmienia się struktura białka, oddziaływanie białko-białko, lokalizacja białka i aktywność enzymatyczna. W rezultacie różne funkcje komórkowe, w tym transdukcja sygnału, przetwarzanie RNA, naprawa DNA i transkrypcja genów, podlegają regulacji metylacji argininy. Ostatnio pojawiające się dowody wykazały powiązania między dysfunkcją metylacji argininy a nowotworami. W raku prostaty metylacja H4R3 przez PRMT przewiduje ryzyko nawrotu raka; w białaczce o mieszanym pochodzeniu (MLL), PRMT pośredniczy w regulacji w górę transkrypcji podczas progresji raka. Ponadto nieprawidłowo wysoką ekspresję PRMT obserwuje się w tkankach nowotworowych zarówno raka piersi, jak i raka jelita grubego, co w szczególności wiąże się ze złymi wynikami klinicznymi u pacjentów z rakiem jelita grubego. Biorąc pod uwagę znaczenie PRMT i EGFR w rozwoju i progresji raka jelita grubego, badacze próbowali dalej badać związek między EGFR i PRMT w patofizjologii raka jelita grubego.

W naszych wstępnych danych badacze stwierdzili, że PRMT może metylować EGFR, prowadząc do regulacji w górę sygnalizacji EGFR. Regulowana w górę sygnalizacja EGFR dodatkowo wyzwalała wyższą szybkość proliferacji komórek. Ponadto komórki z wyższym poziomem metylacji EGFR wykazywały większą zdolność wzrostu guza w mysim modelu ksenoprzeszczepu raka jelita grubego. Co ważne, komórki z wyższym poziomem metylacji EGFR wykazywały wyższą szybkość wzrostu komórek w obecności cetuksymabu w teście proliferacji komórek in vitro, co sugeruje, że metylacja EGFR może prowadzić do oporności na cetuksymab. W celu zbadania klinicznej korelacji między metylacją EGFR a opornością na cetuksymab badacze proponują pobranie próbek tkanek zatopionych w parafinie od pacjentów leczonych cetuksymabem lub nie i przeanalizować ich poziom metylacji EGFR. Badacze spodziewają się, że pacjenci z niższym poziomem metylacji EGFR mają większą poprawę po leczeniu cetuksymabem w porównaniu z pacjentami bez leczenia cetuksymabem. Natomiast pacjenci z wyższym poziomem metylacji EGFR wykazywali gorszą poprawę po leczeniu cetuksymabem w porównaniu z pacjentami nieleczonymi cetuksymabem. Wykrywając poziomy metylacji EGFR w tych próbkach tkanek i analizując korelację między poziomem metylacji EGFR a odpowiedzią na cetuksymab, badacze zapewnią wgląd w przewidywanie odpowiedzi na cetuksymab w terapii raka jelita grubego.