Учёные думали, что знают, как работает этот 70-летний препарат от лейкемии

Более семи десятилетий врачи используют препарат 6-тиогуанин (6-TG) для лечения лейкемии. Его эффекты у пациентов хорошо задокументированы, однако исследователи до сих пор работают над пониманием молекулярных деталей, определяющих, почему одни клетки погибают от препарата, а другим удаётся ему противостоять.

Команда CeMM — Исследовательского центра молекулярной медицины Австрийской академии наук — совместно с учёными из Оксфордского университета, Института Вейцмана и Университета Данди выявила неожиданный фактор такого ответа: белок под названием NUDT5.

Открытие следует за недавней работой лабораторий Кубичека и Хубера (Science, 2025). Та более ранняя работа показала, что NUDT5 играет важную роль внутри клеток, не зависящую от его обычной ферментативной активности. Вместо того чтобы функционировать лишь как катализатор химических реакций, NUDT5 может также выступать молекулярным скаффолдом (каркасом), помогающим организовывать клеточный метаболизм.

Эта необычная функция, по-видимому, имеет значение для того, как клетки отвечают на 6-TG. «Изначально мы ожидали, что NUDT5 будет влиять на 6-TG через свою ферментативную активность, — говорит со-первый автор Туан-Ань Нгуен из CeMM. — Вместо этого мы обнаружили, что ингибирование фермента давало незначительный эффект. Значение имело то, присутствует ли сам белок».

Многие лекарства, нацеленные на ферменты, спроектированы так, чтобы блокировать химические реакции, которые эти ферменты выполняют. Исследователи хотели узнать, изменит ли подавление NUDT5 таким способом действие 6-TG.

Чтобы проверить эту идею, они использовали новую стратегию, известную как таргетная деградация белков. Вместо простой блокировки активности белка этот метод заставляет клетку полностью удалить белок.

«Мы разработали клеточную платформу для ускорения поиска деградеров NUDT5. Эта платформа помогла направить усилия по медицинской химии, которые в итоге привели к созданию dNUDT5 — нашего наиболее активного деградера», — рассказывает Анн-Софи Маркес, первый автор статьи, чья работа в Оксфорде внесла вклад в результаты.

Программа медицинской химии под руководством лаборатории Хубера в Оксфордском университете позволила получить набор высокоселективных деградеров NUDT5. Исследователи также создали согласованные контрольные соединения, которые могли связываться с NUDT5, не вызывая разрушения белка. Затем они сравнили эффекты этих молекул с обычными ингибиторами NUDT5.

Разница оказалась очевидной. Блокирование ферментативной активности NUDT5 существенно не меняло того, как клетки реагировали на 6-TG. Однако удаление NUDT5 из клеток защищало их от токсического действия препарата. Генетические эксперименты привели к тому же выводу.

«Химические деградеры дают нам способ отделить то, что белок делает как фермент, от того, что он делает как физическое присутствие в клетке, — говорит профессор Килиан Хубер из Центра исследования лекарств Оксфордского университета, со-ответствующий автор исследования. — В данном случае это различие оказалось решающим: удаление NUDT5 выявило биологию, которую обычные ингибиторы упускали».

Результаты указывают на то, что NUDT5 влияет на чувствительность к тиопуриновым препаратам через механизм, не зависящий от его каталитической активности. Другими словами, изучения того, что фермент делает химически, недостаточно, чтобы объяснить его влияние на 6-TG.

«Когда результаты начали поступать, сразу стало ясно, что dNUDT5 защищает клетки от токсичности 6-тиогуанина дозозависимым образом. Это был невероятно волнующий момент», — говорит Людвиг Бауэр, первый автор статьи.

Исследователи также обнаружили интригующую связь между NUDT5 и другим белком — NUDT15, который уже известен как фактор, влияющий на ответ пациентов на тиопуриновые препараты. Эти два белка, по-видимому, действуют противоположно: потеря NUDT15 делает клетки более чувствительными к 6-TG, а снижение NUDT5, напротив, делает клетки более устойчивыми к лечению. Результаты позволяют предположить, что белки влияют на ответ на тиопурины через разные механизмы, способные направлять клетки в противоположные стороны.

«Наши результаты показывают, что белки могут иметь важные биологические функции, полностью независимые от их ферментативной активности, — говорит соответствующий автор Штефан Кубичек, ведущий исследователь CeMM. — Удаляя NUDT5, а не просто ингибируя его, мы смогли раскрыть скрытый слой биологии, который помогает определять, как клетки реагируют на клинически важный препарат».

Результаты не ведут напрямую к новому лечению, но раскрывают неожиданный механизм, помогающий контролировать действие давно применяемого препарата от лейкемии. Показав, что NUDT5 влияет на 6-TG через некаталитическую функцию, исследование может помочь учёным лучше понять, почему ответы на тиопуриновую терапию различаются. Оно также демонстрирует, как таргетная деградация белков способна выявлять биологические функции, которые могут оставаться невидимыми, если исследователи полагаются только на традиционные ингибиторы ферментов.

Работа была поддержана Европейским исследовательским советом (ERC) в рамках программы ЕС Horizon 2020, Австрийским научным фондом (FWF), Венским фондом науки и технологий (WWTF), программой постдокторских стипендий Marie Skłodowska-Curie Actions, совместным предприятием Innovative Medicines Initiative 2 (IMI2 JU), Wellcome Trust, компаниями Merck Sharp & Dohme Corp. и Janssen Pharmaceutica NV.