靶向抗癌药物Venetoclax于2016年首次获得FDA批准，为患有慢性淋巴细胞性白血病（CLL）等血液癌症的患者带来了新希望。但是这种热情开始消退，因为这种药物对某些看到疾病复发且治疗选择减少的患者停止起作用。
对于麻省理工学院，哈佛大学和达纳-法伯癌症研究所（DFCI）的医师科学家凯瑟琳·吴来说，癌症逃避这种药物的能力是行动的号召。
Wu和她在DFCI和Broad的同事一起着手分析CLL细胞如何对Venetoclax产生抗性。该药物通过抑制BCL2蛋白靶向CLL和其他癌症的分子根，BCL2蛋白在CLL细胞中含量丰富，可防止称为线粒体的细胞器细胞膜上形成孔洞。
通过与蛋白质组学，代谢和基因扰动领域的Broad专家合作，Wu和她的团队发现，耐药性CLL细胞可以通过过度表达MCL1蛋白以及改变线粒体产生能量的方式生存。这些见解最近发表在《癌细胞》杂志上，提出了可能在一天之内更有效地治疗癌症的新疗法组合。
在这里，科学家们用自己的话语描述了他们的发现之旅。
凯瑟·吴（Cathy Wu），博大癌症研究计划研究所会员，哈佛医学院医学副教授，DFCI和布里格姆妇女医院的内科医师“在过去的几年中，我们已经目睹了CLL改变的治疗前景。直到几年前，标准治疗还是化学疗法，但是现在人们获得的针对CLL分子根的毒性较小的药物。批准Venetoclax的使用一直是该病最令人鼓舞的进展之一，能够目睹它的有效性确实令人兴奋。但是，耐药性仍然是一个问题。”
RomainGuièze，克莱蒙费朗大学中心医院血液学家，吴实验室的前研究员
“一旦批准Venetoclax，我们就开始预计癌症将如何逃避治疗。与其他靶向药物一样，尽管最初的反应很强，但仍有相当一部分患者通过Venetoclax复发，这些患者的病情很差。结果和有限的选择权。至关重要的是，我们要了解抵抗过程的基本规则，以使这些新型药物的利益最大化。”
刘慧卿，华盛顿大学附属医院内科住院医师，吴实验室的前研究员
“我已经看到了几例接受Venetoclax或其他靶向疗法的患者，我希望未来会有越来越多的患者受益于这些新药。为了让Venetoclax发挥其全部潜力，我们必须找到相关的方法。抗药性的机制。系统的，多方面的方法对于揭示意料之外的抗药性途径至关重要，这反过来又揭示了疾病和药物的生物学特性。”
凯茜·吴（Cathy Wu）：“我们的第一步是与Broad's Cancer Program的Gaddy Getz合作，对在接受Venetoclax治疗之前和复发后从患者体内获取的肿瘤细胞中的DNA进行测序。我们看到，来自一名患者的CLL细胞可以携带不同的突变，并且带有某些突变的细胞在治疗后变得更加丰富，但我们没有发现任何明显的解释抗药性的方法，很显然，我们需要以公正，系统的方式研究不同的突变和基因如何影响癌症的功能细胞，以揭示异种肿瘤细胞如何能够逃避药物治疗。”
为此，科学家接下来在Broad的遗传扰动平台中与John Doench及其团队联系，以系统地改变癌细胞中的基因，并观察改变后的细胞是否能在药物治疗中幸存下来。在Doench和他的团队的带领下，他们集思广益，探讨了如何设计最佳运行屏幕，确定正确的实验设置，构建屏幕以及最大程度地从中获取信息。
约翰·多恩奇（John Doench），广泛研究中心的遗传扰动平台
“在多个方向上扰动生物系统比仅用一种方法就能提供更清晰的画面。孤立地进行单个扰动就像五个蒙着眼睛的人都试图通过触摸不同的部分来识别大象，并且全都误认了它。（这是一条蛇！！！！！！！！是矛！是墙！！只有从不同角度共享和整合信息，我们才能推测这是一头大象。”
“我的同事费德里卡·皮乔尼（Federica Piccioni）和我建议，凯西和她的团队不仅可以关闭基因，而且可以看到打开基因后会发生的事情，从而获得最大的洞察力，这就是所谓的基因“过表达”。一旦完成，摄动的类型（例如，开放阅读框（ORF），CRISPR的敲除，CRISPRa的过表达，RNA干扰），我们已经建立了一个相关的模型系统并将其与内容丰富的分析相结合，为什么不使用那么多的方法进行筛选尽可能的事情？”
Doench和Piccioni还建议团队不仅检查屏幕上的热门歌曲，还要检查所有数据，以产生新的假设。为了帮助分析所有数据，研究人员与现任诺华生物医学研究所高级研究员科里·约翰尼斯（Cory Johannessen）进行了磋商，当时他领导着一个广泛的团队，寻找耐药性机制和有效的药物组合。
凯茜·吴（Cathy Wu）：“在科里（Cory）的帮助下，我们有机会深入思考功能筛选中的点击，以及每个筛选是否可能是耐药性的基础。有许多意外和未知的点击，这就是我们环境的力量所在Broad和Dana-Farber的确诞生了，数据表明抗性细胞过多地产生了一种称为MCL1的蛋白质，我们的同事Guo Wei [现为赛诺菲的首席科学家，当时是Broad的研究人员]正在开发MCL1。抑制剂，因此我们与Guo联手测试并证实了我们的假设，即MCL1过表达驱动耐药性。”
研究小组还使用Wu实验室中的转录组学方法和Broad蛋白质组学平台中的蛋白质组学方法研究了抗性囊的细胞系。研究人员希望找出在耐药细胞中比对药物敏感的基因或多或少地读取哪些基因并将其制成蛋白质。
Steve Carr，广泛蛋白质组学平台的主管
“ Namrata Udeshi领导了我们平台对耐venettoclax耐药细胞系的基于蛋白质组学的分析。她的分析显示，耐药系中的蛋白质失调源自细胞代谢，细胞周期，B细胞生物学和自噬的关键基因。这些研究结果也反映在Cathy实验室进行的RNA分析中，考虑到基因筛选的结果也与细胞能量代谢有关，因此很明显，这种失调可能与线粒体生物学的改变有关，因此我将Cathy与我们的同事Vamsi联系起来Mootha。”
瓦姆西·穆斯塔（Vamsi Mootha），新陈代谢计划的联席主任，布劳德研究所成员，哈佛医学院的系统生物学和医学教授，麻萨诸塞州总医院的医学教授
“我实验室的博士后研究员Alexis Jourdain检查了Venetoclax对线粒体生理的影响。他发现Venetoclax的治疗导致线粒体呼吸作用的急剧降低，这对线粒体能量代谢至关重要。重要的是，他观察到了耐venotoclax的患者细胞系对这种抑制作用免疫，即使存在高剂量的venetoclax也可以维持呼吸。”
“线粒体在能量代谢和程序性细胞死亡中均起着核心作用，这一点早已得到人们的赞赏。本文的整洁之处在于，它以可能与癌症相关的方式将这两个核心功能联系在一起。”
该团队继续使用患者组织样本确认其结果。现在，Wu和她的同事正在探索这一发现是否可能适用于使用Venetoclax治疗的其他疾病，或者药物组合是否可以帮助克服耐药性。
凯茜·吴（Cathy Wu）：“在科学领域，我们并不总是有足够的资源来深入研究开放式研究的结果，因此这些努力仍然是开放式的，您不知道结果的含义。在这种情况下，它很漂亮并满意地从一个开放性问题开始，然后在Broad和Dana-Farber拥有足够的资源和专业知识来进行跟踪，直到最后，希望我们有一天可以将其带回诊所，使患者受益。”
