Таргетирование комплекса ремоделирования хроматина SWI/SNF в терапии онкологических заболеваний

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Ремоделирование хроматина является одним из основных эпигенетических путей регуляции экспрессии генов как в норме, так и при онкологических заболеваниях. Гены, кодирующие белковые субъединицы комплексов ремоде­лирования sWI/sNF, часто мутируют и/или изменяют свою экспрессию в опухолях человека, влияя на программу экспрессии многих генов при канцерогенезе, что связано с возникновением и прогрессированием рака. Сегодня не существует терапевтических препаратов, которые бы непосредственно изменяли структуру хроматина, посколь­ку этот комплексный процесс требует привлечения большого количества генов, белков, некодирующих транскриптов и других молекул-посредников. Тем не менее воздействие на комплексы ремоделирования хроматина можно про­водить, последовательно влияя на субъединицы и кодирующие их гены, а также некодирующие РНк, которые регу­лируют работу данных комплексов и направляют их в районы генов-мишеней. предложены несколько успешных стратегий воздействия на эпигенетические регуляторы, связанные с хроматином, чтобы вызвать синтетическую летальность опухолевых клеток и блокировать опухолевый рост. для воздействия на процессы ремоделирования хроматина исследуют различные стратегии и механизмы: от ингибиторов бромодоменов отдельных субъединиц до прямого воздействия на функцию sWI/sNF посредством разрушения его основной субъединицы аденозинтри­фосфатазы.
В обзоре подробно проанализированы пути и механизмы воздействия на комплекс ремоделирования хроматина sWI/sNF (от экспериментов на опухолевых клетках и модельных животных до сочетанного использования клини­ческих препаратов для лечения онкологических пациентов) с целью получения стойкого противоопухолевого эф­фекта.

Об авторах

М. В. Немцова

ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России; ФГБНУ «Медико-генетический научный центр им. акад. Н.П. Бочкова»

Автор, ответственный за переписку.
Email: nemtsova_m_v@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2835-5992

Марина Вячеславовна Немцова

119991 Москва, ул. Трубецкая, 8, стр. 2

115478 Москва, ул. Москворечье, 1

Россия

И. В. Буре

ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-2043-5848

119991 Москва, ул. Трубецкая, 8, стр. 2

Россия

Список литературы

  1. Kouzarides T. Chromatin modifications and their function. Cell 2007;128(4):693–705. doi: 10.1016/j.cell.2007.02.005
  2. Patty B.J., Hainer S.J. Non-coding RNAs and nucleosome remodeling complexes: an intricate regulatory relationship. Biology 2020;9(8):213. doi: 10.3390/biology9080213
  3. Sharma T. Cancer epigenetics: chromatin remodeling and other epigenetic mechanisms. In: Understanding cancer. Elsevier, 2022. Pp. 149–58.
  4. Clapier C.R., Iwasa J., Cairns B.R. et al. Mechanisms of action and regulation of ATP-dependent chromatin-remodelling complexes. Nat Rev Mol Cell Biol 2017;18(7):407–22. doi: 10.1038/nrm. 2017.26
  5. Krishnamurthy N., Kato S., Lippman S. et al. Chromatin remodeling (SWI/SNF) complexes, cancer, and response to immunotherapy. J Immunother Cancer 2022;10:e004669. doi: 10.1136/jitc-2022-004669
  6. Mullen J., Kato S., Sicklick J.K. et al. Targeting ARID1A mutations in cancer. Cancer Treat Rev 2021;100:102287. DOI: 10.1016/ j.ctrv.2021.102287
  7. Wanior M., Krämer A., Knapp S. et al. Exploiting vulnerabilities of SWI/SNF chromatin remodelling complexes for cancer therapy. Oncogene 2021;40(21):3637–54. doi: 10.1038/s41388-021-01781-x
  8. Mathur R. ARID1A loss in cancer: Towards a mechanistic understanding. Pharmacol Ther 2018;190:15–23. DOI: 10.1016/ j.pharmthera.2018.05.001
  9. Mashtalir N., Suzuki H., Farrell D.P. et al. A Structural model of the endogenous human BAF complex informs disease mechanisms. Cell 2020;183(3):802–17.e24. DOI: 10.1016/ j.cell.2020.09.051
  10. Sima X., He J., Peng J. et al. The genetic alteration spectrum of the SWI/SNF complex: the oncogenic roles of BRD9 and ACTL6A. PLoS One 2019;14(9):e0222305. doi: 10.1371/journal. pone.0222305
  11. Torres-Martín M., Kusak M.E., Isla A. et al. Whole exome sequencing in a case of sporadic multiple meningioma reveals shared NF2, FAM109B, and TPRXL mutations, together with unique SMARCB1 alterations in a subset of tumor nodules. Cancer Genet 2015;208(6):327–32. doi: 10.1016/j.cancergen.2015.03.012
  12. Tokunaga R., Xiu J., Goldberg R.M. et al. The impact of ARID1A mutation on molecular characteristics in colorectal cancer. Eur J Cancer 2020;140:119–29. doi: 10.1016/j.ejca.2020.09.006
  13. Ahadi M.S., Fuchs T.L., Clarkson A. et al. Switch/sucrose-nonfermentable (SWI/SNF) complex (SMARCA4, SMARCA2, INI1/SMARCB1)-deficient colorectal carcinomas are strongly associated with microsatellite instability: an incidence study in 4508 colorectal carcinomas. Histopathology 2022;80(6):906–21. DOI: 10.1111/ his.14612
  14. Clarke B.A., Witkowski L., Ton Nu T.N. et al. Loss of SMARCA4 (BRG1) protein expression as determined by immunohistochemistry in small-cell carcinoma of the ovary, hypercalcaemic type distinguishes these tumours from their mimics. Histopathology 2016;69(5):727–38. doi: 10.1111/his.12988
  15. Wang J., Xi Z., Xi J. et al. Somatic mutations in renal cell carcinomas from Chinese patients revealed by whole exome sequencing. Cancer Cell Int 2018;18:159. doi: 10.1186/s12935-018-0661-5
  16. Nargund A.M., Pham C.G., Dong Y. et al. The SWI/SNF protein PBRM1 restrains VHL-loss-driven clear cell renal cell carcinoma. Cell Rep 2017;18(12):2893–906. doi: 10.1016/j.celrep.2017.02.074
  17. Högner A., Krause H., Jandrig B. et al. PBRM1 and VHL expression correlate in human clear cell renal cell carcinoma with differential association with patient’s overall survival. Urol Oncol 2018;36(3):94.e1–14. doi: 10.1016/j.urolonc.2017.10.027
  18. Braun D.A., Hou Y., Bakouny Z. et al. Interplay of somatic alterations and immune infiltration modulates response to PD-1 blockade in advanced clear cell renal cell carcinoma. Nat Med 2020;26(6):909–18. doi: 10.1038/s41591-020-0839-y
  19. Miao D., Margolis C.A., Gao W. et al. Genomic correlates of response to immune checkpoint therapies in clear cell renal cell carcinoma. Science 2018;359(6377):801–6. doi: 10.1126/science. aan5951
  20. Liu X.-D., Kong W., Peterson C.B. et al. PBRM1 loss defines a nonimmunogenic tumor phenotype associated with checkpoint inhibitor resistance in renal carcinoma. Nat Commun 2020;11(1):2135. doi: 10.1038/s41467-020-15959-6
  21. Wu J.N., Roberts C.W.M. ARID1A mutations in cancer: another epigenetic tumor suppressor? Cancer Discov 2013;3(1):35–43. doi: 10.1158/2159-8290.CD-12-0361
  22. Nemtsova M.V., Kalinkin A.I., Kuznetsova E.B. et al. Mutations in epigenetic regulation genes in gastric cancer. Cancers 2021;13(18):4586. doi: 10.3390/cancers13184586
  23. Yamamoto H., Watanabe Y., Maehata T. et al. An updated review of gastric cancer in the next-generation sequencing era: insights from bench to bedside and vice versa. World J Gastroenterol 2014;20(14):3927–37. doi: 10.3748/wjg.v20.i14.3927
  24. Li L., Li M., Jiang Z. et al. ARID1A Mutations are associated with increased immune activity in gastrointestinal cancer. Cells 2019;8(7):678. doi: 10.3390/cells8070678
  25. Moe K.C., Maxwell J.N., Wang J. et al. The SWI/SNF ATPase BRG1 facilitates multiple pro-tumorigenic gene expression programs in SMARCB1-deficient cancer cells. Oncogenesis 2022;11(1):30. doi: 10.1038/s41389-022-00406-6
  26. Oike T., Ogiwara H., Tominaga Y. et al. A synthetic lethality-based strategy to treat cancers harboring a genetic deficiency in the chromatin remodeling factor BRG1. Cancer Res 2013;73(17): 5508–18. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-12-4593
  27. Bitler B.G., Aird K.M., Zhang R. Epigenetic synthetic lethality in ovarian clear cell carcinoma: EZH2 and ARID1A mutations. Mol Cell Oncol 2016;3(1):e1032476. doi: 10.1080/23723556.2015.1032476
  28. Huang K., Sun R., Chen J. et al. A novel EZH2 inhibitor induces synthetic lethality and apoptosis in PBRM1-deficient cancer cells. Cell Cycle 2020;19(7):758–71. doi: 10.1080/15384101.2020.1729450
  29. Yamada L., Saito M., Thar Min A.K. et al. Selective sensitivity of EZH2 inhibitors based on synthetic lethality in ARID1Adeficient gastric cancer. Gastric Cancer 2021;24(1):60–71. doi: 10.1007/s10120-020-01094-0
  30. Park Y., Chui M.H., Suryo Rahmanto Y. et al. Loss of ARID1A in tumor cells renders selective vulnerability to combined ionizing radiation and PARP inhibitor therapy. Clin Cancer Res2019;25(18):5584–94. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-18-4222
  31. Park J.-H., Park E.-J., Lee H.-S. et al. Mammalian SWI/SNF complexes facilitate DNA double-strand break repair by promoting γ-H2AX induction. EMBO J 2006;25(17):3986–97. doi: 10.1038/sj.emboj.7601291
  32. Shen J., Peng Y., Wei L. et al. ARID1A deficiency impairs the DNA damage checkpoint and sensitizes cells to PARP inhibitors. Cancer Discov 2015;5(7):752–67. doi: 10.1158/2159-8290.CD-14-0849
  33. Chabanon R.M., Morel D., Eychenne T. et al. PBRM1 deficiency confers synthetic lethality to DNA repair inhibitors in cancer. Cancer Res 2021;81(11):2888–902. doi: 10.1158/0008-5472. CAN-21-0628
  34. Tsuda M., Fukuda A., Kawai M. et al. The role of the SWI/SNF chromatin remodeling complex in pancreatic ductal adenocarcinoma. Cancer Sci 2021;112(2):490–7. doi: 10.1111/cas.14768
  35. Zhou M., Yuan J., Deng Y. et al. Emerging role of SWI/SNF complex deficiency as a target of immune checkpoint blockade in human cancers. Oncogenesis 2021;10(1):3. doi: 10.1038/s41389-020-00296-6
  36. Pan D., Kobayashi A., Jiang P. et al. A major chromatin regulator determines resistance of tumor cells to T cell-mediated killing. Science 2018;359(6377):770–5. doi: 10.1126/science.aao1710
  37. Villarino A.V., Kanno Y., O’Shea J.J. Mechanisms and consequences of Jak-STAT signaling in the immune system. Nat Immunol 2017;18(4):374–84. doi: 10.1038/ni.3691
  38. Leruste A., Tosello J., Ramos R.N. et al. Clonally expanded T cells reveal immunogenicity of rhabdoid tumors. Cancer Cell 2019;36(6):597–612.e8. doi: 10.1016/j.ccell.2019.10.008
  39. Shen J., Ju Z., Zhao W. et al. ARID1A deficiency promotes mutability and potentiates therapeutic antitumor immunity unleashed by immune checkpoint blockade. Nat Med 2018;24(5):556–62. doi: 10.1038/s41591-018-0012-z
  40. Jancewicz I., Szarkowska J., Konopinski R. et al. PD-L1 Overexpression, SWI/SNF Complex deregulation, and profound transcriptomic changes characterize cancer-dependent exhaustion of persistently activated CD4+ T Cells. Cancers 2021;13(16):4148. doi: 10.3390/cancers13164148
  41. Carbognin L., Pilotto S., Milella M. et al. Differential activity of nivolumab, pembrolizumab and MPDL3280A according to the tumor expression of programmed death-ligand-1 (PD-L1): sensitivity analysis of trials in melanoma, lung and genitourinary cancers. PLoS One 2015;10(6):e0130142. doi: 10.1371/journal.pone.0130142
  42. Cochran A.G., Conery A.R., Sims R.J. Bromodomains: a new target class for drug development. Nat Rev Drug Discov 2019;18(8):609–28. doi: 10.1038/s41573-019-0030-7
  43. Vangamudi B., Paul T.A., Shah P.K. et al. The SMARCA2/4 ATPase domain surpasses the bromodomain as a drug target in SWI/SNFmutant cancers: insights from cDNA rescue and PFI-3 inhibitor studies. Cancer Res 2015;75(18):3865–78. doi: 10.1158/0008- 5472.CAN-14-3798
  44. Papillon J.P.N., Nakajima K., Adair C.D. et al. Discovery of orally active inhibitors of brahma homolog (BRM)/SMARCA2 ATPase activity for the treatment of brahma related gene 1 (BRG1)/SMARCA4-mutant cancers. J Med Chem 2018;61(22):10155–72. doi: 10.1021/acs.jmedchem.8b01318
  45. Rago F., Rodrigues L.U., Bonney M. et al. Exquisite sensitivity to dual BRG1/BRM ATPase inhibitors reveals broad SWI/SNF dependencies in acute myeloid leukemia. Mol Cancer Res 2022;20(3):361–72. doi: 10.1158/1541-7786.MCR21-0390
  46. Xiao L., Parolia A., Qiao Y. et al. Targeting SWI/SNF ATPases in enhancer-addicted prostate cancer. Nature 2022;601(7893): 434–9. doi: 10.1038/s41586-021-04246-z
  47. Schick S., Grosche S., Kohl K.E. et al. Acute BAF perturbation causes immediate changes in chromatin accessibility. Nat Genet 2021;53(3):269–78. doi: 10.1038/s41588-021-00777-3
  48. Iurlaro M., Stadler M.B., Masoni F. et al. Mammalian SWI/SNF continuously restores local accessibility to chromatin. Nat Genet 2021;53(3):279–87. doi: 10.1038/s41588-020-00768-w
  49. Soldi R., Ghosh Halder T., Weston A. et al. The novel reversible LSD1 inhibitor SP-2577 promotes anti-tumor immunity in SWItch/ Sucrose-NonFermentable (SWI/SNF) complex mutated ovarian cancer. PLoS One 2020;15(7):e0235705. doi: 10.1371/journal. pone.0235705
  50. Patnaik S., Anupriya. Drugs targeting epigenetic modifications and plausible therapeutic strategies against colorectal cancer. Front Pharmacol 2019;10:588. doi: 10.3389/fphar.2019.00588

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© ,


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 57560 от  08.04.2014.