Потеря Smarcd3 повышает эффективность химиотерапии при раке поджелудочной железы

Рак поджелудочной железы стоит на третьем месте по количеству смертей среди онкозаболеваний. Выживаемость за пятилетний период составляет всего 12%. Такая высока смертность обусловлена поздней диагностикой, ранним образованием метастазов и устойчивостью заболевания к химиотерапии. Ранние работы показали, что резистентность формируется преимущественно за счет эпигенетических изменений, особенно в стволовых клетках рака. Однако точные механизмы этих процессов до сих пор оставались неясными. Международная группа ученых показала, что ген Smarcd3 играет значимую роль в эпигенетической регуляции устойчивости рака поджелудочной железы к химиотерапии.

Smarcd3 кодирует Baf60c субъединицу SWI/SNF — комплекса ремоделирования хроматина, который координирует работу энхансеров. Ранее отдельные работы уже указывали на роль SWI/SNF в функционировании стволовых клеток рака.

Ученые провели таргетный нокаут ряда генов в культуре стволовых клеток рака поджелудочной железы и оценили их влияние на рост клеток. Обнаружилось, что нокаут Smarcd3 снижал частоту образования сфер на 50%. Высокие уровни экспрессии Smarcd3 наблюдались в опухолях, полученных у мышиной модели рака поджелудочной железы.

Нокдаун Smarcd3 в четыре раза замедлял рост опухоли in vivo у мышей, снижал общую численность раковых клеток в 2,5 раза, а численность стволовых клеток — в 3,5 раза. Для более подробного изучения функций Smarcd3 в развитии и росте опухоли группа провела нокаут Smarcd3 на разных этапах развития опухоли у мышей. Оказалось, что Smarcd3 не оказывает практически никакого влияния на инициацию развития рака. Однако нокаут гена в уже сформировавшейся опухоли замедлял ее рост и снижал численность раковых клеток. При совмещении нокаута Smarcd3 с химиотерапией уровень выживаемости повышался на 28%.

Экспрессия Smarcd3 наблюдалась и в культуре раковых клеток поджелудочной железы, полученных от пациентов. При этом в воспаленных нераковых тканях, полученных от пациентов с панкреатитом, Smarcd3 экспрессировался только в единичных случаях. Анализ экспрессии генов также выявил ассоциацию Smarcd3 мутантным вариантом протоонкогена KRAS. Экспрессия Smarcd3 наблюдалась в 53% KRAS^MUTANT и только в 17% KRAS^WT опухолей. Нокаут Smarcd3 замедлял рост полученных от пациентов клеточных культур и органоидов.

Комплекс SWI/SNF существует в трех вариантах — BAF, PBAF и ncBAF. Из них SMARCD3 играет наиболее существенную роль в BAF-комплексе. Нокаут Smarcd3 существенно снизил уровень связывания BAF с 1628 сайтами. Анализ показал, что факторы FOXA1 и KLF5 иногда связывают те же сайты, что и SMARCA4 и ARID1A. В случае FOXA1 это в основном происходит в энхансерах, а KLF5 — в промотерах. Группа сосредоточила дальнейшие исследования на FOXA1. Выяснилось, что уровень взаимодействий SMARCD3/FOXA1 повышен в клетках рака поджелудочной железы. Нокдаун Foxa1 снижал частоту образования сфер стволовыми клетками рака.

РНК-секвенирование показало, что нокдаун Smarcd3 влияет на уровень экспрессии более тысячи генов. Большое количество из них являются генами, регулируемыми FOXA1. Анализ сигнальных путей показал, что SMARCD3 участвует в регуляции гликозилирования, формирования внеклеточного матрикса и иммунного сигналинга. Наибольшее влияние SMARCD3 оказывает на сигнальные пути, связанные с метаболизмом липидов. Среди прочего, нокдаун Smarcd3 снижал экспрессию ферментов, ответственных за метаболизм липидов с известными функциями в развитии рака: холестерина, простагландинов и жирных кислот.

Таким образом, авторы описали роль Smarcd3 в эпигенетической регуляции метаболизма раковых клеток. Они считают, что дальнейшее изучение механизмов влияния Smarcd3 на метаболизм поможет выявить потенциальные терапевтические мишени.

Физическая нагрузка усиливает иммунный ответ на рак поджелудочной железы у мышей