PARP inhibiitor

PARP inhibiitor on sünteetiline ühend, mis on võimeline pärssima ensüümi polü(ADP‑riboosi) polümeraasi ehk PARP aktiivsust. PARP inhibiitoreid on viimastel aastatel laialdaselt uuritud ja kasutatud vähiravimitena – eeskätt patsientidel, kellel on inaktiveerivad mutatsioonid BRCA1 või BRCA2 geenides.

2025. aasta oktoobri seisuga on USA-s ja Euroopa Liidus kliiniliseks kasutuseks heaks kiidetud neli PARP inhibiitorit: olapariib, rukapariib, nirapariib ja talasopariib. Lisaks on alates 2021. aastast Hiinas kiidetud heaks PARP inhibiitori pamipariibi kliiniline kasutamine.
vasakul|pisi|Rakusisesed signaalvõrgustikud, mis käivituvad DNA vigastuste avastamisel. Tõlge inglise keelest: DNA damage, DNA kahjustus; unrepaired SSBs, parandamata üheahelalised katked; DSBs, kaheahelalised katked; survive, raku ellujäämine; mitotic catastrophe, raku võimetus läbida mitoosi; cell death, rakusurm; checkpoint, rakutsükli kontrollpunkt. Oranžide ringidena on näidatud erinevad valgud ja siniste ristkülikutena sünteetilised ühendid, mis võivad vastavaid ensüüme blokeerida.

 PARP kui ensüümide perekond 
Inimorganismis kuulub PARP‑perekonda kokku 17 ensüümi, millest PARP1 on kõige uuritum. PARP-perekonna liikmed osalevad mitmetes raku ja terve organismi seisukohalt elutähtsates protsessides, sealhulgas stressivastuses, kromatiini ümberkujundamises (remodelleerimises), DNA paranduses ja ka apoptoosis.
pisi|PARüülimise esimene etapp - antud näites on modifitseeritavaks aminohappejäägiks arginiin. Järgmised PAR koosseisu kuuluvad ADP-riboosi ühikud liidetakse eelmise ADP-riboosi ühiku adenosiini suhkrujäägile.
PARP1 on rakutuumas paiknev valk, mis on hädavajalik DNA üheahelaliste katkestuste (ingl k single-strand breaks) parandamisel. DNA kahjustused tuvastatakse PARP1 N-terminaalse domeeni kaudu, mis on evolutsioonaarselt säilunud. Kui sellised katkestused jäävad enne DNA replikatsiooni parandamata, võivad replikatsiooni käigus tekkida kaheahelalised katkestused (ingl k double-strand breaks), mis on rakule ohtlikumad.
vasakul|pisi|Rukapariibi struktuur
Pärast kahjustuse tuvastamist katalüüsib PARP1 ADP-riboosi ühikute ülekannet kofaktorilt (NAD⁺) substraatvalkude teatud aminohappejääkide (nt seriin, türosiin või glutamaat) külge. Tegemist on translatsioonijärgse modifikatsiooniga, mida nimetatakse ka PARüülimiseks. Tekkinud polü-ADP-riboosi (PAR) ahelad toimivad ankruna, mis koondab DNA parandusega seotud valgud (näiteks XRCC1) kahjustuskohale. See PAR-vahendatud märgistamine aitab kiirendada parandusprotsesse, soodustab histoonide eemaldamist DNA-lt ja muudab kromatiini struktuuri ligipääsetavamaks. PARP1 aktivatsioon võimaldab ka ensüümi enda auto-PARüülimist, seejuures aktiveerib auto-PARüülimine PARP1 veelgi. Nii käivitub kiire ja koordineeritud rakuline vastus ainevahetuslikest, keemilistest või kiirguslikest teguritest põhjustatud DNA kahjustustele, tagades DNA efektiivse ja õigeaegse parandamise.

 BRCA1/2 roll DNA parandusmehhanismides 
DNA saab iga rakutsükli jooksul tuhandeid kahjustusi, mis tuleb raku elujõulisuse säilitamiseks parandada. Kui DNA kahjustusi ei parandata, võivad rakud hukkuda. Paraku aitavad looduslikud DNA parandusmehhanismid ellu jääda ka vähirakkudel. Nimelt põhineb kiiritusravi ja mitmete keemiaravis kasutatavate tsütostaatikumide toime sellel, et vähirakkudes tekitatakse ulatuslikud DNA kahjustused. Kui aga vähirakk suudab DNA-d esmalähenduses parandada (sageli suhteliselt vähekvaliteetselt), siis jätkab vähirakk vohamist ka ravi järgselt.
vasakul|pisi|Nirapariibi struktuur. Organismis toimub maksaensüümide toimel aine amiidrühma hüdrolüüs, kusjuures tekkiv karboksüülhape ei ole enam võimeline PARP-ensüümidega seonduma.
Tervetes rakkudes on DNA kaheahelaliste katkestuste parandamises kesksel kohal valgud BRCA1, BRCA2 ja PALB2, mis teostavad täpse ja veavaba homoloogilise rekombinatsiooni (ingl k HRR, homologous recombination repair). Kui mõni geenidest, mis vastavaid valke kodeerib, on muteerunud, võib see põhjustada DNA parandamise vigu. Need suurendavad omakorda vähitekke riski, eelkõige rinnavähi, aga soodustada ka munasarja-, endomeetriumi-, pankrease- ja eesnäärmevähi puhul.
pisi|Olapariibi kompleks PARP1-ga. Inhhibiitor on näidatud hallide sfääridena ja ensüüm värviliste sekundaarstuktuuridena. Olapariibi sidumiskoht on sama, kuhu muidu seonduks NAD+. Kristallstruktuuri koordinaadid: PDB 5DS3.

 PARP inhibiitorite toimemehhanism 
vasakul|pisi|Talasopariibi struktuur
Vähirakud, millel on juba vigane DNA parandus homoloogilise rekombinatsiooni teel (nt BRCA1, BRCA2 või PALB2 mutatsiooni tõttu), on eriti tundlikud PARP inhibeerimise suhtes. Nimelt vahendavad PARP-perekonna ensüümid vähirakkudes olulise osa DNA varu-parandusteedest. Kui aga homoloogilise rekombinatsiooni defitsiidiga rakkudes PARP-ensüümid inhibeerida, ei suuda vähirakud DNA kahjustusi enam piisavalt tõhusalt parandada. Seepärast aitab homoloogilise rekombinatsiooni defitsiidi (HRD) biomarkerite tuvastamine kasvajates kindlaks teha, millised patsiendid saavad PARP-inhibiitorite ravist tõenäoliselt enim kasu.

Seondumise mehhanismi poolest konkureerivad kõik seni avastatud PARP inhibiitorid NAD⁺-ga seondumisel PARP-ensüümide katalüütiliselt aktiivsesse domeeni. Nn PARP „lõksustamise“ (ingl k trapping) teooria kohaselt järgneb PARP inhibiitori seondumisele PARP1 kinnijäämine DNA külge, kuna ensüüm ei suuda iseennast auto-PARüülimise kaudu vabastada ja DNA-lt dissotsieeruda. Sel viisil jäävad PARP-ensüümid DNA vigastusega piirkonda kinni; tekkinud PARP-DNA kompleksid ei võimalda replikatsioonikahvlil vigastuse kohta normaalselt läbida ning tulemuseks on DNA kaheahelalised katkestused. Seepärast vähirakud, millel puudub efektiivne DNA‑parandus homoloogilise rekombinatsiooni kaudu, ei suuda PARP blokeerimise tingimustes tekkinud kahju parandada ning surevad, samal ajal kui terved rakud jäävad sageli ellu.
vasakul|pisi|Pamipariibi struktuur

 Resistentsuse mehhanismid 
Vaatamata PARP inhibiitorite efektiivsusele, esineb vähirakkudel mitmeid võimalusi resistentsuse arendamiseks PARP inhibiitorite suhtes:

 BRCA või muude homoloogilise rekombinatsiooniga seotud geenide täiendavad mutatsioonid, mis kokkuvõttes taastavad homoloogilise rekombinatsiooni toimimist;
 DNA alternatiivsete parandusteede aktiveerumine;
 Suurenenud ravimite väljavool läbi membraansete transportvalkude ja pumpade (nt P‑glükoproteiinid);
 Muud molekulaarsed muutused ja kohastumused, mis vähendavad PARP lõksustamise efektiivsust DNA külge.

Lahendusena on välja pakutud PARP inhibiitorite kombineerimist teiste vähiravis kasutatavate meetoditega, näiteks kiiritusravi või immunoloogilise kontrollpunkti inhibiitoritega, vastavalt suurendamaks DNA vigastuste määra või kaasamaks immuunsüsteemi vähirakkude hävitamisse. Lisaks uuritakse PAPR inhibiitorite kombinatsioone teatud epigeneetiliste sihtmärkide (nt DNA metüültransferaaside või histoonide deatsetülaaside) inhibiitoritega, mis muudavad kromatiini pakendumise tihedust ja võimaldavad seeläbi taastada kontrolli DNA parandusmehhanismide üle.

 Viited 

Kategooria:Inhibiitorid
Kategooria:Ravimid
Kategooria:Onkoloogia