Мутации компонентов пути HH-GLI у людей (гены и белки людей обозначаются большими буквами) вызывают некоторые болезни в результате или потери функции или эктопической активации пути. Напр., гаплонедостаточность (haploinsufficiency)
ассоциируют с holoprosencephaly, распространенным синдромом, затрагивающим развитие переднего мозга и срединной части лица. Более того, эктопическая экспрессия Shh, Gli1 или Gli2 в модельных системах ведет к образованию опухолей, напоминающих basal cell carcinomas (BCCs), а в спорадических случаях BCCs у людей постоянно экспрессируется GLI, подтверждая, что все спорадические BCCs имеют этот путь активным. Сходным образом, у людей мутации в гене
- предрасполагает носителей к medulloblastoma; спорадические medulloblastomas м. нести мутации
мыши м. давать medulloblastomas.
Проверка различных мутаций, вызывающих аберрантную супрессию или активацию пути HH-GLI у людей, показала, что образуются малые молекулы, которые м. действовать как агонисты или антогонисты функции белков, таких как PTCH1, SMO или GLI и м.б. использованы как эффективный терапевтический подход. Одним из таких лекарств м.б. сам SHH белок, естественный агонист. Напр., инъекция Shh в striatum уменьшает нарушения поведения у крыс-моделей б-ни Паркинсона, следовательно, Shh м. индуцировать дифференцировку дофаминергических нейронов и значит Shh является нейропротекторным агентом. Но Shh имеет относительно короткий период полу-жизни в сыворотке и его терапевтические эффекты трудно оценить
in vivo. Использование синтетических агонистов Hh м.б. альтернативой использованию Shh белка. Frank-Kamenetsky
et al. идентифицировали синтетические non-peptidyl малые молекулы, которые правильно активируют Hh-Gli путь, запуская известные биологические эффекты передачи сигналов Hh. Установлено, что этот агонист способствует пролиферации и дифференцировке специфических типв клеток
in vitro, тогда как
in vivo он устраняет онтогенетические дефекты у
Shh-нулевых эмбрионов мыши. Но этот агонист, в отличие от белка Shh, по-видимому, обходит Ptc1-регуляторную ступень в результате прямого взаимодействия с Smo (Рис. 1). Сходные результаты получены с почти идентичным агонистом, полученным др. группой исследователей. С терапевтической точки зрения тот факт, что молекулы сохраняют свою активность после орального применения имеет огромные преимущества, если он способен к тому же пересекать плацентарнцй и кровь-головной мозг барьеры у людей. Однако, ожидаются побочные эффекты, т.к. в теле очень много чувствительных к Hh клеток.
Лечение болезней человека, возникающих в результате эктопический активации пути передачи сигналов HH-GLI, напр., вызываемых онкогеными мутациями в
SMOH и
PTCH1 или в любом из элементов пути, вызывающем активацию функции GLI, требует использования путей антогонистов, блокирующих сигнальные пути на разных уровнях (Табл.1): во-первых, блокирование анти-Shh антителами, которые действуют внеклеточно; во-вторых, cyclopamine, растительный алкалоид, который действует на уровне Smo в клеточной мембране; в третьих, forskolin, внутриклеточный активатор protein kinase A (PKA). которая является цитоплазматическим ингибитором пути; и, в-четвертых, Gli-репрессорные белки, которые действуют в ядре, ингибируя позитивную GLI функцию, опосредуемую сигналами HH (Рис.1). Терапевтическое использование анти-SHH антител ограничено болезнями, характеризующимися неправильной экспрессией лигнада и не м. б. приложено в целом к опухолям, т.к. они не всегда непрерывно экспрессируют
SHH. Использование forskolin возможно будет приводить к многочисленным побочным эффектам, учитывая повсеместную активность PKA. Напротив, использование малой молекулы cyclopamine сулит большие выгоды.
Ряд исследований показал, что cyclopamine специфически ингибирует активность Smo и что он м. влиять на болезненые состояния, вызываемые активацией пути HH-GLI. Напр., пролиферация ряда линий из клеток опухолей головного мозга человека и первичных опухолевых культур, включая medulloblastomas и некоторые глиомы, также как и аллотранплантаты medulloblastoma, ингибируется обработкой cyclopamine. Др. эксперименты указывают на то, что активность белков Gli proteins, конечных элементов пути, достаточна для индукции развития опухолей. Т.о., активность HH-пути м. участвовать в инициации, а также в поддержании различных опухолей. Циклопамин м.б. ингибировать рост одновременно и базальноклеточной карциномы на коже и медуллабластомы в головном мозге, если болезнь возникает в результате активации HH-сигнального пути на уровне SMOH или выше. Frank-Kamenetsky
et al. сообщили об использовании нового, синтетического, низко-молекулярного ингибитора Cur61414, который обладает ингибирующими свойствами, сходными с cyclopamine, и также действует на уровне Smo. Являются ли Cur61414 или 4 добавочных низко-молекулярных антагониста (SANT1-4), также действующих на Smo, лучшими в использовании, чем cyclopamine, необходимо еще определить, действуя против опухолей кожи и головного мозга.
Наконец, учитывая, что С-терминально укороченные репрессорные формы GLI3 являются мощными ингибиторами, они м.б. использованы как антагонисты для лечения опухолей. Трудности в высобождении их из клеток м. потребовать разработки трансдуцирующей стратегии
in vivo, напр., способности пептида Penetratin, способного пересекать клеточные мембраны, неся на себе груз. Ведется также поиск и разработка малых молекул, которые ингибируют функцию GLI's по активации транскрипции, способствуя образованию эндогенного GLI-репрессора. Они м.б. очень разными, но очень специфичеыми и м.б. использованы в тех случаях, где рак обусловлен мутациями этого пути на любом уровне, от внеклеточного лиганда, HH белков, до финальных медиаторов, GLI белков.
Агенты, которые ингибируют передачу сигналов HH, м. индуцировать регрессию опухолей, которые зависят от де-регуляции пути HH-GLI, но эти агенты скорее всего будут влиять и на поведние др. нормальных клеток, зависящих от этого пути. Но это небольшая цена за победу над раком.
)