Очерк натуральной онкологии
 

Почему очерк - потому что набросок.

Почему натуральной - потому что попытаюсь основной упор делать не столько на изменения в клетке, сколько на то, как она с этими изменениями живет, как меняется ее натура.

О лечении рака и его последствиях буду говорить настолько, насколько это будет важно для меня.

Введение (даю с моего поста "Новая теория рака"

Что такое рак?

Рак или злокачественное заболевание вообще имеет причину в геноме клетки, иначе он не был бы так распостранен в природе, даже в растительном мире. Раку (или саркоме) также подвержены все возраста и все ткани организма. Так что вопрос в том, какой дефект генома позволяет развиться этому страшному заболеванию.

Мой подход к теории рака заключается в том, что реально никакого дефекта генома нет, а мы платим такую цену за существующий механизм возникновения многоклеточных живых существ, так сказать его побочный эффект.Напомню, что жизнь возникла около 3,5 млд. лет назад в виде простейших клеток, использующих для получения энергии углекислый газ, а его в атмосфере тогда (к ужасу нынешних зеленых экологов) было много, а кислорода мало. Сейчас такие клетки называют анаэробными микробами.Получаемой таким образом энергии хватало только самой клетке и многоклеточных организмов быть в принципе не могло.

В последующем в результате жизнедеятельности таких клеток кислорода в атмосфере становилось все больше и около 1 млд. лет назад появились клетки, использующие для получения энергии сам кислород (их называют сейчас аэробными микробами). Этот способ получения энергии на порядок эффективнее и такие клетки во-первых получали значительно больше энергетической свободы, а во-вторых могли по площади быть намного меньше анаэробных клеток.В результате около 900 млн. лет назад произошло историческое событие, а именно, аэробные клетки вторглись вглубь более крупных анаэробных клеток (помашу ручкой сторонникам паразитарной теории), со временем упростились и занялись в основном выработкой энергии. У животных дальние потомки этих клеток называют митохондриями, в у растений хлоропластами.

В результате появилась энергетическая возможность появления многоклеточных живых существ, геном клеток-хозяев развернулся в хромосомы, а геном квартирантов значительно упростился, но сохранил присущую одноклеточным организмам кольцевидную форму. Кстати, я сторонник митохондриальной теории старения, но это не тема моей публикации.

Геном у всех клеток одинаков, но активность генов у разных клеток разная, т.е. клетки разных типов имеют свой генный профиль. Только три панели генов у всех клеток организма могут быть активными - гены белков клеточноо цикла, инфраструктуры и так наз. "домашнего хозяйства". Из них постоянно активны только гены "домашнего хозяйства", отвечающие за жизненно важные функции клетки; это гистоновые гены, гены tРНК, rРНК и т.п.
Все эти гены образуют своего рода базовые подсистемы в геноме клетки, причем гены инфраструктуры являются потомками генов клетки-хозяина при слиянии клеток около 1 млд. лет назад. Генов же "домашнего хозяйства" по разным оценкам у человека 10-15 тыс. Все другие гены являются надстройкой или генами "роскоши" и они отвечают за специализацию клетки и ее функционирование в целом организме.

Гены инфраструктуры - это единственные, кто для своего функционирования могут использовать энергию, получаемую в цитоплазме клетки, то есть без использования кислорода (память генов). В здоровых клетках работа этих генов целиком подчинена общей задаче клетки и не предусматривает никакой самостоятельности. Но так бывает не всегда. Когда клетка перегружена работой, то у генов инфраструктуры возникает шанс проявить самостоятельность и работать только на самосохранение. Обычно клетка справляется с таким сепаратизмом, иначе существование многоклеточных организмов было бы невозможно. Но бывают ситуации, когда защита не срабатывает, например, когда нарушается координация работы ДНК ядра и митохондрий.

Обычно, когда клетке предстоит работа, из ядра к митохондриям направляются вещества-медиаторы, стимулирующие ДНК митохондрий и клетка получает необходимую энергию. Есть химические вещества, вызывающие сигнальный хаос и нарушающие такое взаимодействие. При их длительном воздействии клетка постоянно испытывает энергетический голод, что открывает дорогу сепаратизму генов инфраструктуры, действующих в данной ситуации по принципу "не до жиру, быть бы живу". Такие вещества называют химическими канцерогенами. Подобно действует и ионизирующее излучение в несмертельных для клеток дозах.

Суть моей концепции рака заключается в том, что о злокачественном перерождении клеток можно говорить тогда, когда у генов инфраструктуры появляется возможность действовать самостоятельно, то есть клетка из строго централизованно управляемой структуры превращается, образно говоря, в акционерное общество с блокирующим пакетом акций у генов инфраструктуры.

Продолжаю.

Из предыдущего моего текста вытекает, что опухолевые клетки определенное время (для разных типов опухолей разное) находятся в состоянии своего рода двоевластия. На начальной стадии развития рака тон задают конечно гены надстройки. Здесь развитие рака можно затормозить, например, насыщением ткани опухоли кислородом или снижением нагрузки на пораженный орган.

Первую возможность показал немецкий ученый Варбург в своих опытах (кстати, Варбург первым выдвинул митохондриальную теорию происхождения злокачественных опухолей). Второй возможностью активно пользуются онкологи, снижая нагрузку на пораженный опухолью орган. Особенно эффективно это в отношении гормонально зависимых органов, прежде всего половой сферы, когда они назначают гормоны - ингибиторы.

Постоянное вмешательство (чем дальше, тем больше) генов инфраструктуры в нормальное функционирование клеток приводит к тому, что органеллы клеток, отвечающие за их специфические функции, все чаще получаются дефектными, как бы недоделанными. Это приводит к тому, что клетки функционально слабеют и организм усиливает их стимуляцию, что усугу***ет их энергетический голод. Возникает так называемый порочный круг. Особенно к тяжелым последствиям приводит повреждение митохондрий, до 85% белков которых имеет хромосомное происхождение. Такое повреждение клеточных органелл в опухолях называют клеточным атипизмом.

Все вышеописанное может происходить в опухолях, не выходящих за пределы пораженной ткани (рак in situ). Все меняется, когда опухолевые клетки начинают размножаться. Отметим, что не всегда размножение клеток опухоли во зло. Размножение клеток на начальной стадии развития опухоли может привести к их нормализации, так как происходит перезагрузка генома. Такой эффект торможения развития опухоли например наблюдается, когда в пораженной опухолью ткани развивается острый воспалительный процесс.

Размножение клеток это сложный процесс, регулируемый особой панелью генов; эта панель генов периодически активируется во всех типах клеток и образует своего рода штаб, контролирующий процесс деления клеток. Необходимость такого штаба очевидна, если только посмотреть, как сложно устроены клетки и насколько сложен процесс их деления. Это у микробов процесс деления намного проще, поэтому и размножаются они намного быстрее.

По окончании деления клеток штаб распускается за счет подавления активности онкогенов. Если же этого не происходит, то клетки размножаются вновь и вновь и естественно не успевают созревать, то есть остаются молодыми. Такое наблюдается в доброкачественных опухолях. В злокачественных клетках на продвинутой стадии деление происходит с многочисленными нарушениями. Особенно пагубно нарушение деления хромосом, так как больше страдают гены надстройки. Во-первых, их просто больше, во-вторых повреждение генов "домашнего хозяйства" обычно приводит к гибели клетки.

Все это приводит как к усилению клеточного атипизма, так и к нарушению строения пораженной опухолью ткани (тканевой атипизм).

Размножение клеток злокачественной опухоли имеет несколько аспектов, касающихся не только самой опухоли, но и как пораженного органа так и организма в целом. Вначале опухолевые клетки не отделяются друг от друга. Если рассматривать опухоли из эпитериальной ткани (рак), то в норме клетки образуют один или несколько рядов за счет специфического расположения мест сцепления (состоят из особых белковых комплексов). В процессе опухолевой прогрессии эти комплексы повреждаются или меняют свою локализацию. В результате ряды клеток смешиваются, часто образуя беспорядочное скопление клеток. Функционально это наиболее сказывается на опухолях из железистого эпителия.

В дальнейшем сцепление клеток слабеет настолько, что отдельные клетки мигрируют вглубь интактной ткани или попадают в кровь, а в случае рака сначала в лимфу. Такие клетки могут образовывать метастазы, если попадают в места с хорошим кровоснабжением и подходящим микроокружением. Там они восстанавливают или синтезируют заново белковые комплексы сцепления, что позволяет им имитировать с разной степенью успеха ткань, из которой они вышли.

Метастазы это плохо. Но клетки метастазов сохраняют остатки совести (двоевластие сохраняется, хотя и заметко сдвигается в сторону генов инфраструктуры, так как клетки метастазов в этом отношении по понятной причине в своей массе более продвинуты, чем в материнской опухоли). Их активность через гены надстройки может тормозить организм, сами клетки может поражать иммунная система, так как они расположены в неположенном месте. Кстати, удаление материнской опухоли может привести к ослаблению противодействия со стороны организма в целом и спровоцировать усиление роста метастазов.

Медицина не без успеха ищет способы воздействия как на материнскую опухоль, так и на метастазы, в результате чего даже наличие метастазов не всегда означает летальный исход. Но мы сейчас поговорим о значительно более опасном чем метастазы противнике, появляющемся в терминальной стадии заболевания, которую он кстати и вызывает. В научной, да и в научно-популярной литератере об этом противнике почему-то почти не говорится. Только с точки зрения моей теории он может получить достаточное освещение.

В опухолях, начиная с третьей стадии болезни, можно встретить мелкие недифференцированные клетки. Если в материале биопсии ты увидешь эти клетки, то это КОНЕЦ, можно писать некролог. Такие клетки появляются, когда в результате многократных, с каждым разом все хуже проходящих делений клетки остатки генов надстройки, издав последний предсмертный вопль, навсегда замолкают и остаются только гены инфраструктуры. Впрочем, какие это теперь гены инфраструктуры, если кроме них больше никаких активных генов нет, двоевластие закончилось!

Такие клетки быстро возращаются к той форме, которая была почти миллиард лет назад, до того как в них внедрились аэробные клетки (см. выше). Эти клетки принципиально не могут использовать для получения энергии кислород, да и зачем это им, когда вокруг столько еды. Они могут только жрать и размножаться, размножаться и жрать, никакими обязательствами они не отягощены. За такое поведение я называю их лангольерами в честь героев романа Стивена Кинга и созданного на его основе телевизионного фильма. Кто не помнит, в фильме самолет через щель в пространстве попадает в прошлое и в конце его пассажиры сталкиваются с мохнатыми зубастыми летаюшими шарами, которые все быстро поедают. Хорошая иллюстрация моей теории, в которой все может заканчиться такими вот лангольерами. Но если в романе и фильме все заканчивается благополучно и самолет с пассажирами, хотя и не без потерь, возвращается в настоящее, то в случае рака через такую щель проникают лангольеры и тогда начинается настоящая трагедия. Эти клетки не образуют метастазов, а стаями разносятся по организму и нападают на органы, буквально изрешечивая их и вызывая недостаточность органов. Каждую такую клетку можно сравнить с кометой, сама клетка является головкой кометы, а длинный хвост образуют токсичные недоокисленный продукты обмена.

Организм этим клеткам не может ничего противопоставить, для иммунной системы это тени, так как их оболочка состоит из протобелков и никаких антигенных детерминант не содержит. Антибиотики для подобных паразитов тоже не подберешь, так как это не полноценные микробы, а только донельзя дегенерировшие клетки организма. Возникшая в результате их деятельности сильнейшая интоксикация в совокупности с системной органной полинедостаточностью быстро приводят к смерти больного.

Добавлено через 1 минуту
Выше дан концепт моей теории злокачественных опухолей. Эта теория оригинальна (подобных в интернете я не встретил) и может по новому осветить многие спорные моменты в теории и практике онкологии.

Во-первых, она дает представление, почему многие больные раком после многих месяцев и даже лет более или менее успешной борьбы с этим заболеванием, даже при наличии метастазов, вдруг начинают быстро сдавать и гаснут буквально на глазах.

Во-вторых, она обьясняет возможность спонтанного излечения опухоли, что не так часто, но встречается. В этом слечае исчезновение опухоли можно обьяснить не только гибелью опухолевых клеток, но и их нормализацией, когда сепаратизм генов инфраструктуры по какой-то причине подавляется.
После излечения рака возможны рецидивы. Их обьясняют наличием в ткани дремлющих раковых клеток, хотя биопсия их не выявляет. По моей теории выздоровшие раковые клетки проходят курс реабилитации и как внешне, так и функционально не отличаются от изначально здоровых клеток. Но гены инфраструктуры помнят вкус свободы и при первой возможности взбрыкиваются, ускоренно заново возобновляя раковую прогрессию.

В-третьих, усиленное сосудообразование в раковых опухолях скорее имеет компенсаторное значение, когда организм пытается за счет лучшего питания опухолевых клеток, и в первую очередь за счет лучшего снабжения их кислородом поддержать гены надстройки (генного профиля клетки) в их борьбе за первенство. С этим, кстати, связан тот факт, что у людей с нарушением толерантности к глюкозе, связанным со снижением усвояемости тканями организма сахара, повышается риск развития злокачественных заболеваний. Отметим, что на раковых клетках увеличивается количество рецепторов к инсулину, что также отражает борьбу генов надстройки за свое выживание.

Сейчас я хочу коснуться тех теорий рака, которые представляют интерес для меня с точки зрения моей теории. Эпиграфом к этому экскурсу я хочу поставить высказывание немецкого ученого Вирхова: " никто, даже под пыткой, не смог бы сказать, что же такое на самом деле раковая клетка».

Томас Сейфрид с коллегами также замечает, что «невозможность ясно определить происхождение рака во многом предопределяет невозможность значительно уменьшить количество смертей от болезни». Данные ВОЗ и американской CDC подтверждают этот тренд цифр: распространенность заболевания в целом растёт, смертность незначительно падает.

Прямым предшественником моей теории я считаю митохондриальную теорию рака Отто Варбурга.

В 1924 г. Отто Варбург, исследуя образование молочной кислоты в здоровых и злокачественных (опухолевых) клетках обнаружил, что раковые клетки расщепляют глюкозу до молочной кислоты легче и быстрее, чем это делают нормальные клетки. По данным Варбурга, опухолевая ткань продуцирует молочную кислоту со скоростью в восемь (!) раз больше, чем работающая мышца. Производство лактата с такой скоростью полностью обеспечивает опухолевую ткань энергией (хотя на две молекулы лактата приходится всего две молекулы АТФ). На основе этих данных Варбург предположил существование так называемого «ракового обмена». В настоящее время гликолитический фенотип раковых клеток — это, по сути, универсальный маркер заболевания.

В отличие от них, «здоровые» клетки генерируют энергию за счёт окисления пировиноградной кислоты. Пировиноградная кислота является конечным продуктом гликолиза и окисляется в митохондриях. Следовательно, по мнению Варбурга, раковые клетки возникают вследствие снижения митохондриального дыхания. Варбург наблюдал у нормальных и раковых клеток принципиальное различие в соотношении использования бескислородного и кислородного гликолиза. Это наблюдение стало известно как эффект Варбурга.

Варбург: «Подобно тому как заболевание чумой обусловлено совокупностью, казалось бы, не связанных друг с другом факторов (жарой, наличием насекомых и крыс), но вызывается одной лишь причиной — бациллой чумы, возникновение рака связано с целым рядом факторов. Этот процесс вызывают каменноугольная смола и облучение, мышьяк и низкое парциальное давление кислорода в клетках, уретан и песок. Но непосредственной причиной, к которой ведут все прочие перечисленные факторы, является необратимое нарушение дыхания клеток». Грубо говоря, "первопричина рака — это замена дыхания с использованием кислорода в теле нормальной клетки на другой тип энергетики — ферментацию глюкозы» — цитата из лекции Отто Варбурга.
Идея Варбурга была настолько захватывающая, что в 1926 году наш герой стал главным кандидатом в «шорт-листе» потенциальных нобелиатов. Однако Нобелевский комитет все же решил дать премию Йоханнесу Фибигеру, который якобы открыл вызывающих рак червей (в 1931 году Отто Варбург получил Нобелевскую премию за открытие природы и функций дыхательных энзимов, ныне известных как цитохромоксидаза).

В 1950—1970-е годы эта гипотеза имела большую популярность, однако последующие исследования показали, что раковые клетки могут иметь любой тип энергообеспечения, в том числе и свойственный нормальным клеткам.
В онкологии под эффектом Варбурга понимают тенденцию большинства раковых клеток производить энергию преимущественно с помощью очень активного гликолиза с последующим образованием молочной кислоты, а не посредством медленного гликолиза и окисления пирувата в митохондриях с использованием кислорода как в большинстве нормальных клеток. В клетках быстро растущей злокачественной опухоли уровень гликолиза почти в 200 раз выше, чем в нормальных тканях. При этом гликолиз остаётся предпочтительным даже в условиях, когда кислород в избытке.

Мой комментарий: Для меня в его теории самым важным пунктом является то, что раковые клетки продолжают активно использовать гликолиз для получения энергии даже тогда, когда кислород присутствует в тканях в достаточном количестве.Сейчас это связывают с усилением таких биосинтетических процессов в раковых клетках, которые способствуют их росту и делению, что кстати и в норме характеризует незрелость клеток.

Отмечу еще, что сейчас ученые стали задаваться вопросом: может ли метаболизм раковых клеток стать долгожданной ахиллесовой пятой рака? Даже Джеймс Уотсон, один из отцов молекулярной биологии, убежден, что ориентированность на метаболизм – более перспективный подход для современных исследований рака, нежели генно-ориентированные методы.

Молекулярно-генетические исследования раковых клеток переживают в последние десятилетия настоящий бум и можно уже гордиться их результатами. Мутационно-онкогенная теория рака осветила многие вопросы патогенеза рака, на основании которых созданы и еще создаются достаточно эффективные лекарства, и как я уже подчеркивал, диагноз рака далеко не всегда сейчас является приговором.

Поэтому я хочу дать очень краткую сводку достигнутых результатов(кого интересуют подробности, могут легко найти их в Интернете). Около 1% генов человека (всего их до 100 000 в клетке, из них активных 20-25 тыс.) так или иначе связаны с канцерогенезом. Мутации в этих генах могут служить предпосылкой для развития неопластического процесса, и они часто обнаруживаются в опухолевых тканях больных и в многочисленных культивируемых раковых линиях клеток. Эти гены делятся на два класса, как по характеру своего действия, так и по типам кодируемых белков. Первый класс - это протоонкогены или доминантные онкогены. Их продукты, как правило, участвуют в позитивном (стимулирующем) контроле клеточного деления и роста. Второй класс составляют супрессоры опухолей или рецессивные онкогены, называемые также антионкогенами. Кодируемые этими генами белки часто являются негативными регуляторами клеточного деления и роста и в норме обладают противоопухолевым эффектом.

В настоящее время, можно с уверенностью утверждать, что генетические нарушения в работе онкогенов и антионкогенов, участвующих в контроле клеточного цикла и в репарации ДНК, являются фундаментальными в патогенезе подавляющего большинства злокачественных опухолей человека.

Для возникновения трансформированного клеточного клона необходимо как минимум 5-9 мутаций в разных онкогенах и антионкогенах. Если учесть скорость мутационных процессов, подобное накопление мутаций в одной и той же клетке представляется событием маловероятным. Очевидно, что на каком-то из промежуточных этапов трансформации опухолевый клон приобретает способность к ускоренному мутагенезу, то есть свойство «геномной нестабильности».

Вывод: суть молекулярно-генетических изменений в опухолях сводится к трём компонентам: 1) активирующие мутации в онкогенах; 2) инактивирующие мутации в антионкогенах; 3) геномная нестабильность.
В результате клетки трансформированного клеточного клона приобретают способность автономно делиться неограниченное количество раз, избегая при этом апоптоза, то есть запрограмированной гибели клеток.

Хочу отметить, что все вышеперечисленное, за исключением в определенной степени геномной нестабильности, характерно и для развития доброкачественных опухолей. Можно конечно возразить, что многие онкогены принимают участие и в дифференцировке клеток. Однако, известно, что частота спонтанных мутаций отдельных генов человека в расчете на один ген крайне низка и составляет одну мутацию на 100 тысяч генов. То есть, с точки зрения мутационно-онкогенной теории для запуска клеточного онкогенеза необходимо или внешнее воздействие, приводящее к мутации генов, или, как я уже упоминал, ускоренный внутренний мутагенез.

Таким образом, с моей точки зрения, современная молекулярная онкология пока не может ответить на два важных вопроса:

- во-первых, когда генные мутации приводят к развитию доброкачественной, а когда к злокачественной опухоли? Описано не так много случаев, когда доброкачественная опухоль переходит в злокачественную, обычно при наследственных формах рака.

- во-вторых, злокачественная трансформация клетки обычно начинается с клеточного атипизма (рак in situ), и только много позже такие клетки начинают интенсивно размножаться. С развитием современных методов диагностики установлено, что случаев таких латентных форм рака намного больше, чем клинически выявленных. Так какую же роль при этом играют мутации онкогенов?

Моя теория дает ответы на эти вопросы. Для начала обратимся к вопросу появления сепаратизма генов инфраструктуры. С чего все начинается?
Наглядный пример: при попадании пищи в рот в крови повышается уровень инсулина и больше глюкозы попадает в эпителиальные клетки желудка. В норме при этом геном ядра посылает медиаторы к митохондриям, они усиливают свою работу и глюкоза даже при медленном гликолизе успевает переработаться. Если, как я уже упоминал, этот механизм не срабатывает, то глюкоза и промежуточные продукты гликолиза накапливаются в клетке. Лактат при этом образуется, но слишком медленно.

Конечно, если бы на месте эпителия оказались анаэробные клетки, то проблемы бы не было. Они бы мигом сожрали эту глюкозу и попросили бы добавки. Но эпителий так не может, поэтому клетка вспоминает, что предки генов инфраструктуры что-то такое могли и просит эти гены помочь. Послушные гены инфраструктуры встряхивают стариной и кое-как (еще нет навыка) справляются с задачей. Второй раз у них получается лучше, а в третий раз даже просить уже не надо. Так клетка своими руками создает генный сепаратизм, а справиться с ним нелегко, спросите у политиков. Даже если взаимодействие между ядром и митохондриями восстанавливается, то часть поступающей в клетки глюкозы проходит по пути быстрого гликолиза и превращается в лактат. Образующейся при этом в клетке энергии не хватает для качественного строительства внутриклеточных органелл и появляется внутриклеточный атипизм. Он выражен умеренно, а тканевой атипизм еще слабее, поэтому такой латентный рак остается в основном проблемой опухолевых клеток, а не организма в целом.

Все меняется, когда начинается индуцированная канцерогенами мутация протоонкогенов. В первую очередь образующиеся онкогены влияют на клеточный цикл и клетки начинают быстро размножаться. Мутация других протоонкогенов в отсутствие размножения клеток микшируется защитными системами клетки. Постоянно делящиеся клетки испытывают большие нагрузки, кроме того, клеткам в процессе деления нужен строительный материал, и в качестве него они могут использовать образующийся в большом количестве лактат. Таким образом, мутации играют на руку генам инфраструктуры, усиливая их сепаратизм. Клетка идет вразнос, возникают мутации протоонкогенов метаболического характера(геномная нестабильность) и защитные системы клеток не успевают нейтрализовывать последствия их действия. Все это приводит к усилению клеточного и развитию тканевого атипизма, т.е. появлению полноценной раковой опухоли.

Кстати, Отто Варбург дожил до 70-го года и когда к нему в лабораторию приходили скептики, он приводил их к электронному микроскопу, показывал полуразрушенные митохондрии и вопрошал: "скажите, пожалуйста, на что способны эти бренные останки?". Он был неправ, так как во-первых, на этой стадии уже действовали онкогены, а во-вторых, митохондрии еще что-то могли, правда все меньше и меньше.

Таким образом, на первый поставленный мной вопрос ответ простой: если клетка не имеет сепаратизма генов инфраструктуры, то активация онкогенов обычно ограничивается только клеточным циклом, то есть развиваются доброкачественные опухоли. Если же сепаратизм в наличии, то мутации генов идут вширь и вглубь, что приводит к развитию клинической формы рака.

Среди онкологов сейчас модна теория опухолевых стволовых клеток (ОСК). Она опирается на 2 факта:

во-первых, клетки большинства органов живут меньше, чем требуется для развития полноценной опухоли. Так твердо установлено пожизненное существование только для нервных клеток и предполагается для клеток миокарда. Клетки скелетных мышц, а также глубокого слоя эпителия желудка и эпителия крипт толстой кишки живут до 15 лет, клетки долек печени - от 300 до 500 дней, костей - до 10 лет, эпидермис кожи - 2 недели. Правда, как предупреждает профессор Гладышев, не стоит обольщаться, что ваша печень полностью обновляется каждый год, а вся кожа легко меняется раз в месяц.

— Часто все упрощают, но в жизни многое происходит по-другому: скажем, некоторые клетки биологически способны обновляться, но по факту такая клетка живет в своем органе и, если убрать ее, то заместится другой клеткой хоть в течение дня, а если не трогать — может сидеть 10 лет и не меняться. Еще бывает, что один и тот же тип клеток в одном месте организма за какое-то время полностью поменялся, а в другом месте живет как ни в чем не бывало. Какие факторы на это влияют, пока во многом остается загадкой внутренней саморегуляции организма.

Как бы это ни было, но стволовые клетки существуют не только в костном мозге, где их впервые обнаружили, но и во внутренних органах. А если есть стволовые клетки, то есть и ниши, в которых они существуют. Специальные клетки ниш следят за их состоянием и при необходимости стимулируют их размножение, причем одна из образующихся клеток остается в нише, а другая выходит наружу и продолжает размножаться дальше.

во-вторых, было установлено, что как в доброкачественных, так и в злокачественных опухолях, например, при лейкозах, раке молочной и предстательной железы, интенсивно размножается только небольшая часть опухолевых клеток, которые имеют маркеры стволовых клеток. Впрочем, в злокачественных опухолях размножающихся клеток намного больше, и даже неразмножающиеся условно дифференцированные клетки сохраняют отчетливый атипизм и могут снова дедифференцироваться.

Мой комментарий: срок жизни нормальных клеток не имеет такого большого значения (если они живут, конечно, больше месяца), так как как только клетки опухоли начинают размножаться, то у них начинается свой отчет времени. А как я уже указывал, для нарушения клеточного цикла бывает достаточно мутации одного или двух протоонкогенов, это тебе не метаболические протоонкогены. А когда клетки выходят из стволовой ниши, то риск мутаций для них резко повышается. Впрочем, сепаратизм генов может развиться и у стволовых клеток, эту возможность я тоже не исключаю.

Кстати, установлен интересный факт: опухолевые клетки на ранних стадиях рака часто имеют больше генных мутаций, чем на более поздних стадиях. Я полагаю, что есть мутации, более сильно сдвигающие равновесие между генами инфраструктуры и надстройки, то есть влияющие на раковую прогрессию, в результате чего клетки с такими мутациями быстрее размножаются и вытесняют другие опухолевые клетки. Так возникают многократно описанные клоны опухолевых клеток.

Вообще, раковые клетки имеют много общего с эмбриональными стволовыми клетками (ESC). Согласно теории ОСК, основная масса опухоли состоит из множества гетерогенных дифференцированных раковых клеток, подпитываемых редкой популяцией ОСК (от 1% до 10%), характеризующихся способностью к самообновлению и дифференцировке. Основная регуляторная сеть для поддержания и самообновления эмбриональных стволовых клеток OCT4, SOX2, KLF4, NANOG и SALL4 аномально экспрессируются в образцах опухолей человека, что свидетельствует о наличии раковых стволовых клеток.

Например, агрессивный рак и ESC имеют общую сигнатуру экспрессии генов, которая включает сотни генов. Поскольку гены ESC не присутствуют в большинстве тканей взрослого человека, они могут быть идеальными кандидатами-мишенями для диагностики и лечения рака. Так, SALL4, член семейства spalt-подобных (SALL) генов (от SALL1 до SALL4) играет важную роль в поддержании плюрипотентных и самообновляющихся свойств эмбриональных стволовых клеток (ESC). После рождения экспрессия SALL4 подавляется и отсутствует в большинстве тканей взрослого человека. Однако SALL4 повторно экспрессируется при различных формах рака.

Подавляющее большинство эпителиальных опухолей (раков) различной органной локализации (легкие, предстательная железа, молочная железа) ограничиваются поражениями in situ, которые могут оставаться недиагностированными в течение жизни человека. Это соответствует моей концепции двухэтапного канцерогенеза (см. выше). Большинство генетических изменений, обнаруживаемых в инвазивных и метастатических опухолях, уже присутствуют в фенотипически еще неизмененных клетках, а также клетках с фенотипом предопухолевых изменений (очаговая гиперплазия, мета- и дисплазия) задолго до развития рака. Ткань с накопленными генетическими и эпигенетическими изменениями определяют как поле канцеризации, или опухолевое поле.

Многоступенчатая геномная модель канцерогенеза начинается с приобретения клеткой одной или нескольких геномных или эпигеномных аберраций, обеспечивающих ее пролиферативное превосходство (см. выше). Затем формируется клональное поле подобных клеток, еще сохраняющих нормальный фенотип и не нарушающих гистоархитектоники ткани. Трансформация нормальных клеток в опухолевые посредством этих механизмов не обязательно означает развитие рака, так как пролиферация опухолевой клетки может быть прервана апоптозом (если его механизмы не повреждены) и тесно связана с работой гена р53. С накоплением генетических изменений, способствующих увеличению пролиферативного потенциала, и нарастанием фенотипических различий между клональными популяциями одна или несколько клеток приобретают признаки злокачественной трансформации – способность к эпителиально-мезенхимальному переходу, инвазии и метастазированию.

Модель предполагает, что клетки, претерпевшие ранние, но не все необходимые для опухолевой трансформации генетические изменения, и составляют поле канцеризации. Примером опухолевого поля являются предопухолевые заболевания, характеризующиеся повышенным риском развития рака, в частности пищевод Барретта (см. ниже).

Среди важнейших факторов формирования опухолевого поля выделяют старение, действие химических, физических мутагенов и хронического воспаления, а среди механизмов формирования поля большое значение имеют метилирование ДНК и дисрегуляция микроРНК. Изменения в стромальном компартменте ткани (экстрацеллюлярном матриксе, клетках соединительной ткани) могут играть ведущую роль в инициации опухолевого процесса, что определяется появлением особого опухоль-ассоциированного фенотипа фибробластов и макрофагов, а также изменением иммунного статуса ткани.

По мнению одних авторов, поле канцеризации ассоциируется с генетическими и эпигенетическими повреждениями эпителия, граничащего с зоной опухолевого роста, в представлении других оно связано с меняющимся характером экспрессии различных сигнальных молекул (протеаз и их ингибиторов, воспалительных медиаторов и хемокинов), зависящим, в свою очередь, от присутствующей линии фибробластов, макрофагов и накапливаемых в ткани Tregs-лимфоцитов, а также от особенностей локального метаболического (в частности при ожирении и сахарном диабете) и гормонального статуса ткани.

В полях канцеризации регистрируются множественные генетические, эпигенетические и хромосомные изменения, происходящие в гистологически неизмененном эпителии. Повышенное метилирование ДНК в промоторной области генов-онкосупрессоров аналогично механизму делеции хромосомных фрагментов и может способствовать последующему развитию опухоли. Эпигенетически могут быть подавлены и гены, участвующие в репарации повреждений ДНК. Признаком полевой канцеризации являются также мутации митохондриальной ДНК, которые обнаруживаются не только в соседствующем с опухолью эпителии, но еще чаще – в клетках стромы. Так как эпигенетическое подавление генов и митохондриальная дисфункция являются признаками старения, они, вероятно, документируют важную связь между возрастным увеличением риска развития рака и событиями полевой канцеризации. Обнаружено и повышенное метилирование микроРНК с предполагаемой онкосупрессивной функцией, в частности в полях рака желудка.

Гистологически в качестве первых признаков формирования опухолевого поля рассматриваются очаги дисплазии и неоангиогенеза, при этом поле может распространяться на весь орган или составлять его часть. Так, установлено, что в подверженных воздействию солнца, но гистологически неизмененных участках кожи (особенно у стареющих людей) в эпидермисе содержится значительное количество клеток с проонкогенными мутациями р53. Эти клетки определяются в виде кластеров, которые могут увеличиваться в размерах с течением времени. Клеточные популяции с мутациями р53 в гистологически неизмененных тканях также были обнаружены при раке других органных локализаций: в эпителии полости рта, слизистой оболочке бронхов, мочевого пузыря и пищевода.

В качестве важнейших проявлений полевой канцеризации рассматриваются высокая частота мультифокальности рака (множественных поражений первичного происхождения одного и того же или различных гистологических типов), а также синхронные или метахронные опухоли, которые чаще остаются неучитываемыми и неоцениваемыми событиями. Существует большая сложность в установлении различий между действительно независимыми первичными поражениями и поражениями, являющимися результатом отдаленного распространения опухоли.

Как правило, при эпидемиологической оценке мультифокальные опухоли одной органной локализации считаются как один вид рака, а предраковые поражения обычно вообще исключаются из статистики рака, поэтому статистика первично-множественных поражений в действительности значительно занижена. Этот вывод подтверждается огромным числом (до 30–40 % случаев) выявления предраковых и злокачественных поражений при аутопсии в случаях смерти от других причин.

Основные положения концепции опухолевог поля были также прослежены на примере плоскоклеточного рака кожи (ПКРК), характеризующегося высокой частотой очагов дисплазии и cancer in situ в перитуморозной зоне. В модели ПКРК концепция полевой канцеризации имеет два важных аспекта для управления канцерогенезом. Во-первых, ПКРК возникает из множественных очагов предраковых изменений, но наличие рака хотя бы одной области сопровождается повышенным риском возникновения рака в других областях. Во-вторых, клинический рецидив ПКРК после полного хирургического иссечения может представлять собой развитие нового первичного рака, и риск рецидива может коррелировать со степенью злокачественности поля. Установлено, что пациенты с ПКРК от двух до девяти анатомических областей имеют двукратно повышенный риск рецидива по сравнению с пациентами с раком одной области. Поражение раком десяти и более областей сопровождается 12-кратным увеличением риска местного рецидива.

Важнейшей движущей силой эпидермального канцерогенеза является ультрафиолетовое (УФ) излучение, которое прямо (при длине волны 290–320 нм) или косвенно (при длине волны излучения 320–400 нм) повреждает ДНК клеток эпидермиса, обусловливая соматические мутации: инактивирующие – в генах-онкосупрессорах и активирующие – в онкогенах. Установлено, что и рак, и актинический кератоз, относящеся к важнейшим предопухолевым изменениям кожи и представляющие собой очаги эпидермальной дисплазии, имеют сходные генетические мутации, среди которых чаще встречается утрата функции генов-онкосупрессоров – ТР53 и NOTCH1, которая определяется в 95 % случаев при ПКРК и в 75 % случаев актинического кератоза. При этом чем больше очагов aктинического кератоза в одной анатомической области, тем выше риск развития ПКРК. Вторым эффектом УФ-излучения, способствующим эпидермальному канцерогенезу, оказывается локальная (местная) иммуносупрессия.

Как уже установлено, показатель иммунного статуса влияет на формирование полей канцеризации при опухолях различной органной локализации. В частности, иммунокоррегирующая терапия приобретает большое значение в лечении очагов лейкоплакии, которая рассматривается как предопухолевое заболевание полости рта.

Воспаление может оказывать как стимулирующее, так и подавляющее влияние на канцерогенез, что определяется фенотипической пластичностью макрофагов, выполняющих различные функции при остром и хроническом воспалении. Так, изменения при тесно связанном с хроническим воспалением актиническом кератозе могут быть эффективно устранены при лечении агонистами толл-подобных рецепторов (TLR), вызывающими мощную острую воспалительную реакцию, которая оказывает подавляющее действие на развитие рака.

В очаге воспаления макрофаги могут дифференцироваться в так называемый «убивающий» фенотип М1, осуществляющий элиминацию микробов и раковых клеток, и «разрешающий» фенотип М2, направленный на разрешение или сдерживание острого токсического воспаления и связанный с «тлеющим» хроническим воспалением, которое способствует опухолевой трансформации. В подтип M2 макрофаги дифференцируются при воздействии противовоспалительных цитокинов: IL-4, IL-10, IL-13 или трансформирующего фактора роста бета (TGF-β).

В целом активированные макрофаги M1 проявляют бактерицидную, иммуностимулирующую и подавляющую опухоль активность, в то время как макрофаги M2 участвуют в разрешении воспаления, процессах ремоделирования ткани и играют протуморогенную роль. Опухолевая микросреда, характеризующаяся как гипоксическая, обусловливает активацию генов, ответственных за фактор, индуцируемый гипоксией 1-альфа (HIF-1), являющийся, в свою очередь, модулятором поляризации макрофагов в M2 фенотип.

Наш дальнейший рассказ начнем с описания одного конкретного случая рака, а именно развитию аденокарциномы на фоне пищевода Барретта (ПБ).

Пищевод Барретта представляет собой состояние, при котором метапластический цилиндрический эпителий замещает многослойный плоский эпителий, в норме выстилающий дистальный отдел пищевода. Название это скорее ироническое, поскольку дано по имени английского хирурга Нормана Барретта (Norman Barrett), который в своей работе (1950) утверждал, что пищевод не может быть выстлан цилиндрическим эпителием. Пищевод Барретта имеет клиническое значение, т. к. тесно связан с желудочно-пищеводным рефлюксом и, в меньшей степени, с дисплазиями и аденокарциномой пищевода и пищеводно-желудочного перехода.

Метаплазия клеток нижней части пищевода рассматривается, как состояние, вызванное хроническим кислотным повреждением, эзофагит, и не является очерченным заболеванием. У 80-90% пациентов с ПБ преобладает смешанный кислотно-билиарный рефлюкс и основным фактором, определяющим развитие ПБ является многолетний анамнез ГЭРБ: при длительном воздействии кислоты и компонентов желчи на слизистую оболочку пищевода стволовые эпителиальные клетки, расположенные по ходу базальной мембраны плоского эпителия и протоков эзофагеальных желез, могут дифференцироваться не в характерный для пищевода многослойный плоский эпителий, а в более устойчивый к воздействию кислоты и желчных кислот цилиндрический эпителий.

Так, кишечная метаплазия секретирует анионы, включая бикарбонат, на уровнях, более чем в пять раз превышающих уровень плоскоклеточного эпителия пищевода, а также выделяет густую прилипшую слизь. Секреция слизи может нарушаться в пищеводе Барретта при повышенном риске прогрессирования до аденокарциномы пищевода, в том числе с признаками хромосомной нестабильности и анеуплоидии.
Клетки пищевода Барретта имеет плотные соединения клаудин-18, которые обеспечивают большую защиту от проникновения кислоты, чем дефицитные клаудин-18 плотные соединения плоского эпителия пищевода, а также сверхэкспрессирует гены, участвующие в защите и восстановлении слизистой оболочки ,

Отметим морфологическую гетерогенность сегмента ПБ: в его пределах могут одновременно обнаруживаться различные варианты метаплазированного цилиндрического эпителия - кардиального отдела и дна желудка, и кишечный эпителий. Дисплазия и развитие рака у пациентов с пищеводом Барретта напрямую связаны в основном с кишечной метаплазией. Правда существуют два вида кишечной метаплазии (КМ) – полная (тонкокишечная), содержащая интестинальные эпителиоциты и клетки Панета и неполная (толстокишечная), содержащая только бокаловидные клетки. Неполная толстокишечная метаплазия обладает наибольшим злокачественным потенциалом.

У пациентов с эндоскопически выявляемым пищеводом Барретта желудочно-пищеводный рефлюкс чаще осложняется изъязвлением, образованием стриктур пищевода и кровотечением.

Дисплазия у больных с пищеводом Барретта описывается как неопластическое повреждение цилиндриндрического эпителия, ограниченное базальной мембраной желез. Дисплазия может быть обнаружена на ранней стадии развития, когда она ограничена основанием крипты, что ставит под сомнение теорию о том, что ранние неопластические поражения in situ не могут подвергаться поверхностному созреванию. При ПБ дисплазия начинается в базальных клетках крипт, а затем распространяется дальше по криптам с неопластической прогрессией.
ПБ является гиперпролиферативным и обладает клональными молекулярными аберрациями, многие из которых возникают до появления морфологической дисплазии. Например , аномалии содержания ДНК присутствуют в до 30 % морфологически недиспластических биоптатов ПБ.

Пациенты с ПБ, у которых были обнаружены цитологические изменения глубоких крипт, свидетельствующие о дисплазии, но с поверхностным созреванием, продемонстрировали риск злокачественного новообразования, аналогичный риску у пациентов с обычной дисплазией низкой степени. Дело в том, что молекулярные пути, которые контролируют клеточную дифференцировку, отличаются от тех, которые контролируют клеточную пролиферацию (внимание!!!). Предполагается, что стволовые клетки крипт и транзитные амплифицирующиеся клетки наиболее подвержены неопластическим изменениям из-за их пролиферативного потенциала.

В конечном итоге дисплазия крипт диагностируется при обнаружении явно диспластических эпителиальных клеток, ограниченных основаниями крипт, независимо от состояния поверхностного эпителия.

В последние годы на смену понятию "дисплазия" приходит новое - интраэпителиальная неоплазия (ИН). По гистологическим признакам различают дисплазию высокой и низкой степени, в зависимости от уровня нарушения архитектоники желез, полиморфизма и полярности ядер. Так, при дисплазии III степени – клеточная атипия представлена различной величиной и формой клеток и их ядер, гиперхромией ядер, увеличением числа фигур митоза, наблюдаются нарушение архитектоники желез. В среднем, в течение 20-23 лет дисплазия высокой степени развивается у 20-25% больных с КМ и степень риска коррелирует с длиной сегмента ПБ. Дисплазия высокой степени (тяжелая) в трети случаев ассоциирована с уже существующей аденокарциномой.

При наличии дисплазии эпителия ПБ риск малигнизации варьирует в зависимости от степени дисплазии и ее распространенности (количества ее очагов)
- при низкой степени дисплазии – 0,8-1,9% в год;
- при высокой степени дисплазии – 6-12,2% в год;
- при наличии мультифокальной дисплазии эпителия ПБ риск развития аденокарциномы оказывается в 3 раза выше, чем при унифокальной.

У части больных заболевание может длительное время не прогрессировать и лишь у небольшого процента (6% - 25%) пациентов с ПБ с дисплазией эпителия низкой степени развивается дисплазия высокой степени и затем рак. Описаны случаи, когда у пациентов с пищеводом Барретта и высокой степенью дисплазии в течение многих лет не выявлялось никаких признаков злокачественной трансформации. Однако быстрое развитие инвазивного рака встречается довольно часто; рак пищевода имеет тенденцию к метастазированию и нередко является инкурабельным.

Влияние ожирения на развитие ПБ при ГЭРБ опосредовано двумя независимыми факторами: повышением внутрибрюшного давления с учащением гастроэзофагеальных рефлюксов кислоты и желчи в просвет пищевода и синтезом клетками жировой ткани провоспалительных цитокинов, таких как лептин и другие адиполептины.
Существуют данные, что лептин усиливает воздействие кислоты на эпителий при ПБ и индуцирует дозозависимое усиление его пролиферации (до 65% от исходной). При ожирении происходит значительное увеличение содержания периэзофагеальной жировой ткани, из которой освобождаются вышеперечисленные цитокины, которые способствует развитию воспалительных и пролиферативных изменений в слизистой оболочке пищевода.

Известно, что повышение концентрации лептина, синтезируемого в чрезмерных количествах при абдоминальном ожирении у мужчин, коррелирует с ростом частоты ПБ и АКП у мужчин. Данный факт объясняет многократное преобладание мужчин среди заболевших аденокарциномой: при индексе массы тела (ИМТ) более 30 у мужчин риск развития АКП пищевода возрастает в 16 раз по сравнению с мужчинами, имеющими ИМТ менее 22.

Абдоминальное ожирение, помимо стимуляции гастроэзофагеального рефлюкса, все чаще признается как вызывающее состояние системного воспаления низкого уровня, характеризующегося повышенными уровнями провоспалительных цитокинов и рецепторов, таких как IL-6, TNF-альфа и sTNF-ß, альфа-рецептор 2 и С-реактивный белок.

В свою очередь, хроническое состояние системного и локализованного воспаления и окислительного стресса способствует повреждению ДНК, клеточной пролиферации и укорочению теломер, что может увеличить риск развития клонов, содержащих небольшие и крупные геномные изменения, что в конечном итоге приводит к хромосомной нестабильности и аденокарциноме пищевода.

Что касается H. pylori, то обнаружена обратная связь между инфекцией H. pylori и аденокарциномой пищевода; аналогичная обратная зависимость наблюдается в пищеводе Барретта, в основном из-за атрофических процессов в желудке, сопровождающихся снижением выделения соляной кислоты. Механизм увеличения риска аденокарциномы при употр***ении табака может быть связан с увеличением повреждений ДНК, встречающихся в слизистой оболочке Барретта у курильщиков по сравнению с некурящими.

Применение статинов (снижают уровень холестерина) приводит к снижению риска прогрессирования до комбинированных конечных точек дисплазии высокой степени / аденокарциномы на 43%.. Способствует заболеванию также диета с низким содержанием овощей и фруктов.
Антирефлюксная хирургия не снижает риск рака у пациентов с ГЭРБ или пищевода Барретта. Более того, у некоторых пациентов, получавших лечение мощными антирефлюксными препаратами (блокаторы протонной помпы) или перенесших антирефлюксное хирургическое вмешательство, в пищеводе появляются пятнистые зоны, где плоский эпителий растет поверх цилиндрического.

В целом у пациентов с эндоскопически выявляемым пищеводом Барретта частота злокачественной трансформации составляет 0,8 % (1 случай на 125 больных в год), что в 40 раз выше, чем в остальной популяции.

Как я уже упоминал, стволовые клетки пищевода, будучи частично комиттированными, под воздействием кислоты и компонентов желчи могут дифференцироваться не в плоский, а в более устойчивый цилиндрический эпителий. Промежуточной стадией, вероятно, является формирование полиморфного эпителия, имеющего ультраструктурные и цитохимические черты как плоского, так и цилиндрического эпителия.

В ассоциированном с Барреттом онкогенезе окислительное фосфорилирование (ОФ) и гликолиз перепрограммируются на ранней стадии последовательности заболевания, причем ОФ положительно связано с экспрессией р53, а гликолиз отрицательно. р53 подавляет активность ключевых компонентов гликолиза, шунтируя промежуточные продукты высокой энергии в пентозофосфатный путь. Кстати супрессор опухолей р53 играет ключевую роль в защите от рака (эволюционно он сформировался как своего рода "намордник" для генов инфраструктуры). В физиологических условиях вновь синтезированный р53 быстро подвергается убиквитинированию и деградации, что приводит к «бесполезному циклу» и очень низкому «устойчивому» уровню белка.

ТлКМ (толстокишечная метаплазия) является фоном для развития ИН и характеризуется экспрессией мутантного р53 (окислительно-индуцированное повреждение и мутации в гене р53, аннулирующие роль р53 как контрольной точки пролиферации и апоптоза), что делает ее прогностически менее благоприятной. Мутация TP53 важна для самых ранних диспластических клонов.

Также на стадии ИН член семейства NF-κB RelA (или p65) транспортируется в митохондрии и рекрутируется в митохондриальный геном, где он может подавлять экспрессию митохондриальных генов, снижать потр***ение кислорода и клеточные уровни АТФ, тем самым способствуя переключению на гликолиз.

Переход от ИН к аденокарциноме (АК) в ПБ сопровождается усилением пролиферации и относительным снижением апоптоза. Такие изменения в балансе между пролиферацией и апоптозом приводят к накоплению мутаций в опухолевых клетках и к прогрессии опухоли (см. выше).

Потеря способности аккумулировать клаудины (белки адгезии) в области плотных контактов (ПК) в аденокарциноме на фоне ПБ приводит к исчезновению плотных контактов и способствует прогрессии опухоли (пролиферации, инвазии и метастазированию. Синтез данного белка в цитоплазме происходит, но из-за дисфункции цитоскелета нарушается его транспортировка в зону ПК.

Повышенная экспрессия HIF1α и HIF2α была продемонстрирована во всей последовательности метаплазия-дисплазия-аденокарцинома. Барретт-ассоциированное воспаление с помощью канонических провоспалительных медиаторов, таких как интерлейкин-6 (IL6), IL1β и сигнальный преобразователь и активатор транскрипции 3 (STAT3), дополнительно усугу***ет воспаление и способствует AК. Также фактор транскрипции (TF) NF-κB (ядерный фактор "каппа-би") является ключевым медиатором воспаления и способствует выработке IL1β и TNF, причем TNF (Tumor necrosis factor) стимулирует гликолиз.

Вообще, в процесс канцерогенеза ПБ вовлекаются множество генов супрессоров опухолевого роста (р53, р16, FHIT, Rb, АРС), регуляторов клеточного цикла (Cyclin D1, MDM2), факторов роста (EGF-R, TGF-A, с-егЬВ2) и молекул клеточной адгезии (E-cadherin, P-cadherin, a-catenin, p-catenin), а также протеаз (UPA). Все это отражает сложность и противоречивость как канцерогенеза вообще, так и при ПБ в частности.

Геномная нестабильность, по-видимому, является фундаментальным свойством неопластической прогрессии, которая развивается до появления рака. Хромосомная нестабильность является наиболее распространенным доказанным источником нестабильности генома при раке человека, и ее лучше всего оценить при раке толстой кишки, где она составляет около 75-85% генетической нестабильности, приводящей к раку, по сравнению с нестабильностью микросателлитов, которая включает в себя оставшиеся 15-25%.
В настоящее время имеется большое количество данных, свидетельствующих о том, что большинство аденокарцином пищевода возникает в связи с процессом получения или потери целых хромосом или больших частей хромосом. Недавнее исследование аденокарцином пищевода показало в среднем 97 изменений числа копий (в диапазоне 23-208) на рак, размер которых варьировался от небольших гомозиготных делеций до больших областей хромосом.

Пятилетняя кумулятивная заболеваемость аденокарциномой пищевода составила 79,1% у людей с 9р LOH (потерей гетерозиготности), 17р LOH и аномалией содержания ДНК (тетраплоидия и анеуплоидия) в начале исследования, тогда как у тех, у кого этого не было, был нулевой процент кумулятивной заболеваемости почти восемь лет после базовой эндоскопии. А на долю микросателлитнрй нестабильности приходится примерно 5% аденокарциномы пищевода. Можно сделать вывод. что мутация и метилирование CDKN2A (гена ингибитора циклинзависимой киназы 2A), 9p LOH и 17p LOH, мутации TP53 были драйверами для клональной экспансии предопухолевых клеток. Напротив, все микросателлитные сдвиги и другие события LOH вели себя как нейтральные мутации.

Ведущим кандидатом на химиопрофилактику аденокарциномы пищевода в настоящее время является аспирин; использование аспирина и других нестероидных противовоспалительных препаратов (НПВП) было связано со значительно сниженным риском перехода пищевода Барретта в аденокарциному. Отмечено также значительное уменьшение общей площади пищевода Барретта среди тех, кто принимал целекоксиб (антагонист СОХ-2 и простагландинов).

Добавлено через 1 час 7 минут
Все вышеизложенное по пищеводу Барретта подтверждает мою двухстадийную концепцию канцерогенеза. Дисплазии на фоне КМ соответствуют первой стадии, когда часть генов перестраивает свою деятельность с целью на фоне хронического воспалительного стресса минимизировать функции клетки. Другая, преобладающая часть генов с помощью мощных защитных систем позволяет, так сказать, сохранять клетке лицо.

Когда начинаются мутации этой части генома, особенно среди генов - супрессоров, то в защитных рядах возникают пробоины и клетка начинает деградировать. Среди первой части генома, я называю их генами инфраструктуры, тоже могут возникать мутации, но тогда клетка обычно быстро погибает. Чем сильнее выражены мутации, тем агрессивнее поведение уже раковой клетки, вплоть до стадии лангольеров (см. выше).

Я не придерживаюсь взгляда, что раковые клетки развиваются непосредственно из стволовых клеток. Уже по поводу ПБ я указывал, что зрелый эпителий возникает из частично комиттированных клеток, то есть уже не совсем стволовых. В стрессовых ситуациях, обычно предшествующих дисплазии или, как сейчас правильнее говорить, интраэпителиальной неоплазии(ИП), перед этими клетками стоит та же дилемма, как перед товарищем Суховым, помереть сразу или помучиться. Если клетка выбирает "помучиться", то она должна как-то дифференцироваться. Что она и как - то делает, хотя на высоких стадиях ИП морфологически она уже почти ничем не отличается от раковой. Только молекулярные онкомаркеры позволяют их кое-как различить.

По поводу терминологии. В специальной литературе употребительны термины гены домашнего хозяйства и гены роскоши. Гены домашнего хозяйства кодируют белки-ферменты, которые принимают участие в жизненно важных для клетки метаболических процессах. К ним относятся обеспечение процессов: репликации (удвоения) ДНК, транскрипции, трансляции, а также анаболизма и катаболизма (гликолиз, цикл Кребса, глюконеогенез, расщепление белков, жиров и углеводов, биосинтез аминокислот и нуклеотидов и т. д.). Это понятие шире понятия генов мнфраструктуры, так как гены домашнего хозяйства неспецифичны и могут работать как под руководством генов инфрастуктуры, так и генов надстройки (роскоши).

Что же касается генов роскоши, то мне чудится в этом названии какой-то идеологический подтекст. Так можно оправдать даже канцерогенез, когда гены инфраструктуры, в трудных условиях борющиеся за выживание клетки, могут испывать нечто вроде классовой ненависти к генам, расточительно с их точки зрения тратящих драгоценные ресурсы. Мое название "гены надстройки" более нейтрально и филогенетически правильнее, а то классовая борьба, как показывают история и онкология, к ничему хорошому не приводит.

Следующим у нас идет рак желудка.

Из трех основных типов злокачественных опухолей желудка, аденокарциномы желудка (GC), неходжкинской лимфомы и стромальных опухолей желудочно-кишечного тракта, приблизительно 95% составляют GC, который остается одним из наиболее часто диагностируемых видов рака в мире. У мужчин риск развития РЖ в два раза выше, чем у женщин, 18% случаев РЖ связаны с курением табака; обычно его диагностируют в возрасте 60–80 лет. Наблюдается 5-кратное увеличение риска РЖ в результате комбинированного действия алкоголя и курения.

Опухоли чаще возникают в антруме или нижней трети желудка, наиболее часто на малой кривизне. Некоторые из таких опухолей многоцентровые. Их локализация, видимо, меняется с возрастом, с увеличением проксимальных опухолей и снижением их в антруме.

РЖ подразделяют на 2 основные категории: ранний (early carcinoma) и распространенный (advanced carcinoma). К раннему относят рак, поражающий слизистую оболочку желудка или подслизистый слой, независимо от наличия или отсутствия метастазов в лимфатических узлах, которые можно диагностировать лишь гистологически. Так, важными гистологическими признаками внутрислизистой инвазии являются одиночные опухолевые клетки в собственной пластинке и значительное слияние опухолевых желез разных размеров. При нем 5-летняя выживаемость находится в пределах 90-100 %, тогда как при запущенном РЖ всего 5-20%.

Процесс опухолевой трансформации клеток до первых клинических проявлений РЖ длительный, многоэтапный. Продолжительность «естественной эволюции» РЖ составляет 15-25 лет, что обусловливает возможность его диагностики на ранней стадии, которая может продолжаться с момента обнаружения заболевания от 6 мес до 10 лет и более. Лица с высокой степенью риска заболевания РЖ, у которых морфологически была диагностирована тяжелая интраэпителиальная неоплазия (дисплазия) эпителия, подлежат динамическому наблюдению с обязательным проведением рентгеноскопии и гастроскопии не менее чем 2 раза в год.

РЖ - очень гетерогенное заболевание с морфологической и молекулярной точек зрения. Существующие в настоящее время многочисленные гистологические и молекулярные классификации отражают такую ​​гетерогенность.
На практике применяется ставшая классической классификация, предложенная в 1926 г. R. Borrmann. В этой классификации определены критерии четырех анатомических типов роста распространенного рака:
• тип I - полиповидный тип, обладающий экзофитным ростом в просвет желудка;
• тип II - экзофитный изъязвленный тип опухоли, характеризующийся изъязвлением с приподнятыми краями и четкими границами - так называемый блюдцеобразный рак;
• тип III - язвенно-инфильтративный тип, имеющий вид изъязвления, без четких границ с окружающей слизистой оболочкой желудка и с интрамуральной инфильтрацией желудочной стенки;
• тип IV - диффузно-инфильтративный (infiltrative) тип, распространяющийся поверх -ностно в слизистой и подслизистой оболочке с образованием плоских поражений с наличием мелких изъязвлений или без них. В распространенной стадии образуется диффузное циркулярное утолщение стенки желудка (скирр) на значительном протяжении по типу «кожаной бутылки», зачастую с минимальными изменениями в слизистой оболочке.

Гистологическое строение РЖ отличается многообразием форм аденокарциномы, происходящей из камбиальных эпителиальных клеток слизистой желудка, находящихся в области перешейка желудочных желез. Размножаясь эти клетки как поднимаются в зону покровного эпителия, так и спускаются в главную часть желез; этим железы желудка напоминают крипты толстой кишки.
Во многих случаях обнаруживаются сочетания различных гистологических форм РЖ. По мере инвазии карциномы в глубь стенки желудка комплексы опухолевых клеток зачастую утрачивают дифференцировку и предстают в виде мелких лимфоцитоподобных клеток, образуя тяжи и мелкие трубчатые структуры.

Кардиальная GC делится на две различные этиологические сущности: GC кардии, подобной пищеводу, которая связана с гастроэзофагеальным рефлюксом, курением и диетой и часто встречается в регионах с низким риском GC, и дистальной желудочно-подобной GC кардии, связаной с наличием H. pylori и атрофией слизистой, и является наиболее частым вариантом GC кардии в регионах с высоким риском GC. Аденокарциномы кардии в целом агрессивны и имеют плохой прогноз.

GC некардиального типа в соответствии с классификацией Лорена подразделяются на кишечный, диффузный, смешанный и недетерминированный подтипы. GC кишечного типа характеризуется образованием железистых структур, дистальной локализацией в желудке и обычно встречается у пожилых людей. Она также чаще встречается у мужчин и у лиц с более низким социально-экономическим статусом. Этому типу GC часто предшествует предраковая фаза, которая начинается с перехода нормальной слизистой оболочки в мультифокальный атрофический гастрит. Это первоначальное гистологическое изменение сопровождается кишечной метаплазией, дисплазией и, наконец, аденокарциномой.

Высокая пролиферативная активность клеток «кишечного» рака определяет высокую скорость их роста. Быстрое клиническое течение рака интестинального типа определяет его ранние клинические проявления, а тесная связь клеток ведет к меньшей инвазивности, чем обеспечивается возможность радикальной операции.
Так, интестинальные опухоли, как правило, являются экзофитными, часто изъязвляются, ассоциированы с гастритом тела желудка, с атрофией и кишечной метаплазией. Кишечный тип рака состоит из клеток, формирующих железы; четко формируемые железы формируют высокодифференцированную карциному, а смазанные железы – как низкодифференцированную аденокарцинома.

Диффузный тип рака обладает более низкой пролиферативной активностью, что определяет длительность латентного течения таких опухолей. Слабая связь клеток друг с другом ведет к высокой инвазивности диффузного рака, что определяет больший объем радикального оперативного вмешательства и объясняет более низкий процент 5-летней выживаемости. Такая опухоль быстро проникает в стенку желудка и обычно приводит к утолщению, не будучи видимым в виде язвы (как при кишечном раке желудка). Вариантом диффузного типа является перстневидноклеточная аденокарцинома, опухолевые клетки которой содержат обильный цитоплазматический муцин, смещающий ядро ​​к периферии.

Развитие рака желудка диффузного типа (РЖК) инициируется отслоением опухолевых клеток вокруг пролиферативной зоны эпителия. В то время как клетки, отслоившиеся с апикальной стороны эпителия, теряются в просвете, базально отслоившиеся клетки могут образовывать скопления в собственной пластинке слизистой. Ослабленная функция слипчивых соединений может привести к базально-клеточному расслаиванию либо за счет экструзии (выдавливания) клеток соседними клетками, либо за счет дезориентации оси клеточных делений.
Расслаивание клеток может быть вызвано селективной потерей E-кадгерина в отдельных клетках внутри здорового эпителиального слоя, при этом нарушение регуляции кадгерин-опосредованной адгезии блокирует апикальную экструзию (вовне).

GC диффузного типа плохо дифференцируется, поражает более молодых людей и тесно связана с генетической предрасположенностью (вариант наследственного диффузного GC, который связан с мутациями зародышевой линии в CDH1, гене, кодирующем E-кадгерин). Кроме того, она не связана с формированием предраковых поражений и, как было установлено, распостраняется на всю поверхность желудка. Этот тип GC одинаково присутствует у представителей обоих полов и связан с худшим прогнозом по сравнению с GC кишечного типа.

Смешанный РЖ, определяемый двойным паттерном дифференцировки - железистая / солидная (кишечная) и изолированно-клеточная карцинома (диффузная) демонстрирует двойную метастатическую картину (гематогенные метастазы и перитонеальное распространение с метастазами в лимфатические узлы), предполагая кумулятивный эффект н***агоприятного поведения кишечного и диффузного GC.

Отметим, что гетерозиготные мутации зародышевой линии неоднократно обнаруживались в гене E-кадгерина ( CDH1 ) и гене α-катенина ( CTNNA1 ), что вызывает их инактивацию и, следовательно, снижение сцепления клеток (см. выше). Мутации этих генов считаются главной причиной HDGC ( наследственный диффузный рак желудка). У людей с мутацией в гене CDH1 пожизненный риск диффузного рака желудка оценивается к 80 годам от 67% до 70% для мужчин и от 56% до 83% для женщин. Женщины с мутацией в гене CDH1 имеют также к 80 годам примерно от 39% до 52% риска развития дольчатого рака молочной железы.

Е-кадгерин представляет собой кальций-зависимый трансмембранный гликопротеин, который взаимодействует с внеклеточным доменом с образованием адгезивных соединений, в то время как цитоплазматические домены соединяются с цитоскелетом через β- и α-катенин, чтобы механически соединять актомиозиновые цитоскелеты соседних клеток. Этот белок контролирует эмбриогенез, наблюдает за ростом клеток, регулирует созревание клеток и поддерживает целостность эпителия и архитектуру ткани.
Комплекс cadherin-catenin также служит сигнальной платформой благодаря ассоциации с многочисленными дополнительными белками, включая рецепторы факторов роста и др. сигнальные молекулы. Таким образом, слипчивые соединения регулируют огромное количество внутриклеточных сигнальных путей , а также организацию актомиозинового цитоскелета.

Интересно, что FOCAD, белок, участвующий в фокальной адгезии, также активировался у мутантов, указывая на возможный механизм компенсации, когда межклеточная адгезия была нарушена с потерей функции CDH1. С другой стороны, активируемый белок ASPN находится в строме опухоли и способствует совместной инвазии фибробластов, ассоциированных с раком, и раковых клеток.

Обычно каждая клетка имеет по 2 копии каждого гена: 1 унаследован от матери и 1 унаследован от отца. HDGC следует аутосомно-доминантному типу наследования, при котором мутация происходит только в 1 копии гена. Это называется мутацией зародышевой линии. Следовательно, ребенок, у которого есть родитель с мутацией, имеет 50% шанс унаследовать эту мутацию.

Средний возраст начала HDGC у носителей мутации - 38 лет (диапазон от 14 до 69 лет), если затронутые семьи соответствуют указанным ниже критериям показаний, частота обнаружения мутаций в CDH1 составляет 25-50%. Поэтому мутации в этом гене, вероятно, не единственная причина семейной диффузной карциномы желудка.
В семьях с признаками мутаций риск заболевания низок до 20 лет, поэтому профилактическая гастрэктомия рекомендуется носителям в возрасте от 20 лет (исключения в особенно раннем возрасте появления в семье). В подвергшихся воздействию семьях без признаков мутации результаты патологической биопсии (гастроскопия один раз в год, 30 биопсий) являются показанием для гастрэктомии.

В группу риска развития РЖ следует отнести лиц, с детского возраста имеющих высокие показатели обсемененности слизистой оболочки H. pylori или страдающих заболеваниями, ассоциированными с хеликобактериозом; пациентов, в течение значительного времени страдающих хроническим гастритом (как с пониженной, так и с нормальной или повышенной кислотностью), аденомами (аденоматозными полипами), язвенной болезнью желудка, пернициозной анемией, с резецированным желудком, болезнью Менетрие, а также в случае семейной предрасположенности к РЖ.

Так как в здоровой слизистой оболочке рак практически не возникает, в последние годы сформировалось представление о предраковой патологии желудка, в спектре которой Н. pylori-ассоциированный хронический гастрит занимает центральное место. Впрочем, хотя инфекция H. pylori была признана наиболее важным фактором риска развития GC и классифицирована Всемирной организацией здравоохранения в 1994 году как канцероген класса 1, этиология GC также включает факторы хозяина и окружающей среды. Об этом свидетельствует тот факт, что только у 1–3% пациентов, инфицированных H. pylori, развивается GC, и что прогрессирование до GC у некоторых субъектов происходит даже после уничтожения бактерии.

Имеются данные, что персистенция инфекции Н. pylori увеличивает риск развития рака желудка в 4-9 раз, особенно в случаях инфицирования в детском возрасте; в целом до 80% аденокарцином желудка связаны с Н. pilori-ассоциированным хроническим атрофическим пангастритом. Сообщается, что атрофический гастрит регрессирует в течение одного или двух лет после успешной эрадикации H. pylori. Впрочем, современные представления состоят в том, что Н. pylori скорее действует в качестве промотора, чем инициатора желудочного канцерогенеза.

При инфекции экспрессия эпителиальными клетками IL-8 запускает цитокиновый провоспалительный каскад. Мобилизованные моноциты и нейтрофилы экспрессируют, в свою очередь, IL-10, являющийся одним из мощнейших ингибиторов кислотообразования. Таким образом, IL-10 потенцирует воспалительные изменения в слизистой оболочке и вызывает достаточно выраженную гипохлоргидрию, облегчающую колонизацию Н. pylori в желудке.

Helicobacter pylori - грамотрицательная бактерия, поражающая почти 50% населения человека. В слизистой оболочке желудка большая часть Helicobacter pylori находится в слое слизи, но они также могут прикрепляться к эпителиальным клеткам, что приводит к поддержанию, распространению и серьезности инфекции. Инфекция H. pylori была связана с развитием ряда заболеваний, включая язвенную болезнь (10%), некардиальную GC (1-3%) и лимфому, ассоциированную со слизистой оболочкой желудка (MALT) (<0,1 %).

Более того, эта бактерия ассоциирована с тремя различными фенотипами у инфицированного хозяина:
(1) гастрит с преобладанием поражения дна и тела желудка, который может привести к атрофическому гастриту, гипохлоргидрии и развитию GC; при фундальном и мультифо -кальном гастритах у 1% пациентов ежегодно развивается рак желудка и практически не встречаются дуоденальные язвы.
(2) фенотип язвы двенадцатиперстной кишки, при котором гастрит с преобладанием антрального отдела желудка приводит к повышенной секреции кислоты желудочного сока. Впрочем отмирание париетальных клеток без последующей регенерации начинается в антральном отделе желудка. В нём обнаруживают первичные очаги атрофии. Со временем болезнь прогрессирует, функционирующие железы заменяются кишечным слоем эпителия. Атрофический антральный гастрит при длительном течении опасен перерождением изменённых участков в злокачественную опухоль.
(3) доброкачественный фенотип, при котором бактериальная инфекция вызывает легкий смешанный гастрит, который оказывает незначительное влияние на выработку кислоты желудочного сока.

Также степень воспалительной реакции на H. pyloriв в значительной степени определяется полиморфизмом генов хозяина, кодирующих цитокины и рецепторы цитокинов. Так у лиц с провоспалительным генотипом IL-1 риск РЖ был в 87 раз выше.

Отметим, что на фенотип Н. pylori-accoцииpoванного гастрита влияет секреция соляной кислоты. Если ее уровень низкий, Н. pylori может колонизировать любой отдел желудка, при сохранной (повышенной) кислотности единственным местом, где может выжить микроорганизм, является антральный отдел, для которого характерны более низкие значения рН. В этом случае ведущую роль в развитии конкретного фенотипа будет играть возраст, в котором произошло заражение, поскольку для детей более характерно состояние гипоацидности, а для взрослых - нормацидности.

Поверхностный гастрит с фундальной или мультифокальный локализацией приводит к потере желудочных желез с замещением их фиброзной тканью или (что более типично) метаплазированным эпителием. Именно этот вариант гастрита создаст фон для карциномы кишечного типа.

Динамическое наблюдение за больными, инфицированными Н. pylori, позволило выделить две формы хронического гастрита - хронический поверхностный и хронический атрофический, являющиеся, по сути, последовательными этапами развития хронического геликобактерного гастрита. С другой стороны, большинством специалистов, занимающихся вопросами геликобактерноза, выделяются два фенотипа геликобактерного гастрита - классический антральный и фундальный (мультифокальный). Именно топографические особенности гастрита, а не выраженность воспаления определяют клинические последствия инфицирования Н. pylori.

Взаимодействия хозяина и H. pylori в основном опосредуются факторами вирулентности, прежде всего CagA (цитотоксин-ассоциированный бактериальный белок А), обнаруживаеый только в высоковирулентных штаммах, с частотой от 90 до 95% в странах Восточной Азии и около 40% в странах Запада. CagA, попадая внутрь клетки хозяина, вызывает гипермобильность и морфологические изменения в эпителиальной клетке типа так наз. «фенотипа колибри», напоминающий фенотип клеток, обработанных некоторыми факторами роста.
Именно Cag-A-позитивные штаммы Н. pylori инициируют более высокий уровень пролиферации эпителиоцитов за счет длительной активации пути Ras / ERK MAPK. При этом уровень апоптоза не успевает за пролиферацией, возникает дисбаланс между гибелью клеток и их размножением, что увеличивает возможность "выживания" мутаций, имеющих канцерогенный потенциал.

Увеличение частоты мутаций из-за гиперпролиферации вместе с состоянием хронического воспаления согласуется с определением туморогенеза как «никогда не заживающей раны». В самом деле, хорошо известно, что инфекция H. pylori индуцирует продукцию сильных провоспалительных цитокинов различными типами клеток. Отчасти это объясняется более активной экспрессией IL-8 Cag-А-позитивными штаммами Н. pylori, а следовательно, и более выраженным воспалением. Этот цитокин увеличивает ангиогенез, ЭМП, ремоделирование внеклеточного матрикса и активацию макрофагов. Отметим, что высокая концентрация соли в пище повышает экспрессию cagA для некоторых штаммов H. pylori с уникальным ДНК-мотивом.

Н. pylori приобретается в начале жизни, большинство людей заражается в возрасте до 10 лет при контакте с близкими, которые являются общим источником инфекции. Было высказано предположение, что раннее заражение может быть связано с широким спектром патологий, связанных с инфекцией H. pylori, и с очень устойчивыми уровнями заболеваемости GC в генетически восприимчивых популяциях, которые мигрировали в развитые страны. При отсутствии антибактериальной терапии H. pylori инфекция обычно сохраняется на всю жизнь.
Способность H. pylori выживать и колонизировать желудок связана с рядом механизмов. Самое главное: H. pylori в отличие от других бактерий вырабатывает большое количество фермента уреазы, гидролизующего мочевину до аммиака, который впоследствии взаимодействует с ионами водорода в желудке с образованием аммония. Можно еще отметить "недоступность" бактерии для антител в слое желудочной слизи, невозможность выделения IgG в просвет желудка при относительном дефиците секреторных IgA, а также "антигенную мимикрию" Н. pylori.

Дополнительные факторы вирулентности H. pylori включают babA2, который кодирует бактериальную адгезию с эпителиальными клетками желудка, позволяя проникать бактерии внутрь железы, и вакуолизирующий цитотоксин А, который кодируется геном vacA . Штаммы H. pylori , несущие некоторую комбинацию генов babA2 , cagA и vacA , были связаны с самым высоким риском развития кишечной метаплазии.
Отметим также адгезин, связывающий сиаловую кислоту (SabA) и внешний воспалительный белок (OipA), которые, по-видимому, связываются с рецепторами на поверхности эпителиальных клеток желудка, что снижает скорость выведения бактерий в результате перистальтики.

Тот факт, что более одного штамма H. pylori могут колонизировать слизистую оболочку желудка, дает H. pylori возможность приобретать новые генетические последовательности и подвергаться событиям рекомбинации.

Вставка.

Опухолевый метаболизм под контролем генов инфраструктуры.

Опухолевые клетки процветают в окружающей среде, которая была бы враждебна их нормальным клеточным аналогам. Выживание зависит от выбора клеточных линий, которые содержат модификации двух регуляции генов, тех, которые сдвигают баланс между клеточным циклом и апоптозом, и тех, которые включают пластичность метаболического механизма.

В естественных условиях клетки метазоа окружены обилием питательных веществ. Однако, в отличие от прокариот или одноклеточных эукариот, клетки животных не являются автономными клетками для поглощения питательных веществ. Вместо этого клетки метазоа конкурируют за ограничение уровней факторов роста, которые направляют поглощение питательных веществ. Чтобы выжить в таких условиях, дифференцированные клетки применяют катаболический метаболизм, направленный на максимизацию эффективности продукции АТФ из ограниченных питательных веществ.

Напротив, когда факторы роста в изобилии, клетки увеличивают потр***ение питательных веществ и принимают анаболический метаболизм. Это наблюдается, например, в условиях хронического воспаления, когда воспалительные клетки разных типов выделяют многочисленные цитокины и другие стимулирующие метаболизм вещества. Здесь главную роль играет RAS (обычно KRAS). В сигнальном каскаде RAS связывание GTP или GDP с RAS служит переключателем «включено» или «выключено» для передачи сигналов RAS соответственно. В нормальной клетке RAS связан с GDP и неактивен, если внеклеточные стимулы не вызывают образование активной GTP-связанной молекулы. Впоследствии RAS инактивируется посредством гидролиза его GTP до GDP, главным образом за счет функции белков, активирующих GTPase (GAP).

При мутации его внутренняя активность GTPase теряется, и GAP неспособны связывать RAS, в результате чего RAS в первую очередь связывается с GTP и, следовательно, постоянно активируется. Так как KRAS действует как включатель всех тирозиновых рецепторов, то его постоянная активность в свою очередь постоянно активирует все идущие от этих рецепторов сигнальные пути, в частности RAF (путь киназы MAP), PI3K (путь AKT / MTOR), ERK, RLIP и RALGDS.

Активация пути PI3K / Akt, возможно, является наиболее распространенным феноменом при спонтанном раке человека. Активированный PI3K / Akt приводит к усиленному усвоению глюкозы и гликолизу (см. выше). Ключевым моментом в этой индукции является повышение экспрессии транспортера глюкозы на клеточной поверхности, активация гексокиназы для захвата глюкозы внутриклеточно посредством фосфорилирования и индуцированная Akt фосфофруктокиназа-2-зависимая аллостерическая активация фосфофруктокиназы-1 для фиксации глюкозы в гликолитическом метаболизме.
Тем не менее, путь PI3K / Akt также способствует потоку углерода глюкозы в пути биосинтеза, которые зависят от функционального метаболизма митохондрий. В целом несколько основных потоков, включая аэробный гликолиз, биосинтез липидов de novo и глютамин-зависимый анаплероз, образуют стереотипную платформу, поддерживающую пролиферацию различных типов клеток.

Управление активностью ферментов гликолиза в основном является аллостерическим (если не считать уровня АТФ - его высокий уровень в цитоплазме подавляет гликолиз). Здесь важную роль играет цитрат; при его избыточной продукции митохондриями лишнее переправляется в цитоплазму и с помощью АТФ-цитрат-лиазы (ACL) преобразуется обратно в ацетил-КоА (я уже писал об этом). Сам цитрат является основным отрицательным аллостерическим регулятором гликолиза.
Cверхэкспрессированные ферменты этих путей сами подвергаются селекции и, как следствие, в опухолевых клетках в основном представлены только определенные изоформы (влияние второго центра управления клеткой).
HK (гексокиназа) является примером. Быстрорастущие клетки экспрессируют в основном изоформу HK-II. Предположительно, эта изоформа была выбрана в связи с тем, что HK-II связывается непосредственно с митохондриями и, таким образом, способна захватывать вновь синтезированный АТФ, происходящий из системы АТФ-синтазы, в качестве субстрата.

Пируваткиназа: увеличивая или понижая свою активность, вырабатывает больше или меньше пирувата соответственно. Большинство опухолевых клеток содержат изоформу пируваткиназы PyK M2, которая встречается в виде тетрамера (высокоактивный) или димера (менее активный). Когда клеткам требуется энергия, преобладает тетрамерный PyK M2. Напротив, димерный PyK M2 становится активным, когда клетки вступают в пролиферативную стадию. Контроль экспрессии гена PyK M2 происходит на альтернативном уровне сплайсинга.

Важным игроком в усилении анаболизма является с-Mуc, который как Фигаро вмешивается везде, где только можно. Он активируется когда клетке пребуется усиление биосинтетических процессов, например при воспалении или стрессе разной природы. Также длительная активация сигнальных путей с сопутствующим фосфорилированием всего, что движется, может привести к тому, что I каппа-B-киназа (IKK) фосфорилирует супрессор NF-κB IκBα по двум N-концевым серинам, вызывая его убиквитинирование и протеасомную деградацию; это приводит к ядерной транслокации комплексов NF-κB, преимущественно димеров p50 / RelA и p50 / c-Rel.

Факторы NF-κB связаны с несколькими аспектами онкогенеза, включая стимулирование пролиферации раковых клеток, предотвращение апоптоза и повышение ангиогенного и метастатического потенциала опухоли. Мутации в NF-κB пути с его постоянным активированием способствуют канцерогенезу.

Активизация этих и других факторов транскрипции приводит к тому, что в клетке накапливаются мРНК, требующие своей трансляции в рибосомах. А это уже епархия mTOR1. Здесь с-Mуc действует в связке с mTOR1, которому он поставляет необходимый для синтеза белков биоматериал; сам по себе mTOR1, контролирующий работу рибосом, имеет в этом аспекте короткое дыхание, так как нормально работающей дифференцированной клетке интенсивный биосинтез не нужен. Отмечу, что S6K1 и 4E-BP1 - главные регуляторы трансляции мРНК - являются единственными широко описанными субстратами mTORC1. Комплекс eIF3 способствует mTORC1-зависимому фосфорилированию S6K1, и 4E-BP1, функционируя в качестве каркаса, опосредует взаимодействие фермент-субстрат.

Фосфорилирование S6K1 по Thr389 с помощью mTORC1 необходимо для его активации и фосфорилирования S6 (рибосомный белок 40S S6), усиливая трансляцию мРНК с помощью 5'-концевого олигополипиримидина (5'-TOP). Мишени S6K1 вообще включают рибосомные белки, факторы элонгации и фактор роста инсулина 2.
В покоящихся клетках или при низких уровнях факторов роста нефосфорилированный 4E-BP1 ингибирует инициацию трансляции белка путем связывания и инактивации eIF4E (эукариотический фактор инициации трансляции 4E). mTORC1 фосфорилирует 4EBP1 в нескольких сайтах, способствуя диссоциации eIF4E от 4EBP1 и запуская eIF4E-зависимую инициацию трансляции.

Первым гистологическим изменением в канцерогенезе является активное хроническое воспаление либо с неатрофическим хроническим гастритом, характеризующимся наличием желез, либо с многоочаговым атрофическим гастритом. Последующие гистологические изменения прогрессируют через полную метаплазию, неполную метаплазию и дисплазию низкой и высокой степени с последующей карциномой; процесс замещения одного вида ткани на другой длится 5–6 лет. При этом атрофический гастрит, кишечная метаплазия, легкая-умеренная дисплазия и тяжелая дисплазия были связаны с ежегодной заболеваемостью раком желудка среди населения 0,1%, 0,25%, 0,6% и 6,0% случаев соответственно.

GIM (кишечная метаплазия) классифицируется анатомически как ограниченный, если он ограничен 1 областью желудка, или как обширный, если вовлечены 2 области желудка. Гистологически GIM считается либо полным, либо неполным. Полная (тип I) кишечная метаплазия определяется слизистой оболочкой тонкокишечного типа со зрелыми абсорбирующими клетками, бокаловидными клетками и щеточной каймой. Неполная (тип II) кишечная метаплазия секретирует сиаломуцины и похожа на эпителий толстой кишки с столбчатыми «промежуточными» клетками на разных стадиях дифференцировки, нерегулярными каплями муцина и отсутствием щеточной каймы. Самый высокий риск рака желудка связан с неполным и/или обширным GIM.

SPEM представляет собой фенотип метапластических слизистых клеток с гистологическими характеристиками клеток глубоких антральных желез, который ранее был описан как псевдопилорическая слизистая метаплазия и антрализация тела. Считается, что это реакция на воспаление с точки зрения заживления ран, причем SPEM может быть предшественником GIM, при этом биомаркер HE4 оказался специфическим маркером процесса SPEM. SPEM присутствовал рядом с раком во всех ранних случаях рака, когда опухоль располагалась в теле или на границе тела и антрального отдела, и присутствовала в слизистой оболочке тела, удаленной от рака, в 76% случаев, то есть может быть маркером поля канцеризации (см. выше).

В целом, наиболее вероятно, что рак желудка возникает в результате хронического воспалительного состояния с изменениями, накапливающимися в гиперпролиферативном состоянии, уязвимом для вредных мутаций в популяциях стволовых клеток или клеток-предшественников, и что GIM и SPEM могут быть косвенными маркерами этой злокачественной трансформации.

Важную роль в канцерогенезе GC принадлежит нарушениям процессов апоптоза и, соответственно, нарушениям в сигнальных путях, его регулирующих, прежде всего пути AKT, который наиболее часто подвержен гиперактивации. Также белок Reg IV, ген которого является членом семейства генов REG, активирует сигнальный путь рецептора эпидермального фактора роста (EGFR) и увеличивает экспрессию Bcl-2, Bcl-xl и сурвивина, которые ингибируют апоптоз. В неопухолевом желудке фовеолярные эпителиальные клетки не экспрессируют Reg IV, тогда как бокаловидные клетки при кишечной метаплазии его экспрессируют, что позволяет предположить, что Reg IV является маркером кишечного фенотипа.

Для атрофического гастрита без хеликобактерного инфицирования характерен средний уровень ИА (индекса апоптоза) и низкий уровень экспрессии mTOR, при метаплазии слизистой отмечалось как повышение ИА, так и уровня экспрессии mTOR, а при раке желудка ИА значительно снижался, а экспрессия mTOR оставалась на высоком уровне. Учитывая высокмй уровень биосинтетических процессов в раковых клетках это не удивительно.

В целом регуляция пролиферации и апоптоза в эпителиоцитах при неполной кишечной метаплазии сильно нарушена, в некоторых из них выявляется мутация гена р53, что позволяет данным клеткам подвергнуться дальнейшему перерождению под влиянием различных мутагенов, вплоть до злокачественного, поскольку они защищены от апоптоза. Все эти явления не отмечаются при полной метаплазии, что позволяет утверждать - полная кишечная метаплазия не может быть предраком биологически.

С позиций современного понимания процесса метаплазии как адаптивной перестройки на иной клеточный фенотип - более приспособленный к изменившимся условиям окружения, полную метаплазию можно рассматривать в качестве такой перестройки, а неполную - как нарушение процессов дифференцировки. Так, при неполной метаплазии выявляются полиморфизм ядер, увеличение ядерно-цитоплазматических соотношений; поверхностные отделы желез практически не отличаются от глубоких, что говорит о нарушении созревания и аберрантной дифференциации. Все эти картины показывают сходство неполной кишечной метаплазии с дисплазией.

Для выявления подтипов кишечной метаплазии имеет значение присутствие цилиндрических клеток с различными вариантами образования муцинов: полная метаплазия имеет коэкспрессию «желудочных» муцинов (MUC1, MUC5AC и MUC6) с «кишечным» муцином (MUC2). При этом вначале превалируют желудочные муцины, затем по понятным причинам кишечные; при неполной кишечной метаплазии эти муцины почти не обнаруживаются.

Выявление неполной кишечной метаплазии показало высокую специфичность этого признака (98%) для рака желудка, однако чувствительность оказалась достаточно низкой - всего 38%, что свидетельствует об ограниченном значении неполной кишечной метаплазии как показателя прогноза развития рака кишечного типа. Высказывается мнение, что маркером повышенного риска возникновения последнего является не столько тип кишечной метаплазии, сколько площадь замещения желудочного эпителия.

В гистологической классификации опухолей желудка ВОЗ (2000) выделены 2 степени выраженности интраэпителиальной неоплазии: слабая (low-grade) и тяжелая (high-grade). Слабо выраженную интраэпителиальную неинвазивную неоплазию очень трудно отличить от регенерирующего эпителия. Появление высокой степени интраэпителиальной неоплазии - маркер повышенного риска развития и этап морфогенеза РЖ. Последнее поражение рассматривается как внутрислизистая неинвазивная карцинома, которая может выглядеть как плоское (дисплазия) или возвышающееся (аденома) поражение.

Следует отметить, что у пациентов с кишечной метаплазией в зоне пищеводно-желудочного перехода и в пищеводе (пищевод Барретта) риск развития рака существенно выше, чем у пациентов с кишечной метаплазией в «некардиальном» отделе желудка.

Вставка.

Метаплазия желудка

Метаплазия - это замена одного дифференцированного типа клеток другим зрелым дифференцированным типом клеток, который обычно не присутствует в конкретной ткани. Метаплазию можно в широком смысле классифицировать как плоскоклеточную метаплазию, кишечную и ацинарно-протоковую метаплазию (ADM). Важно отличать метаплазию от трансдифференцировки, когда один дифференцированный тип клеток превращается в совершенно другой тип клеток, присутствующий в ткани.

Эпителий желудка организован в виде серии примерно воронкообразных инвагинаций из просвета желудка, известных как желудочные единицы. В железистой части желудка (известной у большинства видов как корпус или тело) каждая желудочная единица наиболее широка там, где она прилегает к собственно просвету желудка. Эта широкая ямка выстлана простым столбчатым эпителием, секретирующим слизь. Ниже зоны ямки желудочная единица сужается до одной или нескольких железистых ветвей. У млекопитающих пролиферативная активность и предполагаемая стволовая клетка расположены там, где ямка сужается к каждой железе в небольшой области, известной как перешеек.

Главные клетки занимают большую часть основания желудочной железы, верхние организованы как простые кубовидно-столбчатые клетки, нижние выстраиваются в ацинарную конфигурацию у самого основания. Париетальные клетки могут встречаться по всей желудочной ветви, но подавляющее большинство локализуется в шейке железы, между перешейком и основанием.

Главная клетка представляет собой крупную клетку с разветвленной сетью пластинчатого шероховатого эндоплазматического ретикулума (рЭР), сосредоточенного вокруг базально ориентированного ядра, и многочисленными крупными апикальными экзокринными секреторными гранулами, заполненными пищеварительными ферментами.

Мастер-ген MIST1 необходим для базальной локализации ядра и поддержания существенной апикальной цитоплазмы, заполненной обильными большими везикулами. В целом клеточная структура главных клеток, по-видимому, полностью зависит от последовательности от XBP1 до MIST1, где XBP1 непосредственно индуцирует разветвленную сеть rER (для трансляции всех пищеварительных ферментов), а MIST1, в свою очередь, регулирует развитие везикул, содержащих пищеварительные ферменты и секреторные ферменты, т.е. оборудование для их хранения и выпуска в установленном порядке.
Вообще, основной функцией MIST1 является секреция большого количества белка. Во время метаплазии в желудке, слюнных железах и поджелудочной железе Mist1 является одним из первых генов, экспрессия которых уменьшаются по мере снижения активности секреторных клеток в процессе метаплазии, и принудительная экспрессия или потеря MIST1 препятствует соответственно индукции и восстановлению от метаплазии.

Идентичность кишечной метаплазии может поддерживаться пионерным фактором транскрипции эпителия тонкой кишки CDX2, который сверхэкспрессируется как в пищеводе Барретта, так и при желудочно-кишечной метаплазии. CDX2 контролирует доступ к хроматину для взаимодействия с другими факторами транскрипции, чтобы модулировать пролиферацию и дифференцировку клеток.

По мере старения главных клеток (>60 дней) они теряют свою способность к трансдифференцировке после индукции острой оксинтической атрофии. Следовательно, «молодые» главные клетки (возникшие недавно из истмальной стволовой клетки) могут быть более пластичными. Также высвобождение IL13, вероятно, из клеток ILC2, приводит к проверке уровня клеточной пластичности.

Фенотипическая архитектура железы требует сборки клонов с различным временем жизни, мигрирующих либо в направлении просвета, либо в направлении основания. Так, поверхностные клетки мигрируют к просвету и имеют короткую продолжительность жизни от 4 до 7 дней. Поэтому патологические состояния, вызывающие гиперплазию фовеолярных клеток, такие как болезнь Менетрие, можно быстро обратить вспять после того, как стремление к фовеолярной гиперплазии уменьшится с помощью лечения с использованием антител против рецептора EGF. Напротив, линии отделов дна желез относительно долгоживущие, а именно 50–150 дней.

Считается, что метаплазия в желудке вызывается потерей париетальных клеток, секретирующих кислоту (оксинтическая атрофия), а также ряд критических факторов роста, включая амфирегулин, TGF-альфа, HB-EGF и SНН. В частности, париетальные клетки являются основным источником лигандов рецептора EGF, TGFα. Потеря секреции амфирегулина париетальными клетками может быть важным триггером для индукции слизистыми клетками железы в условиях острой оксинтической атрофии SPEM (спазмолитический полипептид); кстати, повышенный уровень гастрина не был связан с выработкой SPEM.

В целом при метаплазии отмечено быстрое образование SPEM в основании железы, при этом увеличение числа клеток SPEM тесно связано с уменьшением числа главных клеток. Также идентифицированы гибридные клетки, демонстрирующие черты как главных клеток, так и клеток SPEM, что соответствует переходным формам.
Процесс трансдифференцировки главных клеток характеризуется упорядоченным процессом снижения активности аппарата секреции зимогена и повышения секреции слизистых гранул. Процесс перепрограммирования главных клеток требует влияния воспалительных цитокинов и требует как аутофагии гранул зимогена, так и изменений в транскрипции генов. Впрочем только небольшое подмножество зрелых главных клеток функционирует как «резервные» стволовые клетки и способно дифференцироваться в различные типы клонов желудочных клеток.

Т.о. главные клетки инициируют метапластический процесс путем трансдифференцировки в клетки SPEM, а затем завершают метапластический процесс, вновь вступая в клеточное деление. Небольшая популяция клеток SPEM может даже претерпевать преобразование клеточного типа в поверхностные слизистые клетки.

Клетка происхождения кишечной метаплазии желудка может также находиться в желудочном перешейке. Здесь метапластические клетки являются долгоживущими и не связаны с трансдифференцировкой. Как другой пример MIST1+ стволовые клетки в перешейке железы обнаруживают клональную экспансию в условиях мутации Kras G12D, приводящую к гиперплазии и появлению гиперпластических полипов (не канцерогенных).

Вывод: при значительной потере париетальных клеток главные клетки могут пройти процесс трансдифференцировки зимогенных клеток в слизистые клетки, что приводит к метаплазии. Эта патофизиологическая трансдифференцировка, особенно при наличии воспалительных влияний, может привести к рецидиву пролиферативной способности. Такая метаплазия широко распостранена при Н. pylori-accoцииpoванном атрофическом гастрите и создает предпосылки для последующей дисплазии (но это уже другая тема).

Молекулярная классификация рака желудка (GC)

На основе комплексного анализа молекулярной информации команда TCGA предложила систему классификации, в которой GC разделен на четыре подтипа: EBV (вирус Эпштейна–Барр) - положительный (8,8%), микросателлитный нестабильный (MSI) (21,7%), геномно стабильный (19,7%) и хромосомная нестабильность (CIN, 49,8%). Все EBV-положительные GC демонстрировали гиперметилирование промотора CDKN2A, в то время как отсутствовало гиперметилирование MLH1, характерное для фенотипа метилатора CpG-островков, связанного с MSI (CIMP).

Ген CDKN2A кодирует два белка семейства INK4 - p16 (или p16INK4a) и p14arf: p16 ингибирует циклинзависимые киназы 4 и 6 ( CDK4 и CDK6 ) и тем самым активирует ген ретинобластомы (Rb) семейства белков, блокирующих переход от G1 к S-фазе; p14ARF активирует супрессор опухоли p53 и индуцирует остановку клеточного цикла в фазе G2 и последующий апоптоз. CDKN2A является вторым наиболее часто инактивируемым геном при раке после p53.

Опухоли MSI были гипермутированными, кишечного типа, обычно антральными, и диагностировались на клинической стадии I/II, а опухоли подтипа CIN часто встречались в кардиальном отделе, демонстрировали выраженную анеуплоидию и содержали фокальные амплификации рецепторных тирозинкиназ (RTK) в дополнение к рецидивирующим мутациям TP53 и активации RTK-RAS.

Азиатская группа по исследованию рака (ACRG) в свою очередь описала четыре молекулярных подтипа с различными прогностическими эффектами:
(1) опухоли с высоким MSI, морфологией кишечника и наилучшим прогнозом;
(2) MSS / EMT GC с диффузной морфологией и худшим прогнозом;
(3 и 4) аденокарциномы MSS без сигнатуры EMT, либо TP53-активные (MSS / TP53 +), либо неактивные (MSS / TP53-), и с промежуточным прогнозом.

MSI GC показал лучшую общую выживаемость (OS) и самую низкую частоту рецидивов, за ней следуют MSS/TP53+, MSS/TP53- и MSS/EMT GC. Подтип MSS/EMT имел наихудший прогноз и самую высокую частоту рецидивов (63%), при этом рецидивы локализовались в основном в брюшной полости.

Подтип MSS / TP53- (который примерно соответствует подтипу CIN) встречается часто (36-50% GC) и содержит геномные амплификации RTK (представляют собой трансмембранные белки, обладающие сайтами связывания в своих внеклеточных доменах для полипептидных гормонов и факторов роста (лигандов)) и / или RAS, которые используются или являются потенциальными терапевтическими мишенями.

Чтобы уточнить молекулярную классификацию были идентифицированы обычные мутированные и гипермутированные типы GC. Обычный мутировавший тип был далее подразделен на две подгруппы, C1 и C2. Первая подгруппа, C1, была обогащена мутациями TP53 , XIRP2 и APC и была связана со значительно лучшим прогностическим исходом, тогда как C2 была представлена ​​мутациями в ARID1A, CDH1 , PIK3CA, ERBB2 и RHOA; это гены, в основном, участвующие в клеточной адгезии и организации хромосом.

Мне более близка классификация РЖ на метаболический, пролиферативный и мезенхимальный типы. Такую классификацию можно применить почти ко всем аденокарциномам, то есть она является родовой. Карциномы метаболического типа часто представлены раком in citu, и в целом более благоприятны для пациента. Пролиферативная форма рака обычно развивается из метаболического типа, а мезенхимальная протекает сама по себе, обычно без предшествующих видимых изменений.

Я уже раньше упоминал, что mTOR комплексы можно рассматривать как клеточных прорабов. Они сохраняют эту функцию и в процессе канцерогенеза, причем если mTOR1 комплекс играет ведущую скрипку в метаболической и пролиферативной формах рака, то mTOR2, видимо, играет похожую роль в мезенхимальной форме.

Мутации и амплификации генов при GC

Гены инфраструктуры образуют сигнальные пути; об с-Myc я уже упоминал. Ведущим сигнальным путем здесь является путь митоген-активируемой киназы (MAPK), в который входят KRAS/NRAS/RAF/MEK/ERK. Этот путь входит в суперсемейство RTK, к которому относятся рецепторы ErbB (1-4); об его активации сообщалось в 9-30% случаев РЖ, причем это связано с поздними стадиями РЖ и н***агоприятным прогнозом. Это неудивительно, так как MAPK путь активируется в условиях чаще всего воспалительного стресса и характеризуется повышенным поступлением питательных веществ и цитокинов в клетку; при раковой дегенерации клетки эта тенденция усиливается.

RTK-RAS является доминирующим онкогенным путем примерно в 40% случаев GC, а гены, связанные с этим сигнальным путем, взаимодействуют при этом друг с другом. К ним относятся EGFR ( ErbB 1), ErbB 2, KRAS , FGFR2 и MET, и эти гены часто амплифицируются в случаях молекулярного подтипа CIN GC. Сверхэкспрессия ErbB2 (который также обычно называют HER2) была обнаружена в 10–30% случаев РЖ, при этом амплификация ErbB2 обнаружена в 2–27% случаев РЖ, а мутации ErbB2 обнаружены в 5% случаев. На сегодняшний день воздействие трастузумабом на опухоли со сверхэкспрессией ErbB2 является наиболее успешным примером таргетного агента, используемого для лечения РЖ, в том числе для лечения запущенной стадии GC.

В целом для нацеливания на EGFR были разработаны различные стратегии, включая низкомолекулярные ингибиторы тирозинкиназы и моноклональные антитела, например гефитиниб и эрлотиниб. Лапатиниб, внутриклеточный ингибитор тирозинкиназы EGFR и ErbB2 действует путем блокирования аутофосфорилирования и нижестоящей передачи сигналов. Цетуксимаб представляет собой рекомбинантное химерное моноклональное антитело человека против EGFR и на сегодняшний день представляет собой наиболее хорошо зарекомендовавшую себя анти-EGFR терапию для лечения РЖ. Препятствием для эффективности таргетной терапии против EGFR является внутриопухолевая гетерогенность, токсичность и приобретенная устойчивость к ингибиторам против EGFR, и отсутствие установленного биомаркера для прогнозирования ответа на лечение против EGFR.

Гены PD-L1 и PD-L2 (ингибиторы иммунных контрольных точек), часто амплифицируются в подгруппе EBV-положительных форм рака.Также сообщается о ко-амплификации генов, связанных с клеточным циклом, с другими онкогенами. Например, CCNE1 (Cyclin E1) часто коамплифицируется с HER2 и пациенты с GC с коамплификацией CCNE1 / HER2 обычно развивали устойчивость к лапатинибу, низкомолекулярному ингибитору HER2.

KLF5 , GATA4 и GATA6 существуют в одном комплексе и действуют совместно как онкогены «выживания клонов», способствуя пролиферации клеток; 30% пациентов с GC показали их амплификацию. При этом KLF5 физически взаимодействует с факторами GATA; истощение и сверхэкспрессия этих факторов, по отдельности или в комбинации, уменьшали и способствовали пролиферации рака, соответственно. Отмечу, что Krüppel-подобные факторы (Klf) 4 и 5 являются двумя близкородственными членами семейства Klf, которые, как известно, играют ключевую роль в регуляции клеточного цикла, репрограммировании соматических клеток и плюрипотентности.
HNF4α (Hepatocyte Nuclear Factor 4 alpha) совместно регулируется этими тремя факторами транскрипции. HNF4α может регулировать «метаболический переключатель», характерный для общего злокачественного фенотипа. Этот метаболический переключатель делает упор на производство промежуточных продуктов для роста и деления клеток, и он регулируется как онкогенами, так и генами-супрессорами опухолей в ряде ключевых путей образования рака.

Путь AMPKα-HNF4α-WNT5A активируется в тканях на ранней стадии GC. HNF4α подавляется сигнальной передачей AMPKα и агонистом AMPK метформином; блокада активности HNF4α AMPKα при этом одновременно приводит к подавлению активности циклина D, остановке клеточного цикла и ингибированию роста опухоли. Образно говоря, благодаря сцепке этих ферментов AMPKα держит за фалды оба фермента, тормозя как деление клеток, так и их дифференцировку, что необходимо для восполнения запасов АТФ. HNF4α также регулирует передачу сигналов WNT через свой целевой ген WNT5A, потенциальный прогностический маркер опухолей желудка диффузного типа.

Нарушение регуляции передачи сигналов Wnt может быть вызвано генетическими изменениями в различных компонентах этого пути, такими как активирующие мутации в CTNNB1 и инактивирующие мутации в APC и RNF43. CTNNB1 кодирует β-катенин, и его мутация ингибирует деградацию внутриядерного β-катенина, что приводит к непрерывной активации пути Wnt. APC и RNF43 являются негативными регуляторами пути Wnt и негативно регулируют β-катенин и рецептор Frizzled соответственно. В GC APC и RNF43 связаны с мутациями усечения или инактивации , которые, как предполагается, отменяют их функцию, таким образом стимулируя путь Wnt.

Белок 43 безымянного пальца (RNF43) представляет собой ген, кодирующий белок, функционирующий как убиквитинлигаза, способствующий росту клеток. Миссенс-мутации, нонсенс-мутации, молчащие мутации, делеции и вставки сдвига рамки считывания, а также делеции внутри рамки считывания наблюдаются при раке, таком как рак желчных путей, рак кишечника и рак желудка.

Продолжим.

Нестабильность генома - ключевой клеточный процесс, при котором клетки приобретают мутации с повышенной скоростью, что способствует накоплению мутаций, что в конечном итоге приводит к онкогенезу (см. выше). Нестабильность генома может быть вызвана мутациями в генах, обеспечивающих уход за ДНК, которые участвуют в обнаружении и восстановлении повреждений ДНК. Так, мутации в p53 отменяют обнаружение клетками повреждения ДНК, что приводит к аберрантному росту клеток. BRCA2 участвует в репарации двухцепочечных разрывов ДНК.

Анеуплоидия ДНК наблюдалась уже во внутрислизистых GC диаметром менее 5 мм. Сходным образом, изменения числа копий были обнаружены в предшественниках GC: изменения числа соматических копий (SCNA) включают структурные вариации в ДНК, возникающие из-за изменений числа копий ДНК; SCNA могут включать фокальные области генома или широкие хромосомные области ДНК. В GC специфические SCNA связаны с гистологическим типом. Увеличение числа копий на 8q, 17q и 20q связано с кишечным GC, тогда как прирост на 12q и 13q связано с диффузным GC; также увеличение 1q, и потеря 18q связаны с плохим прогнозом.

Потеря гетерозиготности (LOH) или делеция генома - еще один маркер CIN, который часто наблюдается при GC. Делеции генома могут вызывать потерю генов-супрессоров опухолей, и степень потери генома может иметь прогностическое значение. Например, исследования LOH классифицировали GC на два подтипа: LOH высокого уровня (LOH-H) коррелирует с GC кишечного или смешанного типа, тогда как низкий уровень LOH (LOH-L) коррелирует с GC диффузного типа.
Изменение с LOH-L на LOH-H указывает на увеличение CIN во время развития GC на более поздней стадии. LOH в генах-супрессорах опухолей, таких как APC, TP53 и NME1(Nucleoside diphosphate kinase A), также обычно обнаруживается в GC с частотой> 30%.

Транслокации, амплификации и перестройка хромосом также могут приводить к образованию химерных генов или генов слияния. Выявлен ген слияния CD44 - SLC1A2 , который возникает из-за хромосомной точки разрыва в SLC1A2, возникающей в результате геномной инверсии. Этот химерный белок может способствовать развитию GC за счет изменения метаболических путей. Также сеть TCGA сообщила об открытии слитого гена CLDN18-ARHGAP26 , возникающего в результате межхромосомной транслокации и в основном встречающегося в геном-стабильных / диффузных GC. Экспрессия CLDN18-ARHGAP26 в эпителиальных клетках желудка приводит к эпителиально-мезенхимальному переходу (EMT).

MSI ( микросателлитная нестабильность ) выявляется до 44% случаев при раке желудка, чаще при кишечной форме и связана с гиперметилированием (см. выше). Микросателлиты – короткие повторяющиеся последовательности ДНК, распределенные в случайном порядке по всему геному; они полиморфны внутри популяции, но стабильны у каждого конкретного индивида.

У пациентов с фенотипом MSI определяется высокая частота ошибок репликации (replication errors) в результате вставок/делеции нуклеотидов в микросателлитных повторах, которые возникают вследствие дефектов системы репарации неспаренных оснований (mismatch repair, MMR). Инактивация или дефицит одного или нескольких генов MMR (вследствие мутаций или эпигенетических изменений), в частности, MLH1 или MSH2, индуцирует развитие MSI-фенотипа, что приводит к дополнительным мутациям, или нарастанию генетической нестабильности и развитию опухоли.
Кстати предполагают возможность воздействия на изменения в системе репарации ингибиторами иммунных контрольных точек, что объясняют корреляцией между MSI и экспрессией PD-L1.

Инактивация или снижение активности белков при MSI может быть вызвано рядом причин. Наиболее частые из них – это мутации в кодирующем регионе, метилирование промотора, реже реаранжировка хромосом с потерей гетерозиготности. Наиболее ее заметным эффектом при GC является мутация рецептора TGF-β, снижающая его росттормозящие и проапоптические эффекты. Впрочем, на поздних стадиях он вносит существенный вклад в формирование инвазивного фенотипа.
В целом в случаях с высоким уровнем MSI мутациям подвергается одновременно множество генов-мишеней, отвечающих за клеточный цикл и апоптоз, при этом микросателлитные нестабильные (MSI) GC демонстрируют меньше хромосомных аберраций, чем микросателлитно-стабильные (MSS) раки.

Продолжим.

Опухоли GS демонстрируют повышенную экспрессию молекул в путях, связанных с клеточной адгезией и ангиогенезом, таких как повторяющиеся мутации гена CDH1 (E-кадгерин), члена семейства гомологов Ras A ( RHOA ). Мутации RHOA или перестройка CLDN18-ARHGAP могут повышать инвазивность и нарушать межклеточную сплоченность и способствовать диффузной гистологии, обнаруживаемой в 73% случаев этого подтипа (см. выше).
RHOA принадлежит к семейству Rho, которое функционирует в регуляции актинового цитоскелета, и было показано, что мутации в этом гене придают большую устойчивость к аноикису (разновидность апоптоза) после отслоения от субстрата. Остатки Tyr42, Arg5 и Gly17 являются горячими точками мутации RhoA, обнаруженными в GC.

Гены клеточной адгезии, цитоскелета и клеточной подвижности (например, FAT4, CDH1, CTNNA1 и RHOA ) также мутируют в GC, особенно GC диффузного типа Такие гены функционируют, чтобы регулировать как межклеточные, так и внутриклеточные взаимодействия, и нарушения функции этих генов могут играть ключевую роль в развитии и прогрессии GC. Например, FAT4 является опухолевым супрессором, принадлежащим к семейству кадгеринов. В дополнение к контролю клеточной пролиферации FAT4 также участвует в формировании планарной полярности, которая относится к асимметрии клетки в плоскости эпителия (базальная и апикальная части). Было показано, что мутации FAT4 нарушают прикрепление клеток к матриксу.

При раке желудка гиперактивированы онкогены EGF, Erb-B2, Erb-В3. Все 3 онкогена – эпидермальные факторы роста – полипептиды, функционирующие как сигналы, стимулирующие пролиферацию опухолевых клеток через путь МАР-киназы. Выраженная гиперэкспрессия этих онкогенов, отмечаемая при кишечной форме рака желудка, является индикатором плохого прогноза даже при высокой дифференцировке опухолей. Показано, что антитела к гену Егb-В2 тормозят рост опухолевых клеток.

Мутация супрессорных генов Р53, МСС (мутантный белок колоректального рака, как полагают, отрицательно регулирует развитие клеточного цикла, ингибируя переход в S-фазу), АРС регистрируется у 30-65% больных раком желудка, обычно при кишечной форме. G-17 гастрин – фактор роста, продуцируемый слизистой желудка; как оказалось, он является транскрипционным активатором гепарин связанного эпидермального фактора роста (Heparin binding epidermal growth factor HB-EGF), который усиливает опухолевую пролиферацию.

COX-2 является ключевым ферментом, участвующим в образовании простагландинов из арахидоновой кислоты, а также вовлечен в процесс канцерогенеза. В ткани опухоли простагландины усиливают пролиферативную активность, способствуют ангиогенезу и метастазированию. Показана корреляция между экспрессией COX-2 и VEGF, что говорит об усилении процессов ангиогенеза в этой группе опухолей.
Выявлено двукратное ускорение прогрессирования РЖ при наличии гомозиготного генотипа 1195AA гена COX-2 в сравнении с гетерозиготным генотипом или гомозиготным по G аллелю, а у носителей АА генотипа экспрессия COX-2 выше, чем у носителей GG генотипа: при этом ткани, инфицированные H. pylori могут стимулировать активность COX-2 промотора, особенно в присутствии А аллеля. В целом отмечена экспрессия COX-2 в высоко- и умеренно дифференцированных карциномах интестинального типа, а также в предшествующих раку изменениях, таких как дисплазия эпителия и кишечная метаплазия.

Можно еще упоминать много важных генов, мутировавших или эпигенетически измененных при РЖ, но исследователи с удвлением обнаружили, что в поле канцеризации таких изменений не меньше, а часто и больше. Это связано с тем,что как я уже упоминал, клоны раковых клеток отбирают нужные им мутации, остальные (не все, не забудем о так наз. мутациях-пассажирах), отсеивают.

Эпигеномика рака желудка

Эпигенетические механизмы регулируют поведение клеток, контролируя доступность транскрипции различных частей генома посредством дифференциального метилирования ДНК, маркировки хроматина и упаковки ДНК посредством модификаций гистонов.
Рак развивается вследствие нарушения механизмов, регулирующих фундаментальные процессы в клетке, и возникает в результате эволюционного процесса, который стабильно кодирует приобретенные онкогенные изменения в геноме и эпигеноме, которые затем могут накапливаться в клональных линиях. Эпигенетические изменения при раке возникают рано и встречаются чаще, чем генетические изменения.

У млекопитающих, около 75% CpG динуклеотидов ДНК в соматических клетках метилированы, тем самым обеспечивая их генный профиль. Метилирование ДНК может влиять на транскрипцию генов двумя способами. Во-первых, метилирование самой ДНК может физически препятствовать связыванию транскрипционных белков с геном, а во-вторых, и, что более важно, метилированная ДНК может быть связана белками, известными как белки метил-CpG-связывающих доменов (MBD). Затем белки MBD рекрутируют в локус дополнительные белки, такие как гистондеацетилазы и другие белки ремоделирования хроматина, которые могут модифицировать гистоны, образуя тем самым компактный неактивный хроматин, называемый гетерохроматином .

Во всех без исключения исследованных неопластических клетках был показан дисбаланс метилирования. Сочетанно с гипометилированием генома происходит аномальное метилирование CpG-островков в промоторных районах генов, участвующих в регуляции клеточного цикла, что приводит к их полной инактивации. Также метилируются гены, участвующие в апоптозе, ангиогенезе, дифференцировке, репарации ДНК, метастазировании, передаче сигнала, детоксикации, лекарственной резистентности и др. Так при отсутствии каких-либо структурных изменений нуклеотидной последовательности гена он полностью теряет свою активность.

Отметим, что CpG островки промоторных районов в нормальных тканях не метилированы, что свидетельствует о функционально нормальном состоянии гена. Всего за исключением повторяющихся последовательностей, в геноме человека имеется около 25000 островков CpG, 75% из которых имеют длину менее 850 п.н. Около 50% CpG-островков расположены в областях промоторов генов, в то время как еще 25% находятся в генных телах, часто выступая в качестве альтернативных промоторов.
Отметим, что функция метилирования самого тела гена не совсем понятна; он может регулировать сплайсинг и подавлять активность внутригенных транскрипционных единиц .

CIMP ( фенотип метилирования островков CpG, приводящий к отключению генов-супрессоров опухоли ) присутствует в 15% кишечной метаплазии и 50% аденом. Вообще, метилирование CpG островков может считаться третьим молекулярным фенотипом GC, и гены, имеющие отношение к развитию опухоли, такие как APC (аденоматозного полипоза толстой кишки), CDH1, MHL1, CDKN2A, CDKN2B и RUNX3, часто подвергаются метилированию. Причиной инактивации генов CDKN2A, CDH1 и MLH1 чаще является именно метилирование промотора, а не мутации.

Супрессор RUNX3 играет роль в подавлении EMT посредством SMAD-пути, активированного TGF-β. RUNX3 – это ген, кодирующий белок, относящийся к семейству транскрипционных факторов, содержащих Runt-домен. Гетеродимер этого домена и бета-субъединицы образуют комплекс, который связывается с основной последовательностью ДНК 5'-PYGPYGGT-3 ', обнаруженной в ряде энхансеров и промоторов, и может активировать или подавлять транскрипцию.
При GC часто наблюдается потеря экспрессии этого гена, в основном из-за гемизиготной делеции (при анэуплоидиях) или гиперметилирования. Этот ген экспрессирован только у 45–50 % пациентов с РЖ, позитивно регулирует экспрессию BIM и p21 и негативно – сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF), что сказывается на апоптозе, задержке роста клеток и ангиогенезе. Потеря или существенное снижение экспрессии RUNX3 протеина при РЖ значимо ассоциировано с низкой выживаемостью.

Изменения в метилировании генов являются также наиболее хорошо изученными эпигенетическими изменениями, связанными с полевой канцеризацией при РЖ. Имеются также доказательства того, что экспрессия микроРНК (например, hsa-miR-150 , hsa-miR-664a иhsa-miR483 ) во время этого процесса дерегулируется. Напомню, что miRNAs играют важную роль в клеточном и тканевом гомеостазе, поскольку они участвуют в посттранскрипционной регуляции генов и играют ключевую роль в правильном функционировании клеток.
Анализ с использованием генов, регулируемых пятью микроРНК ( hsa-miR-21 , -miR-135b, -miR-148a , -miR-150 и -miR-204 ), связанных с инфекцией H. pylori , показал, что эти гены участвуют в важных путях для развития инфекции и GC (например, путей MAPK и HIF-1) и эти микроРНК могут служить биомаркерами патологического процесса.

Помимо нестабильности генома, ремоделирование хроматина также становится важным клеточным путем в развитии рака. Так, ARID1A кодирует субъединицу комплекса ремоделирования хроматина SWI-SNF и был идентифицирован как часто мутирующий ген ремоделирования хроматина в GC. SWI-SNF участвует в ремоделировании нуклеосом АТФ-зависимым образом, чтобы либо активировать, либо репрессировать транскрипцию генов. В соответствии с его функцией супрессора опухолей, мутации ARID1A в GC распределены по всей кодирующей области и обычно инактивируют его, включая усекающие мутации и вставки / делеции, приводящие к изменениям рамки считывания.
Рак ЖКТ с мутацией ARID1A более экспрессирует PD-L1, чем рак ЖКТ с ARID1A дикого типа; также мутации ARID1A часто были взаимоисключающими с мутациями TP53. ARID1A может способствовать репарации несоответствия (MMR) путем взаимодействия с белком MMR MSH2. В результате дефицит ARID1A может привести к нарушению MMR и, таким образом, коррелирует с гипермутагенностью рака MSI, где он встречается чаще всего.

Кроме ARID1A , другие компоненты SWI-SNF ( ARID1B , PBRM1 и SMARCC1 ) мутировали в GC. Кроме того, обнаружены мутации других комплексов ремоделирования хроматина, таких как комплекс MLL ( MLL2 и MLL3 ), комплекс ISW1 ( SMARCA1 ) и комплекс NuRD ( CHD3 , CHD4 и MBD2 ), а также гены, кодирующие гистон-модифицирующие белки ( SIRT1 и SETD2 ).

Диффузный рак желудка

Этиология DGC разнообразна. В то время как кишечная метаплазия хронической инфекционной этиологии (например, H. pylori) чаще связана с IGC, чем с DGC, вирус Эпштейна-Барра (EBV), по-видимому, связан с DGC, хотя сила этой связи не так высока. Употр***ение табака также, по-видимому, связано с развитием DGC.

Опухолевые клетки при DGC укрываются внутри богатой фиброзной стромы, которая простирается в подслизистые слои и возникает на фоне нормальной слизистой оболочки. Это контрастирует с IGC, который обычно проявляется как клетки, расположенные в трубчатых или железистых структурах, которые возвышаются над поверхностью слизистой оболочки и возникают на метапластическом фоне (см. выше).

Общие гены CNA-EMT между DGC и IGC включают GLI2, который связан с пролиферацией; EP300 с множественными функциями ингибитора противоопухолевого иммунного ответа посредством метаболической модуляции; PTPN11, связанный с прогрессированием РЖ; и NDRG1, связанные с метастазированием и плохим прогнозом при РЖ .
Гены EMT, связанные с IGC, включают MICAL2, MYC и PIK3R1. MICAL2, дестабилизирующий F-актин в динамике цитоскелета, был связан с плохим прогнозом при GC. PIK3R1 участвует в сигнальном пути PI3K/AKT, играя роль в апоптозе и выживании клеток, а также в резистентности к химиотерапии при GC.

На ранней стадии DGC мутантные клетки отслаиваются от желудочного эпителия и образуют небольшие поражения в слизистой оболочке (pT1a). Эти внутрислизистые поражения содержат диффузно распространенные перстневидные клетки (SRC) - см. выше. Кроме того, обычно присутствует небольшая фракция морфологически менее дифференцированных клеток, у которых отсутствует накопление муцина; со временем их количество увеличивается.
Более того, многие желудочные маркеры (ANXA10, VSIG1, CLDN18, CTSE, TFF2, MUC5AC и MUC6) и характерные для функций желудка, включая пищеварение, всасывание, секрецию и образование желудочного сока белки , такие как PGC, GIF, GAST и ATP4A, как было обнаружено, теряются в опухолях (повреждение и убыль генов надстройки). Потеря идентичности ткани желудка является важным общим признаком DGC.

В целом протеом опухоли был значительно обогащен белками эпителиально-мезенхимального перехода (ЭМП), клеточного цикла, репликации ДНК, контрольных точек, передачи сигналов p53 и путями воспалительной реакции, тогда как протеом близлежащей ткани был обогащен путями метаболизма, такими как метаболизм жирных кислот, окислительное фосфорилирование и метаболизм аминокислот (как я уже упоминал, опухолевые клетки подбирают себе или воспитывают соседей).
Так, ассоциированные с раком фибробласты (CAF) представляют собой основной компонент микроокружения поражений DGC и участвуют в прогрессировании и инвазии опухоли. CAFs очень распространены в опухолях DGC по сравнению с раком желудка кишечного типа, особенно в инвазивных областях опухолей. Опухолевые клетки могут привлекать предшественники CAF и стимулировать их переход к протуморозным CAF частично за счет секреции TGF-β. Кроме того, многие стромальные клетки, включая CAF и иммунные клетки, участвуют в формировании иммунорепрессивной среды в DGC, что может способствовать прогрессированию опухоли.

Отметим, что SRC являются дифференцированными гипопролиферативными клетками и, следовательно, вряд ли будут непосредственно способствовать возможной злокачественности DGC. Внутренняя дифференцировка отслоившихся клеток будет ограничивать рост поражений внутри слизистой оболочки и потенциально может также привести с течением времени к их исчезновению. Так, у пациентов с HDGC несмотря на наличие многих ранних поражений, в течение лет или десятилетий обычно развивается только одна распространенная опухоль, которая больше по размеру и проникает в подслизистую оболочку и более глубокие слои тканей (≥pT2).

В рамках Атласа генома рака (TCGA) DGC были преимущественно обнаружены в подгруппе GS (до 73%), хотя DGC также были замечены в небольшом количестве во всех других подгруппах. В соответствии с известной эпидемиологией DGC, подгруппа GS, как правило, диагностируется в более молодом возрасте.
В рамках исследования TCGA кластер GS также имел высокую частоту соматических мутаций CDH1 (37% случаев), мутаций RHOA (15% случаев) и слияния CLDN18 - ARHGAP (15% случаев). RHOA и CLDN18 - ARHGAP мутации являются взаимоисключающими. Когорта GS была связана с отсутствием значительной пользы от адъювантной терапии (HR для рецидива после химиотерапии = 0,83) и в целом худшим прогнозом.

Что касается протеомной классификации, то DGC можно отнести к подтипам клеточного цикла (PX1), EMT (PX2) и подтипу обогащения иммунологического процесса (PX3) только на основании их измененных паттернов протеома. Также PX1 имеет наименьшее количество мутаций ДНК, а PX3 - наибольшее; мутации ДНК в PX3 показали обогащение в нескольких путях, включая CXCR4, PI3K-AKT и пути фокальной адгезии.
Другие предлагаемые системы классификации больше ориентированы на клинико-патологические характеристики, в том числе предложенная Shah et al., которые разделили GC на три клинических подтипа - проксимальный недиффузный, дистальный недиффузный и диффузный - и обнаружили различные профили экспрессии генов для каждой подгруппы.

В исследовании из 87 мутировавших генов с укороченной мутацией только 4 гена ( RBMX , ARID1A , SOX9 и TMPO ) демонстрировали значительно более низкую экспрессию белка при рассмотрении только усеченных мутаций, предполагая, что очень немногие мутации сильно влияют на экспрессию белка. Из 9 генов, экспрессия которых в эксперименте была в целом изменена, продукты мутантного гена-супрессора опухоли (TSG) (ARID1A, ATM, BAX, PLEKHA6, SOX9) демонстрировали пониженную экспрессию, тогда как продукт онкогена MED12 демонстрировал повышенную экспрессию.

Мутации в TAF1 и KMT2C наблюдались исключительно в DGC, чаще наблюдались у тех, у кого была гистология перстневых клеток, с усеченными или вредными мутациями TAF1, обычно встречающимися вместе с мутациями CDH1 или TP53. Образцы DGC также имели более высокую плоидность, чем рак кишечного типа, с частой гетерозиготной делецией хромосомы 3p, области, охватывающей несколько генов-супрессоров опухоли, 9p24 с участием JAK2 и CD274(PD-L1) и дупликация 20q, которая включает несколько онкогенов.

Опухоли DGC также имели более высокую скорость нарушения регуляции важных сигнальных путей рака по сравнению с кишечным типом, включая контрольную точку клеточного цикла G2 / M, mTOR , MYC и сборку митотического веретена. Наконец, образцы DGC имели более высокие уровни Т-клеток памяти CD4 с более низкими уровнями цитотоксических лимфоцитов, моноцитов, NK-клеток, миелоидных дендритных клеток и нормальных перитонеальных фибробластов.

Что же касается обычно тестируемых биомаркеров в GC, сверхэкспрессия или амплификация HER2 менее часто наблюдается в DGC (6,2% против 32% в кишечном типе) и, по-видимому, исключают друг друга с мутациями RHOA. Кроме того, DGC вряд ли будет микросателлитно-нестабильным (MSI-H). Другие молекулярные биомаркеры, которые были связаны с DGC, включают изменения в пути PI3K / Akt / mTOR (такие как сверхэкспрессия фосфорилированных mTOR и HER , а также амплификации FGFR, приводящие к PI3K/ Akt и сверхэкспрессии или амплификации c- MET. С другой стороны, сверхэкспрессия VEGF / VEGFR , что связано с активацией NF-кВ с помощью H. Pylori, чаще ассоциируется с IGC.

Вставка.

Кластеризации путей развития РЖ

Выделяют три подтипа РЖ на основе кластеризации путей: иммунодепривированный (ImD), обогащенный стромой (StE) и иммунообогащенный (ImE). ImD показал низкую иммунную инфильтрацию, высокую активность репарации повреждений ДНК, высокий уровень анеуплоидии опухоли, высокую внутриопухолевую гетерогенность (ITH) и частые TP53 мутации. StE демонстрировал высокие стромальные сигнатуры, низкую активность репарации повреждений ДНК, стабильность генома, низкий уровень ITH и плохой прогноз. ImE имел сильную иммунную инфильтрацию, высокую активность репарации повреждений ДНК, высокую нагрузку опухолевых мутаций, преобладание микросателлитной нестабильности, частые мутации ARID1A , повышенную экспрессию PD-L1 и относительно благоприятный прогноз.

ImD сильно экспрессировал пути репарации повреждений ДНК и клеточного цикла, в то время как он слабо экспрессировал иммунные, стромальные и другие онкогенные (PI3K-Akt, Wnt и TGF-β) пути, а у StE все наоборот. ImE показал повышенную активность иммунных путей, путей восстановления повреждений ДНК и клеточного цикла и сниженную активность стромальных, PI3K-Akt, Wnt и сигнальных путей TGF-β.

Таргетные методы лечения РЖ, такие как нацеливание на HER2, EGFR, FGFR, KIT, c-Met, VEGFR и CLDN18.2, в настоящее время находятся на стадии изучения, хотя большинство таргетных методов лечения продемонстрировали умеренный эффект или резистентность к лекарствам. А иммунотерапия рака, такая как ингибиторы иммунных контрольных точек (ICI), достигла успеха в лечении различных рефрактерных опухолей, включая подтип MSI GC. Тем не менее, только часть больных раком показала благоприятный ответ на иммунотерапию. При этом «горячие» опухоли с высокой иммунной инфильтрацией часто демонстрируют более активный ответ на иммунотерапию, чем «холодные» опухоли с низкой иммунной инфильтрацией.
Отметим, что опухоли ImE, которые имели значительно более высокую частоту мутаций ARID1A, B2M, CASP8, CIC и RNF43, с большей вероятностью реагируют на ICI, чем другие подтипы. Дело в том, что ImE имеет наибольшую иммунную инфильтрацию и уровни экспрессии PD-L1, которые являются детерминантами, управляющими ответом на ICI.

Дефицит репарации несоответствия ответственен за MSI, тип мелкомасштабной геномной нестабильности, обнаруживаемой примерно в 20% GCs. Система репарации несоответствий (MMR - mismatch repair) поддерживает стабильность генома путем исправления неправильных пар оснований, образующихся во время репликации ДНК. Ее функция заключается в устранении ошибок репликации ДНК, возникающих при делении клеток, в ситуациях, когда во время построения новой нити происходит ошибочная вставка некомплиментарного нуклеотида (например, вместо гуанина к цитозину встраивается тимин), в результате чего возникает несоответствие (mismatch).
Система MMR включает в себя белки MSH2 и MSH6, формирующие первый гетеродимер, отвечающий за поиск ошибок в ДНК, а также белки MLH1 и PMS2, составляющие второй гетеродимер, который в месте обнаруженной ошибки комплексом MS2/MSH6 присоединяется к нему. В результате этого происходит активация экзонуклеазы, которая вырезает участок с ошибкой. Далее ДНК-полимераза правильно достраивает эту нить ДНК. Молекулярные нарушения в функционировании хотя бы одного из белков MMR, а также в гене EPCAM (делеция 3´- конца которого вызывает эпигенетическое гиперметилирование промотора гена MSH2), приводит к прекращению работы всей системы.

Напротив, дефицит гомологичной рекомбинации ответственен за CIN, тип крупномасштабной нестабильности генома, проявляющийся примерно в 50% GCs. Гомологи́чная рекомбина́ция, или о́бщая рекомбина́ция, — тип генетической рекомбинации, во время которой происходит обмен нуклеотидными последовательностями между двумя похожими или идентичными хромосомами. Это наиболее широко используемый клетками способ устранения двух- или однонитевых повреждений ДНК.
Разрыв двух нитей ДНК приводит к тому, что 5'-концы непосредственно рядом с повреждением удаляются. Следующий шаг заключается во внедрении или инвазии 3'-конца повреждённой цепи в другую, целую ДНК, используемую в качестве матрицы. Дальнейшая последовательность событий может идти двумя путями (описанными ниже), известными как DSBR или SDSA. Гомологическая рекомбинация, происходящая во время репарации ДНК, как правило, приводит к восстановлению молекулы в том же виде, в котором та находилась до повреждения.

Эффективность репарации ДНК падает со снижением скорости гомологической рекомбинации, что также может привести к раку, например, в случае BRCA1 и BRCA2[en] — двух похожих опухолевых супрессоров, чья неисправность связана с значительно повышенной вероятностью возникновения рака груди и яичников.

Иммунная цитолитическая активность представляет собой способность цитотоксических Т-клеток и естественных клеток-киллеров уничтожать опухолевые клетки, что соответствует среднему уровню экспрессии двух маркерных генов ( GZMA и PRF1 ) в опухоли. Три подтипа GC имели значительно разные иммунные оценки: ImD <StE <ImE во всех трех наборах данных. Уровни экспрессии большинства генов человеческого лейкоцитарного антигена (HLA) показали закономерность: ImD <StE <ImE. Иммуноцитолитическая активность была наибольшей при ImE и наименьшей при ImD. Эти данные подтвердили, что ImE и ImD имели самый высокий и самый низкий противоопухолевый иммунитет соответственно.

У StE была значительно более высокая доля покоящихся Т-клеток памяти CD4, покоящихся тучных клеток и иммуноингибирующих макрофагов M2, но более низкая доля активированных Т-клеток памяти CD4 и иммуностимулирующих макрофагов M1, чем у ImE. Более того, при СтЭ доля покоящихся тучных клеток и макрофагов М2 была значительно выше, а доля активированных тучных клеток ниже, чем при ImD. Это показывает, что StE, вероятно, будет демонстрировать более сильные иммуносупрессивные сигнатуры, чем другие подтипы.

Уровни экспрессии 194 сигнатур стромальных генов между тремя подтипами GC показали, что большинство из них были более выражены в StE, чем ImD и ImE. Напротив, чистота опухоли (% опухолевых клеток) демонстрировала противоположную тенденцию: ImD > ImE > StE, что указывает на то, что ImD и StE имели самую высокую и самую низкую чистоту опухоли соответственно. Впрочем, ассоциации подтипов GC с иммунными и стромальными сигнатурами не зависят от чистоты опухоли.

Продолжим конкретные формы рака с рассмотрения рака толстой кишки (РТК или CRC).

Нормальная толстая кишка состоит примерно из миллиона крипт Либеркюна, каждая из которых содержит около 2 тыс. клеток, включающих энтероциты, энтерохромаффиноциты, бокаловидные клетки и клетки Панета. Предполагаемые стволовые клетки находятся в узком промежутке вблизи основания крипты. Эти стволовые клетки движутся вниз и дифференцируются в клетки Панета или наверх и превращаются в пролиферативные, которые дают начало 3 типам клеток: энтероцитам, бокаловидным клеткам и энтерохромаффиноцитам, формирующим кишечную ворсинку.

Клетки эпителия кишечника обновляются примерно 1 раз в 5 дней. Данные стволовые клетки делятся ассиметрично, порождая эпителиальные клетки всех типов. Число длительно живущих стволовых клеток составляет 4–6 на 1 крипту.
В толстой кишке происходит миграция клеток - эпителиальные клетки, делящиеся в нижней половине кишечных крипт, мигрируют на поверхность, откуда они в конце концов выталкиваются в просвет кишки. По мере того как эти клетки мигрируют к устью крипты, они сначала заполняются секреторными вакуолями; однако, еще не достигнув поверхности, они теряют вакуоли и становятся типичными цилиндрическими клетками, микроворсинки которых образуют щеточную каемку. В аноректальном канале, в области границы ректального и анального эпителия, кишечные крипты не обнаруживаются.

Распостраненность рака толстой кишки диктует необходимость выявления их на этапе предраковых изменений. До недавнего времени считалось, что в качестве таковых могут выступать только так называемые диспластические полипы (аденомы тубулярные, тубуло-ворсинчатые, ворсинчатые), причем чем более выражен ворсинчатый компонент, тем интенсивнее выражена дисплазия, а значит, тем выше потенциал злокачественности. Ворсинчатая аденома кишечника может достигать 10 см в диаметре. Впрочем, хотя ворсинчатые аденомы гораздо чаще, чем тубулярные, содержат очаги инвазии, но сам по себе ворсинчатый тип при небольших размерах аденомы не повышает риск развития рака.
Аденомы — это внутриэпителиальные опухоли, варьирующие от маленьких полипов на ножке до крупных плоских образований. Аденомы одинаково часто наблюдаются у мужчин и женщин, их частота коррелирует с частотой аденокарцином толстой кишки, при этом локализация и распределение аденом и аденокарцином в толстой кишке сходна.
Цитологическими признаками дисплазии эпителия в полипах являются гиперхромия ядер, его удлинение и псевдостратификация (псевдослои). Эти изменения лучше всего различимы в поверхностных участках аденомы и часто сопровождаются уменьшением количества бокаловидных клеток.

Представители другой группы новообразований — гиперпластические полипы — считались не способными к перерождению в аденокарциному. Однако сегодня доказано, что они представляют собой гетерогенную группу образований с различным неопластическим потенциалом. Самые опасные — зубчатые образования толстой кишки. Зубчатая аденома имеет характерную поверхность, на которой располагаются зазубренные элементы эпителия. Зубчатость формируется за счет «наползания» пролиферирующих клеток друг на друга, предположительно вследствие угнетения апоптоза.

Аденомы могут образовываться в любом отделе толстого кишечника. Исследования дают следующие результаты частотности локализации аденоматозных полипов: 25 % — прямая кишка; 25 % — сигмовидная кишка; 18 % — нисходящая ободочная; 13 % — восходящая ободочная; 11 % — поперечная ободочная; 7 % — слепая. Данная патология встречается довольно часто, она составляет от 25 % до 40 % от всех новообразований полиповидного типа. Причем 15 – 58 % — это поражение множественными аденомами, процентное содержание которых увеличивается с возрастом.
Если говорить о возрастной группе 50 – 60 – летних людей, поражены этим заболеванием будут 40 % женщин и 50 % мужчин. Люди в возрасте до 30 лет редко сталкиваются с этим заболеванием, поэтому его оправданно считают болезнью пожилого населения. Семейный полипоз, когда количество полипов варьируется в рамках 30 – 100, сегодня выявляется все чаще.

Остановимся поподробнее на гиперпластических полипах.
Гиперпластические полипы (НР): на них приходится от 28 до 42 % всех полипов толстой кишки. Чаще всего они локализуются в левой половине толстой кишки, преимущественно в дистальных отделах, хотя 10—15% полипов располагаются в восходящей и поперечной ободочной кишке; они могут носить множественный характер и не иметь клинических проявлений.

Из гиперпластических полипов чаще всего встречается микровезикулярный тип, характеризующийся наличием мелких капель муцина в цитоплазме большинства клеток. Богатый бокаловидными клетками тип встречается несколько реже и преимущественно построен из клеток с обильной светлой цитоплазмой, заполненной муцинами. Пролиферативная зона и зубчатость в нем выражена сравнительно слабо.
В гиперпластическом полипе возможна только минимальная клеточная атипия. Отметим, что микровезикулярный тип может быть предшественником зубчатой аденомы/полипа на широком основании (sessile serrated adenoma/polyp — SSA/P), а богатый бокаловидными клетками — традиционной зубчатой аденомы. Любой полип, располагающийся проксимальнее селезеночного изгиба и имеющий размер более 1 см, рекомендуется расценивать как SSA/P. Частота встречаемости SSA/P составляет 2—5% колоректальных полипов и 15—25% всех зубчатых образований.

Гистологически SSA/P характеризуется распространением зубчатости на всю глубину крипт вплоть до базальных отделов и деформацией крипт с появлением признаков патологического ветвления, расширения базальных отделов, горизонтального роста вдоль мышечной пластинки с образованием расширений в виде буквы L или перевернутой буквы Т. Зубчатость обусловлена выбуханием апикальной части цитоплазмы в просвет крипты (см. выше). Зона пролиферации асимметрична, часто расположена на одной из стенок, смещена в среднюю треть крипты.
С 2005 г. диагностическим критерием для SSA/P считалось наличие не менее 10% измененных крипт. Согласно рекомендациям ВОЗ 2010 г., таким критерием признавалось наличие не менее двух измененных желез, а современным рекомендациям — наличие даже одной измененной железы при ее зубчатости. Показано, что 15% SSA/P прогрессировали в колоректальную аденокарциному или дисплазию высокой степени.
Есть предположение, что существует последовательность: HP → SSA/P → SSA/P с дисплазией → рак. Чаще всего этот каскад наблюдается в проксимальных отделах толстой кишки; есть сведения о повышении частоты мутаций CIMP и BRAF по мере продвижения от прямой кишки к проксимальным отделам.

Традиционная зубчатая аденома (traditional serrated adenoma — TSA) в большинстве случаев имеет вид полиповидного образования на ножке (Ip) или на широком основании (Is), также встречаются неполиповидные приподнятые образования (0—IIa). Есть данные, что полиповидные формы более характерны для дистальной части толстой кишки, а неполиповидные — для проксимальной. Частота встречаемости TSA, по данным разных исследований, составляет 1,2—7%. Отметим, что 31,3% TSA имеют в качестве предшественников SSA/P (преимущественно проксимальное расположение) и 52,3% гиперпластические полипы (преимущественно дистальное расположение. Они редко имеют клинические проявления. Морфологически характеризуются ворсинчатым строением, ворсины отечны, булавовидно расширяются на концах; формируются эктотипированные крипты, отходящие от основной под прямым углом и не достигающие мышечной пластинки.
Им присуща специфическая мутация — гиперметилирование гена «починки» ДНК MGMT (O6-methylguanine-DNA methyltransferase). ТSA часто прогрессируют в зубчатые карциномы муцинозного или трабекулярного типа. Рост таких карцином более агрессивен по сравнению с карциномами, развившимися из классических аденом.

Под зубчатым полипозом понимают наличие в толстой кишке 5 и более зубчатых образований, расположенных проксимальнее сигмовидной ободочной кишки (2 или более из которых размером более 10 мм), либо наличие любого числа зубчатых образований, расположенных проксимальнее сигмовидной ободочной кишки у лиц, чьи родственники первой линии родства страдают зубчатым полипозом, либо наличие 20 и более зубчатых образований любого размера, локализованных в любых отделах толстой кишки.
Существует два варианта заболевания:
(1) с множеством SSA/P, в том числе и крупных, имеющих тенденцию к проксимальному расположению и
(2) с множеством типичных гиперпластических полипов (5 мм и менее), распределенных по всем отделам толстой кишки. Первый вариант более опасен с точки зрения последующей малигнизации.

Сидячая зубчатая аденома – это сравнительно новый вид полипов толстой кишки. Эти полипы обычно встречаются в правых отделах толстой кишки и не проявляют себя клинически. Обычно сидячая зубчатая аденома достигает больших размеров и имеет уплощенную форму, что затрудняет ее обнаружение при эндоскопическом исследовании (уплощенное, слабо возвышающееся над поверхностью окружающей слизистой, стелющееся образование). Специалисты считают, что сейчас примерно треть всех случаев рака толстой кишки берут свое начало из таких зубчатых аденом.

Другая специфическая форма CRC, рак, ассоциированный с колитом (CAC), чаще всего появляется у пациентов с воспалительным заболеванием кишечника (ВЗК) и составляет около 2% от CRC и имеет сходство со спорадическим/семейным CRC.

Продолжим.

Хотя усиленный несистематический скрининг молодых людей может способствовать выявлению заболеваемости, раннее начало CRC (у пациентов в возрасте 50 лет и ниже) может быть вызвано многочисленными распространенными провоцирующими факторами, в том числе глобальным принятием вестернизированной диеты, хроническим стрессом и широкое использование антибиотиков с изменением микробиоты кишечника.

Различия в клинических исходах и чувствительности к лекарствам зависят от локализации рака в толстой и прямой кишке. Соответствующие способствующие факторы включают их различные физиологические функции, кишечный микробиом, региональные типы иммунных клеток, диетические канцерогены, время обнаружения болезни и факторы онтогенеза.
Так, проксимальные спорадические опухоли толстой кишки, которые чаще диагностируются у женщин (51–62% случаев) и у афроамериканцев, демонстрируют более высокую стадию TNM при первом диагнозе (TNM — это система обозначений, описывающая стадию рака, возникающего из солидной опухоли, с использованием буквенно-цифровых кодов), имеют тенденцию к высоким уровням полногеномного гиперметилирования промотора, называемого фенотипом метилатора островков CpG (CIMP), проявляют микросателлитную нестабильность (MSI) из-за дефектных механизмов репарации несоответствия ДНК (dMMR), чаще мутируют в KRAS и BRAF и имеют худший прогноз. Напротив, дистальные колоректальные опухоли с большей вероятностью проявляются хромосомной нестабильностью (CIN) и имеют более благоприятный прогноз.

Описано 2 различных генетических пути канцерогенеза в толстой кишке. Первый — это путь АРС/b-катенина, который связан с геном WNT и классической последовательностью аденома-карцинома. Второй — путь микросателлитной нестабильности, который связан с дефектом системы репарации ДНК. Оба пути приводят к постепенному накоплению многочисленных мутаций, но вовлеченные гены и механизмы, посредством которых накапливаются мутации, различны.

Классическая концепция развития КРР, предложенная B. Vogelstein, основана на возникновении его из традиционных аденом (тубулярных, ворсинчатых и тубуловорсинчатых) в результате активации Wnt сигнального каскада из-за инактивирующей мутации в гене APC (adenomatous polyposis coli), приводящей к активации генов KRAS/BRAF или активирующей мутации в гене, кодирующем β-катенин. Впрочем, активирующие мутации в онкогенах KRAS/BRAF могут быть первичными и появляться независимо от гена APC. Этот механизм канцерогенеза характерен для органов с интенсивным делением клеток. Для развития аденомы обе копии гена АРС должны быть функционально неактивными как вследствие мутации, так и из-за эпигенетических воздействий. При утрате функции АРС ß-катенин накапливается и переносится в ядро, где активирует транскрипцию генов MYC и циклина D1, которые запускают пролиферацию.

Wnt-сигнальный путь активирует транскрипционные факторы ядерного комплекса β-катенина и TCF/LEF (T cell factor/lymphoid enhancer factors), которые регулируют транскрипцию большого числа генов, вовлеченных в поддержание гомеостаза тканей, эмбриональное развитие. Также Wnt-сигнальный путь участвует в формировании нормальной слизистой оболочки толстой кишки (см. ниже).
Последующие дополнительные мутации, включая активирующие мутации гена Kras, приводят к активации роста и препятствуют апоптозу клеток. Мутация Kras является последним событием в цепи канцерогенеза. Это подтверждается тем, что эти мутации присутствуют только в 10% аденом диаметром менее 1 см, но обнаруживаются в 50% аденом диаметром более 1 см и в 50% инвазивных аденокарцином.

Прогрессирование опухоли также сопровождается мутациями или делецией других генов-супрессоров опухолей — SMAD2 и SMAD4, которые являются эффекторами сигнального пути TGF-ß. Поскольку сигнал TGF-ß в норме подавляет клеточный цикл, утрата этого гена может приводить к неконтролируемому клеточному росту.

Отметим еще фермент СОХ-2, высокая экспрессия которой определяется в 90% карцином толстой кишки и в 40-90% аденом толстой кишки. СОХ-2 необходима для выработки простагландина Е2, который стимулирует пролиферацию эпителия, особенно после его повреждения. Интересно, что экспрессия СОХ-2 регулируется TLR4 (Toll-like receptor 4), который распознает липополисахариды и также избыточно экспрессируется в аденомах и карциномах.

Мутации гена-супрессора опухолей р53 определяются в 70-80% случаев рака толстой кишки, но редко наблюдаются при аденомах, позволяя предположить, что мутации р53 возникают на поздних этапах прогрессирования опухоли. Причиной утраты функций р53 и других генов-супрессоров опухолей часто являются делеции, указывающие на то, что хромосомная нестабильность (chromosomal instability — CIN) — типичный признак опухолей с путем АРС/Р-катенина. Общая доля опухолей толстой кишки, возникших по данному механизму, составляет примерно 60 %. Этот путь характерен и для случаев с наследственным аденоматозным полипозом и наследственным КРР.

Продолжим.

У пациентов с нарушением работы системы репарации ошибок репликации ДНК вследствие утраты генов, исправляющих эти ошибки (mismatch repair гены, MMR — MLH1 и MLH2), в микросателлитных последовательностях накапливаются мутации. Такое состояние называют микросателлитной нестабильностью (мутаторным фенотипом); она может быть высокой (MSI-H) или низкой (MSI-L), при ее отсутствии принято говорить о стабильности (MSS). Кстати, геном человека содержит 50-100 тыс. микросателлитов, длина которых увеличивается во время каждой репликации ДНК.

Эти мутации, как правило, являются «молчащими», т.к. микросателлиты обычно расположены в некодирующих участках ДНК. Однако некоторые микросателлитные последовательности располагаются в кодирующем участке или промоторной зоне генов, участвующих в регуляции клеточного роста, например генов рецептора TGF-ß II типа и проапоптотического белка ВАХ. TGF-ß, как я уже yпоминал, подавляет пролиферацию эпителиальных клеток толстой кишки, утрата его, а также ВАХ может повышать выживаемость генетически аномальных клеточных клонов. Здесь также часто определяются мутации онкогена BRAF, и сайленсинг (подавление транскрипции) различных групп генов вследствие гиперметилирования островков CpG.

Такие нарушения часто выявляют в плоских зубчатых аденомах, обычно в проксимальных отделах кишки; некоторые из них могут быстро прогрессировать в рак (малигнизироваться), несмотря на то, что размер их остается небольшим. При отсутствии аденоматозного строения такие образования считаются раком «de novo», а их патогенез называют «зубчатым путем канцерогенеза». Отметим, что колоректальные карциномы, развившиеся по зубчатому пути, требуют особого режима химиотерапии.

В целом такой метиляторный фенотип выявляется у 47—60% гиперпластических полипов, 75—77% SSA/P и 31—80% TSA. Микросателлитная нестабильность определяется у 64% гиперпластических полипов, 23—54% SSA/P и 30—56% TSA. В опухоли, развивающейся из TSA дистальной части толстой кишки, начальной является мутация гена KRAS, что встречается у 13—31% гиперпластических полипов, 3—12,5% SSA/P и 24—55% TSA.

Опухоли с высоким MSI - микросателитной нестабильностью (MSI-H) обладают многими точечными мутациями, которые создают обильные неоантигены, которые могут вызывать воспалительный фенотип, характеризующийся плотной инфильтрацией лимфоцитов. Что же касается хромосомная нестабильность (CIN), то у людей при старении в эпителии кишечника происходит прогрессирующая эрозия теломер, а дисфункция теломер (анафазные мостики) была зарегистрирована при переходе от аденомы к раку, что указывает на то, что теломеры играют роль в развитии CIN на ранних стадиях CRC человека. Наконец, прогрессирование рака связано с реактивацией теломеразы, которая присутствует в 85–90% всех типов рака, включая CRC.

Отметим, что на ранних стадиях рака груди член семейства TGF-β BMP7 репрессирует обратную транскриптазу теломеразы человека (hTERT) посредством BMP-рецепторов II и SMAD3-зависимым образом. Хроническое воздействие BMP7 на раковые клетки вызывает укорочение теломер раковых клеток и последующий апоптоз, то есть на ранних стадиях рака TGF-β оказывает супрессивное действие, но на поздних стадиях наоборот, способствует ЭМП (см. выше).

Отметим, что в модели «APC-TP53 - KRAS», чаще всего наблюдающейся на
фоне хронического колита, частые мутации TP53 можно обьяснить его постоянной активацией, что требует его открытой конфигурации и высокого уровня АФК. Вообще, мутации наблюдаются обычно только у активных генов, так как к молчащим генам плотно прилегают гистоны, защищая их от повреждений. Наиболее открыты гены дифференциации (надстройки), так как для их чтения требуется больше кофакторов, чем для генов инфраструктуры.

Следует отметить, что мутации в генах KRAS и BRAF являются
взаимоисключающими. Карциномы толстой кишки с мутацией BRAF имеют худший прогноз, чем Kras-мутантные опухоли из-за высокого уровня метилирования ДНК, особенно с фенотипом CpG Island Methylator (CIMP). Дело в том, что такие островки особенно важны в генах надстройки из-за необходимости их тонкой настройки, и их постоянное метилирование нарушает работу этих генов. Кроме того, BRAFV600E активирует MEK-ERK, который, в свою очередь, активирует онкогенные факторы транскрипции, такие как Mус и NF-kB.
Кстати, как я уже упоминал, мутации в генах BRAF и KRAS практически не сочетаются, хотя на перый взгляд опухолевым клеткам это выгодно - гены надстройки слабеют, а инфрастуктуры, наоборот, усиливаются. Видимо для раковых клеток так много счастья, особенно при интактном р53, уже слишком - возникает апоптоз (синтетическая летальность).

Такие опухоли, так же как и опухоли с метилированием островков CpG, часто локализуются в проксимальном отделе ободочной кишки. Но в целом общие гистологические характеристики аденокарцином дистального и проксимального отделов толстой кишки сходны. Большинство опухолей состоят из высоких цилиндрических клеток, напоминающих диспластичный эпителий, обнаруживаемый в аденомах.

Проведено иммуногистохимическое исследование аденокарциномы толстой кишки. При этом клеточный состав опухоли условно можно разделить на 4 популяции:
1) стволовые непролиферирующие (ALDH1+, Ki-67–);
2) стволовые пролиферирующие (ALDH1+, Ki-67+);
3) амплифицирующиеся (ALDH1–; Ki-67+);
4) дифференцирующиеся (ALDH1–; Ki-67–).
Соотношение данных популяций в среднем составляет 9:1:60:30. Преобладающей популяцией являются амплифицирующиеся клетки (медиана 60%), а наименьшей — пролиферирующие стволовые раковые (медиана 1%). Кроме того, часть клеток имеет экспрессию рецептора хемокина CXCR4, который в литературе при изучении других локализаций показывал связь с развитием метастазов.

Внутрислизистая карцинома развивается в том случае, когда диспластические эпителиальные клетки проникают через базальную мембрану в собственную или мышечную пластинку слизистой оболочки. Поскольку в слизистой оболочке толстой кишки отсутствуют лимфатические сосуды, внутрислизистая карцинома обладает очень низким метастатическим потенциалом, поэтому тотальная полипэктомия является эффективным методом лечения.

Низкодифференцированные опухоли и опухоли с муцинозной дифференцировкой имеют н***агоприятный прогноз, определяемый двумя наиболее значимыми факторами — глубиной инвазии опухоли и наличием метастазов в лимфоузлах. Инвазия в мышечную оболочку и метастазы в лимфатических узлах значительно снижают выживаемость.

Наследственный неполипозный рак толстой кишки (HNPCC), также известный как синдром Линча, был описан при наблюдении семейных случаев злокачественных опухолей различной локализации, включая толстую кишку и прямую кишку, эндометрий, желудок, яичники, мочеточники, головной мозг, тонкую кишку, желчные пути и кожу.
HNPCC вызван наследственными мутациями генов, кодирующих белки, ответственные за определение, вырезание и репарацию повреждений, возникающих при репликации ДНК. Существуют по меньшей мере 5 репарационных генов, но в большинстве наблюдений HNPCC мишенями являются гены MSH2 и MLH1. Пациенты с HNPCC наследуют мутантный аллель репарационного гена и один нормальный аллель.
После утраты второго аллеля вследствие мутации или эпигенетического сайленсинга («выключение» гена, подавление его активности) дефект репарации приводит к накоплению мутаций, которых становится в 1000 раз больше, чем в норме, главным образом в областях, содержащих короткие нуклеотидные повторы ДНК (микросателлиты). и которые представляют собой самые частые участки мутаций при HNPCC. Нарушения репарации приводят к микросателлитной нестабильности.

Вставка

Хромосомная нестабильность (CIN)

Большинство солидных опухолей являются анеуплоидными, и многие хромосомы неправильно расщепляются с очень высокой частотой (вплоть до одного раза за каждые 1-5 клеточных делений) в явлении, называемом хромосомной нестабильностью (CIN), которая определяется как постоянно высокая скорость потери и приобретения целых хромосом. Отметим, что массивная неправильная сегрегация хромосом, вызванная сбоем контрольной точки или мультиполярной анафазой, приводит к летальному исходу.
CIN представляет собой потерю точности сегрегации хромосом в митозе, который в норме тщательно организован, чтобы гарантировать, что все сестринские хроматиды сегрегируют в противоположные дочерние клетки. Центральное место в этой хореографии занимает слипчивость сестринских хроматид, которая устанавливается во время репликации ДНК путем отложения когезинового комплекса. Надлежащая сегрегация хромосом требует, чтобы слипчивость поддерживалась на протяжении фаз G2 и M клеточного цикла, а затем резко нарушалась в начале анафазы.

Хромосомы, которые не прикреплены должным образом к микротрубочкам веретена, испускают сигнал для поддержания активности циклин-зависимой киназы, которая ингибирует начало анафазы и сохраняет сцепление сестринских хроматид. Как только все хромосомы достигают надлежащего би-ориентированного прикрепления к микротрубочкам веретена, SAC (контрольная точка сборки веретена) удовлетворяется, и разделение сестринских хроматид резко и синхронно индуцируется на всех хромосомах механизмом клеточного цикла, который протеолитически расщепляет когезиновый комплекс. Наконец, в клетках человека каждая кинетохора прикрепляется в среднем к 20 микротрубочкам, и все эти микротрубочки должны ориентироваться на один и тот же полюс веретена, чтобы поддерживать правильное расхождение хромосом.

Узкий диапазон регуляции динамики кинетохор-микротрубочек по мере продвижения клеток через митоз делает их чувствительной мишенью для нарушения митотической точности. Так, прикрепление кинетохор к микротрубочкам более стабильно в опухолевых клетках с CIN, чем в хромосомно стабильных диплоидных клетках, причем стохастический характер прикрепления кинетохор к микротрубочкам приводит к частым неправильным прикреплениям, при которых отдельные кинетохоры одновременно связываются с микротрубочками, отходящими от обоих полюсов веретена. Это не воспринимается SAC и, если это не исправить, может вызвать миграцию сестринских хроматид к одному и тому же полюсу веретена в анафазе, что приводит к неправильной сегрегации хромосом. Впрочем мутации, которые нарушают функцию SAC, довольно редко встречаются в CIN опухолях человека.

Острое истощение когезинов или регуляторов когезии Sgo1 и сепаразы (фермента, расщепляющего когезины для инициации анафазы) с помощью РНК-интерференции увеличивает количество тетраплоидных клеток.
Отметим, что когезиновые гены редко мутируют. Тем не менее возможно что доминантные мутации в субъединицах cohesin увеличивают неправильную сегрегацию хромосом, предотвращая своевременное разделение хромосом. Неправильное расхождение хромосом способствует онкогенезу в клетках. которые приобрели дополнительные мутации. Так, потеря хромосом является известным механизмом выявления рецессивных мутаций в генах-супрессорах опухолей человека.

Наиболее распространенным митотическим дефектом является отставание хромосом в анафазе, причем частота отставания хромосом во время анафазы увеличивается в клетках с ослабленной активностью SAC, указывая на то, что у этих клеток не было достаточно времени, чтобы скорректировать все меротелиальные прикрепления до начала анафазы. APC часто мутирует при раке толстой кишки, а клетки с мутациями в APC демонстрируют высокие показатели отставания хромосом в анафазе.
Амплификация центросом возникает в результате избыточной экспрессии киназы Aurora A или вирусной инфекции. Впрочем, список белков центромер/кинетохор, возмущение которых снижает точность сегрегации из-за повышения неправильного прикрепления кинетохор-микротрубочек, быстро растет. Также индукция дополнительных центросом в хромосомно стабильных клетках была достаточна для неправильной сегрегации хромосом .

Когда диплоидные клетки становятся толерантными к недиплоидному геному за счет потери p53, они проявляют CIN после первоначальных событий неправильной сегрегации хромосом, показывая, что возмущение хромосомного содержимого (и, следовательно, множество уровней транскриптов) может иметь циклический эффект, вызывая постоянное состояние CIN.

В дополнение к белкам, которые функционируют непосредственно в процессе расхождения хромосом во время митоза, существуют многочисленные регуляторы клеточного цикла, связанные с CIN. Так, нарушение контрольных точек клеточного цикла может позволить клеткам с неправильно сегрегированными хромосомами продолжать клеточный цикл. Также циклин E регулирует удвоение центросом во время клеточного цикла, а дополнительные центросомы способствуют CIN. Другим примером является белок-супрессор опухолей Rb, который регулирует активатор транскрипции E2F. Одной из мишеней E2F является ген Mad2, и потеря Rb приводит к сверхэкспрессии Mad2, которая индуцирует CIN. Также FoxM1 активирует транскрипцию многих митотических белков, включая циклин B, CENP-F и Plk-1, и потеря FoxM1 может вызвать CIN путем изменения экспрессии одного или нескольких из этих белков .

Из-за постоянной перетасовки хромосом опухолевые клетки с CIN постоянно исследуют генетический ландшафт с почти неограниченным числом комбинаций. В то время как некоторые комбинации хромосом могут не давать селективного преимущества или недостатка, другие могут обеспечивать преимущества роста клеток в микроокружении опухоли, особенно под селективным давлением, оказываемым химиотерапией.

Анеуплоидия — это состояние, при котором число хромосом в клетке отклоняется от кратного гаплоидному числу хромосом. Анеуплоидные опухолевые клетки приобретают толерантность к недиплоидным геномам, что позволяет им эффективно размножаться, поскольку они в связи с CIN постоянно неправильно сегрегируют отдельные хромосомы. Однако толерантность ограничена, поскольку анеуплоидные опухолевые клетки погибают, когда большое количество хромосом неправильно сегрегирует в одном цикле клеточного деления. Таким образом, стратегии, которые поднимают неправильную сегрегацию хромосом за пределы допустимого уровня, могут быть терапевтически полезными.

Продолжим.

CIN была признана источником генетической изменчивости, способствующей адаптации опухоли к стрессовой среде и цитотоксическим противораковым препаратам. CIN может быть сильно онкогенным, но определенные уровни CIN могут иметь противоположные эффекты в разных тканях. В то время как во время эмбриогенеза почти все анеуплоидии летальны и уровни анеуплоидий в нормальных тканях очень низкие, хромосомные аберрации наблюдаются в 70-90% солидных опухолей.
CIN таким образом является общим признаком солидных опухолей и может быть классифицирован как числовой CIN или структурный CIN. Числовая CIN характеризуется увеличением или потерей целых хромосом (анеуплоидия), в то время как структурная CIN характеризуется увеличением или потерей фракций хромосом .

Опухоли больше всего выигрывают от средних показателей CIN, поскольку низкие показатели CIN не допускают какой-либо эволюции кариотипа, а слишком высокие показатели CIN препятствуют клональному отбору хромосом, когда окружающая среда изменилась. Что касается толстого кишечниеп, то умеренная CIN наиболее эффективна для индуцирования анеуплоидий, способствующих инициации или росту аденомы. Более высокие степени CIN приводят к анеуплоидным популяциям в здоровой ткани кишечника, причем по крайней мере часть анеуплоидных популяций, индуцированных CIN, в аденомах в виде пролиферативных клеток. Гиперпролиферация крипт может быть адаптивным ответом на гибель или остановку клеток из-за высокого CIN.

Анеуплоидия относится к состоянию аномального числа хромосом, которое может быть стабильным или нестабильным. Нестабильная анеуплоидия может способствовать одновременному росту различных субпопуляций опухоли, что приводит к межопухолевой и внутриопухолевой геномной гетерогенности. Кроме того, при раке с повышенным числовым и структурным CIN также наблюдается хаос в геноме. Хаос генома, определяемый как процесс сложной быстрой реорганизации генома, характеризуется наличием экстремальных структурных и числовых хромосомных изменений. Многие из этих хромосомных изменений являются единовременными аномалиями (NCCA), и поскольку они не являются клональными (клональные хромосомные изменения - CCA), они обычно игнорируются.

ССА определяются как хромосомные изменения, наблюдаемые по крайней мере дважды в пределах от 20 до 40 случайно исследованных митотических фигур (диапазон встречаемости более 30%). NCCA определяются как единовременные хромосомные изменения, наблюдаемые с частотой менее 4% среди 50–100 митотических фигур и характерные для хаотических геномов. Примеры NCCA включают делеции, транслокации, амплификации генов, инверсии, хромотрипсис, хромоплексию, дицентрические хромосомы и дупликации.

Генетическая структурная вариация в геноме человека может проявляться во многих формах, начиная от однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) и заканчивая большими хромосомными аберрантами. Широко распространено существование вариации числа копий (CNV) у людей. CNV определяется как увеличение или уменьшение количества сегментов ДНК размером 1 т.п.н. или больше в геноме человека, что составляет важную часть генетической структурной изменчивости.

Было указано, что, хотя CIN может быть полезным для опухолей, обеспечивая благоприятные изменения, он также может создавать уязвимости, которые можно использовать терапевтически. Фактически, CIN может генерировать «синтетические летальные» взаимодействия конкретно в опухолевых клетках, вызывая генные зависимости, отсутствующие в нормальных клетках. Например, при РМЖ дефицит BRCA1 и BRCA2 приводит к заметной чувствительности к ингибиторам поли (АДФ-рибоза) полимеразы (PARP).
PARP играет важную роль в репарации однонитевых разрывов, и считается, что его ингибирование приводит к коллапсу репликационной вилки и двухцепочечным разрывам, репарация которых зависит от гомологичной рекомбинации (см. выше). Примечательно, что из-за того, что носительство мутаций BRCA полностью недостаточно для функции BRCA в опухолях (не в нормальных тканях), ингибиторы PARP, вероятно, будут высоко опухолеспецифичными.

Также CIN-положительные опухоли по своей природе устойчивы к таксанам из-за сходства между путями, которые регулируют разделение хромосом во время митоза, и путями, участвующими в ответах таксанов. Фактически, таксаны функционируют в первую очередь, вмешиваясь в динамику микротрубочек веретена. Когда клетки подвергаются длительному митотическому стрессу в присутствии ядовитых препаратов для микротрубочек, таких как таксаны, SAC в конечном итоге заглушается, и клетки могут выйти из митоза.

Вообще CIN может быть вовлечен в повреждение ДНК, и двухцепочечные разрывы в результате CIN могут быть репарированы путем рекомбинации с мутантным аллелем, а удвоение мутантной хромосомы сопровождается потерей аллеля дикого типа Вообще конкретно в толстой кишке CIN способствует (за счет LOH), а не инициирует образование опухоли.

Для значительного числа генов число копий демонстрируют положительную корреляцию с соответствующим уровнем экспрессии генов. Эта тенденция особенно очевидна для большого числа онкогенов (например, MYC, AKT1, CDK9, KRAS и MDM2) и генов-супрессоров опухолей (например, CDKN2A, RB1, PTEN и TP53). Можно выделить гены с амплифицированным числом копий и повышением уровня экспрессии (AUG) и гены с уменьшенным числом копий и пониженным уровнем экспрессии (DDG; большинство генов (83%) принадлежит AUG.
Так, ген нейрофасцина (NFASC) значительно амплифицируется и сверхэкспрессируется у пациентов с немелкоклеточным раком легкого (NSCLC), и определена новая роль NFASC в регуляции подвижности клеток и миграции NSCLC. Также заметная связь между CNV и дифференциальной экспрессией генов для FAM60A, TFDP1, CDC25B и MCM2 при раке пищевода.

В целом максимальная доля высококонкордантных генов AUG и DDG (21,62%) была расположена в хромосоме 8, за которой следовала хромосома 1 (16,54%), что согласуется с данными о том, что хромосома 1 обладает наибольшим количеством генов. оказывает сильное влияние на многочисленные заболевания, такие как рак, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона. Как и ожидалось, самая маленькая хромосома 21 приобрела наименьший процент высококонкордантных генов - 0,11%.

Потеря аллеля на хромосоме 18q21 была идентифицирована в 70% первичных колоректальных опухолей, особенно при запущенной стадии заболевания. Гены-супрессоры опухоли локализованы в этой области, включая DCC, мутации которого редко выявляются в колоректальных опухолях человека (6%). Выявлена относительно высокая частота аллельного дисбаланса на хромосомах 1p (10%), 5q (55%), 8p (19%), 15q (28%) и 18q (28%), и более чем 90% аденом демонстрируют аллельный дисбаланс хотя бы одного хромосомного плеча. Среди 60–80% полипов наблюдались анеуплоидные изменения, наиболее частые аберрации - потеря хромосом 17p, 19q и 22q и прирост хромосом 7 и 13.

Большая часть AUG была связана с метаболическими путями, связанными с окислительным фосфорилированием и биосинтезом гликозилфосфатидилинозитола (GPI-якоря) , которые проявляют хорошо известную приобретенную функцию белков, связанных с метаболизмом в опухолях . Напротив, DDG были в значительной степени связаны с убиквитин-опосредованным протеолизом, сигнальным путем WNT, дисфункция которого, как правило, приводит к онкогенезу, метастазированию, резистентности и т. д. Интересно, что как AUG, так и DDG значительно обогащены генами убиквитин-протеасомной системы, о которой в последнее время все чаще сообщается, что она тесно связана с раком.

Продолжим.

Клетки со сбалансированным набором всех хромосом, как правило, здоровы, хотя гаплоидные и полиплоидные клетки менее приспособлены, чем диплоидные клетки. По мере того, как клетки отходят от эуплоидии, приспособленность снижается, и больший кариотипический дисбаланс обычно вызывает более тяжелые фенотипы. Так, изменения числа копий гена могут влиять на формирование или функцию белковых комплексов, чувствительных к стехиометрии.

Наиболее вероятным объяснением большинства вредных фенотипов, вызванных анеуплоидией, является гипотеза дозировки генов: увеличение или потеря целых хромосом немедленно изменяет дозировку сотен генов в клетке, тем самым приводя к дисбалансу критических белков. Так, аберрантные кариотипы также вызывают пропорциональные дисбалансы относительных уровней большинства белков. В целом тяжесть фенотипов, вызванных анеуплоидией, коррелирует с количеством приобретенных или утраченных генов.
Ключевым фактором, определяющим чувствительность к дозировке, является склонность некоторых белков к беспорядочным молекулярным взаимодействиям. Гены, которые являются токсичными при избыточной экспрессии, часто имеют много низкоаффинных бинарных партнеров по взаимодействию, что позволяет предположить, что нецелевые взаимодействия, вызванные массовым действием, могут нарушать клеточную приспособленность в анеуплоидных клетках . Такое часто встречается среди пионерных факторах транскрипции и генах инфраструктуры типа с-МУС.

Такой тип беспорядочного взаимодействия может объяснить фенотип усиления функции в сигнальных путях при некоторых видах рака. Например, когда рак легкого с мутациями, активирующими EGFR , лечится ингибитором EGFR , некоторые клетки приобретают лекарственную устойчивость за счет амплификации онкогена MET. Сверхэкспрессия МЕТ приводит к активации киназ ниже по течению от EGFR , которые не зависят от передачи сигналов МЕТ в клетках, содержащих нормальные уровни МЕТ.

Последствия изменения числа копий гена
A. Повышенная доза одного гена, такого как фермент, ограничивающий скорость, может увеличить выход или функцию клеточного пути.
B. Измененная доза гена может повлиять на функцию комплексов, чувствительных к стехиометрии.
C. Белок-белковые взаимодействия зависят от концентрации каждого связывающего партнера. Измененная экспрессия некоторых белков, таких как киназы передачи сигналов, может вызывать беспорядочные молекулярные взаимодействия, которые изменяют клеточные фенотипы.
D. Многим белкам для правильной укладки требуются шапероны. Если анеуплоидия подавляет клеточные шапероны, то неправильно свернутые белки, которые избегают шаперон-зависимой укладки, могут образовывать нерастворимые и потенциально цитотоксические агрегаты.
E. Механизмы контроля качества, в том числе убиквитин-протеасомный путь, гарантируют, что неправильно свернутые или неправильно экспрессированные белки будут быстро заменены. Регулируемая деградация белка также используется для запуска различных клеточных программ, включая прогрессирование клеточного цикла. Избыток некоторых белков может мешать сворачиванию или обороту других белков-клиентов.

Вредные фенотипы, связанные с анеуплоидией, также могут быть результатом синергетических эффектов изменения количества копий нескольких сотен генов одновременно. Анеуплоидия обычно бросает вызов способности клетки поддерживать белковый гомеостаз. Клетки используют ограниченное количество механизмов контроля качества для фолдинга и оборота белка. Например, большинству белков, которые содержат домен WD40, для правильной укладки требуется эукариотический шаперонин TRiC/CCT.
При отсутствии достаточной способности шаперонов вмещать сверхэкспрессированные белки другие клиенты шаперонов могут оставаться развернутыми, что приводит к фенотипам потери функции и образованию потенциально цитотоксических белковых агрегатов .
Неправильно свернутые белки, а также правильно свернутые белки, которые присутствуют в избытке, также могут нарушать клеточные механизмы обмена белков. Было продемонстрировано, что клетки обеспечивают целостность некоторых стехиометрических комплексов за счет быстрой деградации сверхэкспрессированных свободных субъединиц, таких как гистоны и рибосомные белки, то есть большинство белков с коррекцией дозы являются членами белковых комплексов.

Стехиометрический дисбаланс, вызванный анеуплоидией, может сильно нагрузить протеасому. Протеотоксический стресс является ключевым источником антипролиферативных эффектов анеуплоидии. Анеуплоидия также значительно изменяет метаболизм и увеличивает потребности клеток в энергии. Это может быть результатом того, что клетки тратят энергию впустую, транслируя, а затем перерабатывая избыточные белки из дополнительных хромосом.
Также было отмечено, что анеуплоидные клетки продуцируют значительно больше лактата во время пролиферации, чем эуплоидные клетки, фенотип, который они разделяют с раковыми клетками. Такое метаболическое сходство между анеуплоидными первичными клетками и раковыми клетками предполагает, что раковые клетки не полностью избежали стрессов, связанных с анеуплоидией.

Вернемся к раковым стволовым клеткам (CSC)

В основе регуляции стволовых клеток кишечника (ISCs) лежит постоянное перекрестное взаимодействие в нише стволовых клеток кишечника между эпителиальными и мезенхимальными клетками. Эти перекрестные связи опосредуются ключевыми сигнальными путями, включая пути Wnt, Hedgehog (HH), Notch, PI3K и BMP. В частности, факторы, активирующие Wnt, которые секретируются компартментом стромальных миофибробластов, включают такие факторы, как фактор роста гепатоцитов (HGF) и остеопонтин, которые, как было продемонстрировано, вызывают фенотип или активность CSC. Кроме того, TGF-β имеет сходные эффекты, но также вызывает мигрирующий и прометастатический фенотип в раковых клетках либо напрямую, либо через ассоциированные с раком стромальные клетки.

Так как передача сигналов Wnt является важным детерминантом стволовости кишечника, был идентифицирован ген-мишень для Wnt, Lgr5 / GPR49, который экспрессируется исключительно в столбчатых клетках основания крипт (CBCs). Lgr5 / GPR49 может также экспрессироваться в компартменте стволовых клеток других эпителиальных тканей, включая волосяной фолликул, молочную железу и эпителий желудка. Lgr5 также известный как рецептор, связанный с G-белком 49 (GPR49), является «сиротским» рецептором, принадлежащим к семейству G-белковых рецепторов (GPCR). Lgr5 модулирует силу канонической передачи сигналов Wnt посредством связывания со своим лигандом R-spondin. Нацеливание на клетки Lgr5 + антител, конъюгированных с различными лекарствами, демонстрирует высокую эффективность в уменьшении размера опухоли и торможении пролиферации клеток рака толстой кишки.

Другие мишени Wnt включают c-myc и cyclin D1 и вместе с передачей сигналов Notch регулируют переключение ISC на транзитные амплификации клеток-предшественников секреторного эпителия крипт. Также наблюдается повышенная экспрессия гена-мишени Wnt сурвивина, который также считается предполагаемым маркером стволовых клеток.
Предполагается, что дифференцированная активация передачи сигналов Wnt регулирует разные функции дозозависимым образом. Так, инициирующие мутации (APC или β-catenin) приводят к слабой активации передачи сигналов Wnt, достаточной для нарушения нормальной регуляции ISC. Дополнительные соматические мутации, например, как показано для KRAS, или триггеры окружающей среды характорны для наиболее распространенных колоректальных аденокарцином человека. При этом динамическое микроокружение опухоли с гипоксией и воспалением может быть ответственным за варианты опухолевых клеток через геномную нестабильность и через эпигенетические изменения, что делает опухоль непредсказуемо разнообразной и трудно поддающейся лечению.

Также в эпителиальных клетках молочной железы человека активаторы EMT, например FoxC2, также могут придавать свойства стволовых клеток эпителиальным клеткам. А Lgr5 необходим для поддержания стволовых клеток рака груди и выявлена положительная корреляция между высокой экспрессией Lgr5 и более короткой выживаемостью пациентов.

Почти все колоректальные аденомы и карциномы человека обнаруживают генетические изменения в одном из компонентов пути Wnt, в основном APC с потерей функции или мутации, активирующие β-catenin (см. выше). При этом мутации APC приводят к переходу от асимметричного к симметричному делению ISCs. Интересно, что популяция клеток с высоким содержанием Wnt ответственна при CRC за метастазирование в отдаленные участки органов, такие как печень. Примером нацеливания на Wnt из (микро) окружающей среды могло бы быть блокирование рецептора MET и предотвращение активации происходящим из миофибробластов HGF.

СBCs расположены между клетками Панета, а позже были предложены как ISCs; сами клетки Панета обеспечивают нишу для ISCs, критически выделяя факторы, которые вносят вклад в состояние ISC, в частности лиганды Wnt. CBCs также экспрессируют Msi-1, который важен для передачи сигналов Notch путем ингибирования экспрессии репрессора Notch Numb. Только от пяти до семи ISC преимущественно участвуют в постоянной фиксации ниши.
Клетки CBC обнаруживают различия в экспрессии функциональных маркеров в зависимости от их расположения в пределах дна крипты и способны к двунаправленному преобразованию, для чего кажутся важными два фактора:
1) внутренняя способность переключать судьбу клетки, например, путем ремоделирования хроматина; при переходе от ISC к дифференцированному клеточному состоянию основные изменения происходят в сайтах доступности хроматина многих генов, специфичных для клеточного типа.
2) получение сигналов ниши для обратимого получения фенотипа и функциональности ISC. Даже терминально дифференцированные клетки Панета и энтероэндокринные клетки на поздних стадиях все еще обладают способностью переключаться обратно в состояние ISC, что указывает на то, что, вероятно, любая эпителиальная клетка кишечника обладает этим потенциалом.

Сорок процентов всех колоректальных карцином человека показывают активированный путь PI3K-Akt, в основном из-за инактивации PTEN. Более того, наследственные мутации PTEN (синдром Каудена) приводят к возникновению гамартоматозных полипов кишечника. Передача сигналов PI3K усиливает самообновление ISC, что может быть объяснено связью между передачей сигналов PI3K и путем Wnt: p-Akt может фосфорилировать β-catenin, главный эффектор канонического пути Wnt. PTEN экспрессируется в градиенте между криптой и просветом с наиболее сильной экспрессией в клетках просвета эпителия и, таким образом, может участвовать в ограничении передачи сигналов Wnt от основания крипты.

Костные морфогенетические белки (BMP) связываются с рецепторами BMP I или II типа (BMPR1 или BMPR2). Это приводит к фосфорилированию SMAD1, 5 или 8, которые затем образуют гетеродимер с SMAD4, перемещаются в ядро ​​и действуют как активаторы транскрипции. В кишечнике BMP4 секретируется межворсинчатыми стромальными клетками, а BMPR1 экспрессируется во всех эпителиальных клетках кишечника, способствуя их дифференциации. Ингибирование передачи сигналов BMP в эпителиальных клетках кишечника с помощью Gremlin активирует передачу сигналов Wnt. Более того, BMP стабилизирует PTEN, тем самым приводя к снижению активности Akt и последующему снижению накопления ядерного β-катенина.

Сразу после того, как клетки покидают богатую Wnt среду, в игру вступают такие сигнальные маршруты, как Notch, BMP и EGFR / MAPK. Активация Notch в клетках-предшественниках опосредуется паракринной передачей сигналов через секрецию лигандов Delta-like 1 (Dll1) и Dll4 и приводит к образованию абсорбирующего клона.
Передача сигналов Notch контролирует решения клеточной судьбы в развитии многих тканей, а регулируемое снижение передачи сигналов Notch в сотрудничестве с активацией специфических факторов bHLH, таких как Atoh1 и NeuroD, индуцирует специфическую дифференцировку в кишечные эпителиальные клоны. Были обнаружены различия клеточного цикла среди популяции стволовых клеток толстой кишки, из которых высокая экспрессия Notch и Lrig1 отмечает популяцию с медленным циклом.

Продолжим.

В среднем предполагается, что одна стволовая клетка толстой кишки будет заменяться в крипте каждый год. В гомеостазе постоянная стохастическая конкуренция имеет место между 5–7 функциональными ISC. Эта динамика соответствует модели «нейтрального дрейфа», что указывает на случайное замещающее поведение ISC на дне крипты. Однако, когда ISC приобретает онкогенную мутацию, например, в APC или Kras , возникает смещение в пользу мутантных клеток (biased-drift). Например, вероятность того, что мутантная клетка Kras G12D заменит свои соседние ISC и, наконец, станет клональной внутри крипты, составляет соответственно 60–70% по сравнению с 12,5–20% для немутантных ISC. Важно отметить, что хотя мутировавшие ISC получают более высокую вероятность фиксации ниши, эти клетки по-прежнему подверга -ются замене нормальными ISC. Интересно, мутации Trp53 присутствуют только в случае более высокой скорости фиксации ниши в случае колита, что еще раз подчеркивает важность внешних факторов в злокачественной трансформации кишечных клеток.

Морфогены Sonic hedgehog (Shh) и Indian hedgehog (Ihh) секретируются эпителиальными клетками, а их рецептор Patched (PTCH) экспрессируется в субэпителиальных миофибробластах. Следовательно, передача сигналов Hedgehog (HH) не участвует напрямую в судьбе эпителиальных клеток, но важна для построения правильной общей структуры крипт и ворсинок слизистой оболочки кишечника. Поэтому нарушение передачи сигналов HH также оказывает сильные вторичные эффекты на эпителиальные клетки кишечника. При этом передача сигналов Wnt усиливается, увеличивается пролиферация и в ворсинах образуются атипичные структуры крипт. Эти эффекты могут быть приписаны снижению экспрессии BMP стромальными клетками, которая обычно запускается HH. Более того, Ihh, подавляет экспрессию TCF4 и β-catenin и, таким образом, его паттерн экспрессии с макси -мумом на сайте просвета крипт в эпителии толстой кишки ограничивает передачу сигналов Wnt от основания крипт.

Упрощенный взгляд на нишу стволовых клеток, который может оказаться гораздо более сложным: предполагаемые перекрестные связи передачи сигналов, определяющие нишу стволовых клеток и нишу дифференцирующихся клеток. В верхних областях крипт Ihh запускает экспрессию BMP в стромальных клетках, что затем активирует экспрессию PTEN в эпителиальных клетках. Все три фактора прямо или косвенно ингибируют передачу сигналов Wnt, направляя клетки к дифференциальным клонам.
В самой нише стволовых клеток окружающие стромальные клетки секретируют ингибиторы BMP Noggin и Gremlin, что приводит к ослаблению репрессии передачи сигналов Wnt. Кроме того, строма обеспечивает лиганды Wnt для индукции передачи сигналов Wnt через рецепторы Fzd в стволовых клетках и транзитно-амплифицирующих клетках.

На ппродвинутой стадии аденомы эпителий обнаруживает большие области незрелого фенотипа, напоминающий ограниченную зону транзита-амплификации в нижних частях нормальных крипт и указывающий на рост популяции пролиферативных клеток. Более того, ядерный β-catenin все чаще обнаруживается на всем протяжении крипт и ассоциируется с повышенной дисплазией в аденомах человека.
Рак можно рассматривать, по крайней мере частично, как следствие нерегулируемого контроля стволовых клеток. Обоснование, подтверждающее происхождение опухолей кишечника стволовыми клетками:
1. В отличие от короткоживущих дифференцированных кишечных эпителиальных клеток, в этой высокооборотной ткани ISC являются долгоживущими, что позволяет накапливать критические генетические изменения.
2. При колоректальном раке наиболее частые, ограничивающие скорость мутации, такие как мутации, встречающиеся в гене APC, усиливают передачу сигналов Wnt, которая оказывается решающим регулятором ISC.
3. Типичные колоректальные аденокарциномы человека и соответствующие метастазы неоднородны и демонстрируют множество стадий дифференцировки в пределах отдельной опухоли, что соответствует происхождению стволовых клеток.
4. Концепция раковых стволовых клеток, первоначально разработанная для гематопоэтических неоплазий, становится общепринятой для солидных видов рака, включая колоректальный рак.

Как и нормальные стволовые клетки, CSC обладают мультилинейным потенциалом дифференцировки и дают начало иерархично организованной клеточной популяции. Увеличение популяции самих CSC осуществляется благодаря преобладанию их симметричного деления (приводящему к образованию 2 дочерних клеток) над ассимметричным (в результате которого образуется 1 дочерняя CSC и 1 дифференцированная клетка). CSC демонстрируют высокий уровень экспрессии белков, принадлежащих семейству мембранных ABC транспортеров, вовлеченных в обеспечение резистентности к химиотерапии (ХТ).

По аналогии с причинами возникновения CSC (или нормальная стволовая клетка, или нормальная дифференцированная клетка) существуют 2 возможные теории развития рака толстой кишки: «восходящая» и «нисходящая». Первая предполагает развитие КРР из стволовой клетки, находящейся в базальном отделе крипты, в результате аномальной дифференцировки в направлении CSC (см. выше). В пользу этой теории говорит идентификация специфических генов, характерных для кишечных стволовых клеток, в предшествующих аденомах.
Сторонники «нисходящей» теории руководствуются гистологическими проявлениями аденомы толстой кишки, такими как дисплазия/неоплазия эпителия и повышенная экспрессия Ki-67, наблюдаемыми в вершине ворсинок при интактных клетках базальных отделов. Маркер Ki-67 свидетельствует об интенсивности пролиферативных процессов; отмечу только, что гипотеза о нисходящем развитии рака из-за высокого индекса клеточного деления вроде бы дифференцированных клеток на верхушках крипт легко обьясняется моей теорией: высокий уровень экспрессии классического гена инфраструктуры Мус в таких клетках заставляет их накапливать клеточную массу и делиться, хотя необходимости в этом нет.
Биосинтетические процессы в дифференцированных клетках (на стадии G0) вообще не интенсивны: нормально работающие станки нет необходимости менять. Таким образом при сверхэкспрессии Мус накапливаются преимущественно стройматериалы для последующего деления, а не специализированные белки клеток.

Одним из ключевых медиаторов, обеспечивающих трансформацию ISC, является антиапоптотический белок BCL-2, который одновременно высоко экспрессируется в Lgr5 + CBC и является геном-мишенью пути Nf-κB. Более того, учитывая способность кишечных эпителиальных клеток к пластичности во время повреждения и регенерации тканей, кажется вероятным, что воспалительные сигналы из окружающей среды придают дифференцированным клеткам такой же онкогенный потенциал, как и у клеток ISC.

Обычно считается, что активация воспалительного пути ядерного фактора NF-κB приводит к про-онкогенному воспалительному микроокружению. А комплекс IκB-киназы (IKKα и IKKβ) и его регуляторная субъединица (IKKγ) регулируют передачу сигналов NF-κB, при этом ядерная IκB-киназа α (IKKα) может напрямую связываться с промоторами факторов воспаления и Lgr5, что, в свою очередь, усиливает экспрессию Lgr5, в том числе за счет активации сигнального пути STAT3 во время прогрессирования, например, базальноклеточной карциномы.
Sox2 играет ключевую роль в поддержании стволовых клеток, детерминации их гибели и является необходимым фактором для репрограммирования соматических клеток по пути плюрипотентности. Sox2 участвует в развитии большого количества типов злокачественных новообразований и является маркером CSC. Для рака пищевода и легкого наличие Sox2 служит прогностическим маркером. Реакция Sox2 в норме имеет ядерную локализацию.

В нормальной слизистой оболочке толстой кишки экспрессия Sox2 чаще всего отсутствует. Вообще-то Sox2 играет большую роль в развитии верхнего, но не нижнего отдела пищеварительного тракта. Sox2 уменьшает экспрессию Е-кадгерина на плазматической мембране, что приводит к снижению связывающей способности адгезивного комплекса к β-катенину. Подавление транскрипции Sox2 приводит к ингибированию Wnt-сигнального пути у пациентов с КРР (раком ирлстой кишки).
Подавление транскрипции Sox2 приводит к достоверному снижению активности белка MMP2 и, как следствие, уменьшению клеточной миграции и подвижности. У больных раком толстой кишки с сильной реакцией Sox2 процент метастазов в печень и регионарные лимфатические узлы (ЛУ) был вдвое выше, чем у пациентов с отрицательной реакцией Sox2.

Вернемся к раку толстой кишки.

Морфологическая структура ткани кишечника предотвращает быстрое распространение мутировавших клеток, поскольку каждая из этих крипт сама по себе является динамической клеточной нишей без какого-либо обмена клетками между криптами. Однако количество крипт нестабильно из-за двух процессов, называемых делением и синтезом, что означает раздвоение и столкновение крипт соответственно. Эти противодействующие процессы компенсируют друг друга и случаются нечасто, если не происходит повреждение тканей.

В криптах с мутацией Kras наблюдается гораздо более высокая скорость деления. Множественные KRAS мутированные соседние крипты могут окружать CRC, предполагая , что в пределах области KRAS мутантных крипт одна крипта подверглась дальнейшей трансформации. Таким образом, деление крипт, по-видимому, является важным механизмом злокачественной трансформации и прогрессирования в кишечнике, включая процесс, называемый полевой канцеризацией. Она представляет собой замену популяции нормальных клеток популяцией клеток, примированных к раку, которая может не демонстрировать морфологических изменений.

Как только аденома образуется при разрастании мутировавших крипт и имеет размер не менее 1 см, существует ~ 25% риск того, что эта новообразованная аденома подвергнется в следующие два десятилетия злокачественной трансформации в инвазивную карциному. В аденоматозных криптах присутствует ~ 9 функциональных опухолевых стволовых клеток на сотни клеток в каждой железе. Это контрастирует с процентом клеток Lgr5 +, который обнаруживается в аденомах, примерно ~ 20% от общей популяции (~ 400 клеток на железу), то есть только часть стволовых клеток аденомы являются ОСК.
В случае аденом человека была также продемонстрирована множественная дифференцировка в пределах железистых структур, что предполагает существование мультипотентных стволовых клеток. Уже на ранней стадии туморогенеза также возникает интрааденомное эпигенетическое клональное разнообразие.

Во время роста CRC продемонстрирована явная гетерогенность в динамике роста пула раковых клеток в различных областях опухоли, например, в клетках, расположенных рядом с границей или ближе к центру. Примечательно, что клоногенный рост происходит в основном на границе опухоли, а не в центре опухоли, то есть размножаются в основном окислительные опухолевые клетки, как я уже упоминал, предпочтительно использующие лактат для получения энергии.

В дополнение к сигнатурным мутациям APC, TP53 и KRAS, углубленное геномное и транскриптомное профилирование выявило гетерогенность заболевания, отражаемую многочисленными низкочастотными мутациями и профилями транскрипции, классифицированными по четырем консенсусным молекулярным подтипам (CMS) :
* CMS1 (, 14%), характеризуется гипермутацией, MSI и активным иммунным ответом.
* СMS2 ((канонический, 37%), эпителиальный, хромосомно нестабильный, с заметной активацией передачи сигналов WNT и MYC;
* CMS3 (метаболический, 13%), эпителиальный, очевидная метаболическая дисрегуляция;
* CMS4 (мезенхимальный, 23%), заметная активация TGF-β, стромальная инвазия и ангиогенез.
Образцы со смешанными признаками (13%), возможно, представляют собой переходный фенотип или внутриопухолевую гетерогенность. МУС наиболее выражен в подтипах CMS3 и 4, хотя и в остальных подтипах тоже достаточно активен (всего в 70% CRC).

В целом можно сказать,что CMS1 содержит в основном микросателлитные нестабильные (MSI) опухоли с гипермутацией/гиперметилированием и сильной иммунной активацией. CMS2 представляет собой CIN, а также усиление передачи сигналов WNT и MYC. CMS3 обогащен мутациями KRAS и метаболически сверхактивирован. CMS4 определяется активацией пути TGF-бета, эпителиально-мезенхимальным переходом (EMT) и ангиогенезом.

Отмечены общие черты между GC и CRC, включающие специализированные типы клеток в исходной ткани (стволовые клетки LGR5, бокаловидные клетки и клетки сенсорного пучка), потеря опухолевого супрессора APC, активация передачи сигналов WNT и активация TGF-beta/ EMT. Также CMS4 является наиболее распространенным типом в GC, за ним следуют CMS1, CMS3 и CMS2. CMS4 тесно связан с подавлением семейства ингибиторов ЕМТ miR-200 и последующей активацией ЕМТ.
Примечательно, что CMS4 имеет сильную контингентность с подтипом ACRG EMT, а CMS1 имеет сильную контингентность для микросателлитных нестабильных подтипов во всех трех системах классификации рака желудка.

Классификация CMS обеспечивает основу для прогнозирования и улучшения назначения таргетной терапии в прецизионных исследованиях.

Теперь подробнее о CMS классификации. Опухоли CMS1 часто диагностировались у женщин с правосторонними поражениями и имели более высокую гистопатологическую степень, а также демонстрируют высокий статус гиперметилирования островков CpG; при локализации опухоли в прямой кишке только в 0,1% наблюдений определялся CMS1 подтип. Напротив, опухоли CMS2 были в основном левосторонними и имеют более частое увеличение числа копий в онкогенах и потерю генов-супрессоров опухолей, чем в других подтипах.

Опухоли CMS4, как правило, диагностировались на более поздних стадиях (III и IV) и демонстрировали более высокую хромосомную нестабильность (CIN), измеренную по количеству SCNA (изменению числа соматических копий хромосом или их частей). Также обнаружена лучшая выживаемость после рецидива у пациентов с CMS2. Интересно, что популяция CMS1 имела очень плохую выживаемость после рецидива, что согласуется с недавними исследованиями, показывающими худший прогноз у пациентов с MSI и рецидивирующей CRC с мутацией BRAF.

CMS1 характеризуется повышенной экспрессией генов, связанных с диффузным иммунным инфильтратом, в основном состоящим из TH1 и цитотоксических Т-клеток, наряду с сильной активацией путей уклонения от иммунной реакции. Отмечена высокая экспрессия хеммоатрактантов к Т-лимфоцитам (CXCL9, CXCL10 и CXCL16) или молекул, участвующих в формировании третичных лимфоидных структур (CXCL13), повышенная экспрессия INFγ и IL15, высокая экспрессия генов, кодирующих PD-1 лиганды. Интересно, что последние также выявлены и при мезенхимальном подтипе.
MSI oпухоли могут встречаться при разных подтипах, однако, если они ассоциированы с CMS1 подтипом, то обладают более высокой иммуногенностью за счет большого количества неоантигенов.

При каноническом (CMS2) же подтипе снижена презентация белков главного комплекса гистосовместимости I класса, низкая инфильтрация опухоли лимфоцитами. Индекс пролиферации опухолевых клеток был связан с успешным установлением PDX (patient-derived xenograft), что позволило выделить пациентов с плохими клиническими исходами в рамках CMS2. Отмечу, что модели PDX (ксенотрансплантаты, полученные от пациента) используются для создания среды, которая обеспечивает естественный рост рака, его мониторинг и соответствующие оценки лечения пациента.

Вставка.

Микросателлитная нестабильность (MSI)

Дефект восстановления несоответствия (MIS-match reh-PAYR deh-FIH-shun-see) описывает клетки, имеющие мутации (изменения) в определенных генах, участвующих в исправлении ошибок, допущенных при копировании ДНК в клетке. Клетки с дефицитом репарации несоответствия (MMR) обычно имеют много мутаций ДНК, которые могут привести к раку.

Приобретение геномной нестабильности является одной из ключевых характеристик раковой клетки, а микросателлитная нестабильность (MSI) является важным сегментом этого явления. Неисправность пути восстановления MMR увеличивает мутационное бремя конкретных видов рака и часто участвует в его этиологии, иногда в качестве влиятельного свидетеля, а иногда в качестве основной движущей силы.

Чертежи конкретных опухолей MSI полезны для точной классификации, оценки вероятности рака и прогноза, чтобы помочь нам понять, как и почему возникают устойчивые к терапии раковые образования. Кроме того, данные показывают, что MSI является важным прогностическим биомаркером для применения иммунотерапии.

Совокупность наблюдаемых генетических изменений при раке часто называют «ландшафтами генома рака». Система восстановления несоответствия (MMR) отвечает за поддержание стабильности генома. Когда MMR не функционирует нормально, происходят изменения микросателлитов, и общая скорость мутаций данной клетки увеличивается.
MMR - это клеточный пострепликационный процесс, который сохраняет гомеостаз ДНК и как таковой является эволюционной гарантией стабильности генома. Основная задача системы репарации ошибочного спаривания ДНК состоит в том, чтобы исправить спонтанные неправильные пары основание-основание и небольшие петли вставок-делеций (инсерции), которые в основном образуются во время репликации ДНК.

Полимеразы, которые запускают синтез ДНК в репликационных вилках, работают не без ошибок. Частота ошибок, совершаемых эукариотическими ДНК-полимеразами, оценивается примерно в одну ошибку на каждые 10 5 нуклеотидов, что означает, что ~ 100000 ошибок происходит во время каждой клеточной S-фазы. Первая линия защиты от такой высокой частоты мутаций - это корректирующая активность ферментов полимеразы. Хотя ДНК-полимеразы обеспечивают такую ​​лекторирующую активность своими собственными доменами, некоторые внесенные мутации все еще могут проскальзывать незаметно, и их необходимо корректировать с помощью второй линии защиты - экспрессии генов, связанных с MMR.
Механизмы MMR включают следующие этапы: распознавание повреждений, инициирование восстановления, удаление повреждений и ресинтез ДНК (см. выше). У человека механизм MMR имеет 8 генов, кодирующих его компоненты; при этом вариации дефицита генов репарации ДНК важны для специфической восприимчивости опухоли.

Продукт гена hMSH2, расположенный на хромосоме 2p21, является основным корректирующим белком MSH. Чтобы исправить ошибочно спаренные основания, он создает два разных гетеродимера - один с MSH6, а другой с MSH3. Поскольку было показано, что MSH6 экспрессируется в 10 раз больше, чем MSH3, в клетках человека преобладает первый гетеродимер. Гетеродимеры MSH2-MSH6 и MSH2-MSH3 связываются с несовпадениями при проверке постреплицированной цепи ДНК, которая инициирует репарацию ДНК. Образованные комплексы MSH превращаются в скользящие зажимы на спирали ДНК. Они скользят до тех пор, пока не будут обнаружены неправильные пары оснований и другие дополнительные спиральные поражения. ПРи этом скользящий зажим MSH2-MSH6 может отделять нуклеосому от ДНК, если присутствует несоответствие, и что эта диссоциация усиливается ацетилированием H3.

Гетеродимеры MSH2-MSH6 обнаруживают несоответствия единичных оснований и искажения в виде вставок-делеций динуклеотидов, тогда как MSH2-MSH3 идентифицируют более крупные петли вставки-делеции длиной ~ 13 нуклеотидов. Их последующее присоединение к комплексам MLH1 / PMS2 приводит к деградации мутированного фрагмента последовательности ДНК и возобновлению синтеза.

После распознавания несовпадений ДНК и связывания первого гетеродимера другие молекулы, такие как ядерный антиген пролиферирующих клеток (PCNA), фактор репликации C (RFC), MutLα (гетеродимер MLH1-PMS2) и экзонуклеаза 1 (Exo1), привлекаются в комплекс, приводящий к окончательной диссоциации несоответствия.

Белки MMR вместе с ДНК претерпевают повторяющиеся конформационные изменения. Было продемонстрировано, что после обнаружения несоответствия гетеродимер MSH2-MSH3 изгибает спираль ДНК и что это конформационное изменение делает возможным правильную репарацию. Заболевания, связанные с аберрациями гена MSH3 , включают рак толстой кишки, мочевого пузыря и эндометрия.

hMSH5 расположен на 6p21.3, ассоциируется исключительно с MSH4 и действует во время мейоза в событиях кроссинговера и конверсиях генов. Было обнаружено, что гетеродимеры MSH4-MSH5 специфически и в большом количестве присутствуют в репродуктивных тканях млекопитающих, поскольку их основная роль заключается в мейотической рекомбинации. Он участвует в репарации двухцепочечных разрывов, ответе на повреждение ДНК и разнообразии иммуноглобулинов, а его SNP ( Single Nucleotide Polymorphism) локусы связаны со многими различными заболеваниями человека, включая рак.
Нарушения MLH3 проявляются в нестабильности длины коротких повторяющихся последовательностей и соматические мутации MLH3 часто обнаруживаются в опухолях, подверженных микросателлитной нестабильности. Заболевания, связанные с изменениями MLH3, включают рак толстой и прямой кишки, эндометрия и глиому низкой степени злокачественности.

Связывание и гидролиз АТФ жизненно важны для регуляции MMR. Когда обнаруживается несоответствие G / T, комплекс MSH2-MSH6 обменивает АДФ на АТФ, таким образом функционируя как молекулярный переключатель. Высококонсервативная область находится в гене MSH6 и координирует связывание и гидролиз АТФ.

Продолжим.

Микросателлиты помимо кодирующих областей генов также менее распространены в эволюционно консервативных геномных областях, таких как CpG-островки и сайты связывания факторов транскрипции и более стабильны. Возникновение MSI может серьезно повлиять на фенотип из-за нарушений или потери функции белка. Так, предположено, что частота микросателлитов в кодирующих областях минимизирована давлением отбора против мутаций рамки считывания, а некодирующие области, такие как интроны, внутригенные области и сайты сплайсинга, имеют значительно больше микросателлитов. При этом микросателлитные локусы в интронах и других нетранслируемых областях играют роль в модуляции экспрессии генов, влияя на транскрипцию и сплайсинг генов.
Общая точка зрения на наследование частоты MSI состоит в том, что длина повторов и состав микросателлитов в определенных локусах пропорциональны их частотам.

Oбщее количество митозов, которые стволовые клетки осуществляют в определенной ткани, положительно коррелирует с пожизненным риском развития рака. При этом количество мутаций, обнаруженных в каждой опухоли, сильно отличается не только от количества, обнаруженного в нормальных клетках, но и между различными типами опухолей, в диапазоне от 500 до 100000 мутаций.

Поскольку они отвечают за коррекцию мутационной перегрузки, гены MMR приобрели роль генов-супрессоров опухолей. При спорадических ненаследственных формах рака MSI является следствием либо инактивирующих мутаций в одном из генов MMR, либо эпигенетических механизмов репрессии гена MMR, включая подавление регуляции микроРНК. Сравнительное исследование miRNAs, участвующих в колоректальном раке, показало, что снижение уровней miR-552, miR-592, miR-181c и miR-196b наблюдалось в опухолях с развитой MMR по сравнению с повышенными уровнями miR-625 и miR-31 в опухоли с дефицитом MMR.

Неисправность белков MMR из-за мутации или снижения экспрессии предполагает корреляцию развития рака с аберрациями всех или большинства белков MMR. MSI-H: 31,37% карциномы тела матки эндометрия, 19,72% аденокарциномы толстой кишки; 19,09% аденокарциномы желудка, 5,73% аденокарциномы прямой кишки.
В случае колоректального рака дефицит MMR может возникать как совершенно спорадический процесс из-за аберрантного гиперметилирования MLH1 в опухоли, обычно связанного с мутацией BRAF V600E. Дефицит MMR чаще всего проявляется как спорадический (ненаследственный) процесс, характеризующийся отчетливой гиперпролиферативной, зубчатой ​​морфологией, аномалиями метилирования ДНК, включая CIMP, и повышенной частотой активирующих мутаций BRAF.

Основная специфичность опухолей MSI-H - увеличение количества микросателлитных аллелей вместе с общим количеством нестабильных микросателлитных локусов. Пациенты, которым отнесено более высокое общее бремя MSI и которым поставлен диагноз MSI-H, демонстрируют тенденцию к более длительной выживаемости. Это можно объяснить иммунотерапевтическим ответом, который происходит при раке с повышенной частотой мутаций. Раковые клетки, которые часто встречаются в общем потенциале MSI, транслируют большее количество мутировавших и усеченных белков всех видов, что приводит к пробуждению иммунной системы, которая замедляет прогрессирование опухоли. Кстати, поэтому удаление первичной опухоли может создать благоприятные условия для развития метастазов в менее иммуногенной метастатической нише (см. выше).
Дефектный MMR (dMMR) в сочетании с MSI стал важным биомаркером, который может помочь в решении, является ли конкретный тип рака хорошим кандидатом для иммунотерапии контрольных точек.

При раке насчитывают от 87 до 9032 нестабильных микросателлитов, причем среднее количество нестабильных микросателлитных локусов значительно варьирует. Рак толстой кишки показывает самое большое количество локусов MSI. Нестабильные микросателлиты обнаруживаются внутри или в непосредственной близости от генов, уже известных своим онкогенным потенциалом. Таким образом, нестабильные микросателлиты могут быть полезны для распознавания новых генов-кандидатов, вызывающих рак.
Кроме того, профили MSI по отдельным микросателлитным локусам помогают их группировать. Так, присутствие MSI в опухолях астроцитом с использованием полиморфных микросателлитных маркеров для генов DVL показало, что MSI присутствует в 28,6% пилоцитарных, 61,5% диффузных, 45,5% анапластических астроцитом и в 34,3% глиобластом, что еще раз демонстрирует относительно постоянное присутствие MSI на разных степенях астроцитом.

Ранние колоректальные аденомы демонстрируют маркеры иммунореактивности даже при отсутствии высокой соматической мутации или неоантигенной нагрузки. По мере прогрессирования поражений до прогрессирующих аденом и карцином наблюдается соответствующий рост количества мутаций/ неоантигенов и маркеров иммунной толерантности.
Опухоли с дефицитом MMR часто демонстрируют высокую мутационную нагрузку и могут экспрессировать неоантигены, генерируемые мутациями сдвига рамки считывания в кодирующих микросателлитах. Неоантигены будут вызывать активное иммунное микроокружение и повышать иммуногенность опухоли.

Инфильтрирующих лимфоцитов больше при колоректальном раке с дефицитом MMR, сопровождающимся сверхэкспрессией воспалительных цитокинов. Более того, было продемонстрировано, что несколько контрольных точек, включая PD-L1 и CTLA4, были активированы при колоректальном раке. Универсальный биомаркер - мутационная нагрузка опухоли (TMB) оказался полезным для прогнозирования ответа на иммунотерапию на различные типы применяемых иммунотерапевтических средств. Высокая нагрузку опухолевых мутаций (TMB) обычно определяется как более 10 мутаций на мегабазу (Mb).

Каждая стратегия лечения нуждается в целенаправленном пересмотре рисков и преимуществ. Например, хотя антитела анти-PD-1/PD-L1 могут усилить иммунный надзор, они также связаны со значительной частотой тяжелых нежелательных явлений. К ним относятся иммуноопосредованные легочные, печеночные, кожные, неврологические, желудочно-кишечные и эндокринные токсические эффекты, некоторые из которых приводят к летальному исходу. Ингибиторы PD-1/PD-L1 также не имеют четкой реакции на дозу, что делает проблематичным назначение более низких доз этих препаратов для профилактики рака.

При синдроме Линча распространенность предраковых состояний (особенно аденом) зависит от возраста и генной мутации и кол***ется от 10,6% до 33%, но только около 50% этих аденом демонстрируют дефицит MMR, остальные связаны с CIN. Напротив, у ниъ гистологически нормальные крипты с дефицитом MMR относительно многочисленны в слизистой оболочке здоровых пациентов, что означает, что значительное количество MMR-дефицитных крипт подвергается «иммуноредактированию» до трансформации в аденомы.
Иммуноредактирование — это процесс, при котором аномальный рост клеток останавливается и регрессирует с помощью Т-клеточного иммунитета. В случаях, когда поражение не полностью искоренено, за иммуноредактированием следуют фазы равновесия и, в конечном итоге, фазы ускользания от иммунного ответа, когда оставшиеся клетки способны уклоняться от обнаружения иммунной системой.

Кстати, у пациентов с синдромом Линча нестабильность кодирующих и некодирующих микросателлитов дает надежную сигнатуру неоантигенов, специфичных для опухоли/ткани, на которые могут быть нацелены предварительно разработанные библиотеки вакцин. Сейчас ранняя фаза клинических испытаний с использованием пептидов, идентифицированных как иммуногенные.

Вставка.

Опухолевые почки (Tumor budding)

Значительное количество опухолей ведет себя агрессивно, несмотря на то, что они относятся к категории низкого риска на основании их стадии TNM. Таким образом, необходим поиск дополнительных прогностических факторов при оценке колоректальной карциномы. Из изученных на сегодняшний день гистопатологических факторов наиболее многообещающими являются экстрамуральная венозная инвазия, характер наступающего фронта (выталкивающий или инфильтративный), воспалительный инфильтрат, микросателлитная нестабильность и почкование опухоли — наличие небольших дискретных скоплений опухолевых клеток в инвазивном краю.

Опухолевые почки, определяемые как наличие одиночных опухолевых клеток или небольших скоплений до пяти опухолевых клеток на перитуморальном инвазивном фронте (перитуморальные почки) или внутри основного тела опухоли (внутриопухолевые почки), представляют собой гистоморфологический коррелят раковых клеток, подвергшихся ЕМТ.
Почкующиеся гнезда часто обнаруживаются рядом с областями инвазии лимфоваскулярного пространства, причем ряд «зачатков» на инвазивном крае опухоли фактически расположен в небольших лимфатических пространствах. Наличие почкования также связано с повышенным риском отдаленных метастазов. При подслизисто-инвазивной колоректальной карциноме высокая степень злокачественности опухоли, лимфоваскулярная инвазия и почкование опухоли являются тремя факторами, независимо связанными с метастазами в лимфатические узлы.
У пациентов без какого-либо из этих трех признаков была исключительно низкая частота метастазов в лимфатические узлы (1%); при наличии одного фактора риска частота узловых метастазов существенно увеличивалась до 21%, а при наличии двух или трех факторов риск составлял 36%.

Что касается категорий CRCSC, клетки ТБ показали профиль экспрессии генов, соответствующий «мезенхимальному фенотипу» (CMS4), также клетки в основной опухоли чаще всего имели связь с фенотипом CMS2 — большее количество опухолевых зачатков было обнаружено в опухолях CMS4, чем в опухолях CMS2 и CMS3 — и мутациями KRAS. ТБ-клетки у пациентов с CRC также демонстрируют повышенную экспрессию ZEB1 и сопутствующее снижение miR-200b и miR-200c, что подтверждает связь между членами семейства miR-200 и ЕМТ.

Поскольку у пациентов с колоректальной карциномой II стадии исходы сильно различаются, почкование опухоли может быть особенно полезным для выявления подгрупп высокого риска в этой популяции. Наличие почкования опухоли предсказывает плохой ответ на анти-EGFR-терапию у пациентов с метастатической колоректальной карциномой.

Сильное почкование опухоли тесно связано с опухолями, возникающими из опухолей с мутацией гена APC в отличие от микросателлитной нестабильности. В спорадических микросателлитных стабильных и низкочастотных микросателлитных нестабильных опухолях частота отпочковывания опухоли составляла примерно 50%, причем почкование опухоли практически отсутствует при спорадической высокочастотной микросателлитной нестабильной карциноме, что может, по крайней мере частично, объяснить относительно лучший прогноз.

Белки, участвующие в деградации внеклеточного матрикса, такие как MMP-9 и катепсин B, сверхэкспрессируются в опухолевых почках; экспрессируется также белок клеточной локомоции ламинин 5γ2. Другие белки клеточной адгезии, такие как EpCAM (Epithelial cell adhesion molecule), вовлечены в процесс почкования с потерей мембранной экспрессии; EpCAM активируется путем протеолиза, что приводит к высвобождению EpICD в цитоплазму, которая становится частью транскрипционного комплекса ß-catenin и LEF. Он обладает онкогенным потенциалом благодаря своей способности активировать c-myc, e-fabp и циклины A и E.

Молекула адгезии нейрональных клеток L1 также была идентифицирована как ген-мишень β-катенина и преимущественно экспрессируется в опухолевых зачатках, где она совместно регулируется с ADAM10, металлопротеазой, участвующей в отщеплении внеклеточного домена L1s; L1 индуцирует передачу сигналов NF-κB в клетках колоректального рака, при этом NF-κB участвует в EMT.

Маркер стволовости CD133 преимущественно экспрессируется на переднем фронте инвазивной опухоли, но не внутри самих опухолевых зачатков. Вообще, экспрессия CD133, CD44 и CD90 является редким событием в опухолевых зачатках, что свидетельствует о том, что опухолевые клетки в зачатках подвергаются дифференцировке в мезенхимальный фенотип.
Что же касается экспрессии Lgr5, то обнаружено, что небольшое подмножество зачатков является положительным для этого предполагаемого продуцента стволовых клеток, но в отдаленных метастазах была обнаружена в 6-11,5 раз более высокая степень экспрессии.

В целом считается, что опухолевые клетки, происходящие из ЕМТ, являются гипопролиферативными. В самом деле, опухолевые зачатки демонстрируют цитоплазматическую экспрессию p16. В нормальных условиях ядерный p16 является прямым ингибитором циклина D1, останавливая клеточный цикл, однако считается, что расположенный в цитоплазме р16 связывается с CDK4, блокируя его транспорт в ядро. CDK4 необходим для активации циклина D1, следовательно, в отсутствие CDK4 циклин D1 образует неактивный комплекс с CDK2, что объясняет явно парадоксальную ко-активацию p16 и циклина D1.
В дополнение к их гипопролиферативному состоянию опухолевые зачатки обладают антиапоптотическим действием благодаря относительному отсутствию их реактивности в отношении каспазы 3, что позволяет предположить, что опухолевые зачатки способны противостоять аноикису.

Ген-супрессор опухоли RKIP был связан с EMT на нескольких уровнях, например, как ингибитор сигнального каскада Ras-Raf-MEK-ERK на уровне Raf. Кроме того, RKIP модулирует другие сигнальные пути, включая NFκB-Snail. Отмечена дифференциальную экспрессию RKIP в зонах колоректального рака с постепенной потерей экспрессии по направлению к фронту опухоли.

Нейротрофический тирозинкиназный рецептор TrkB был связан с EMT посредством RAS/MAPK-зависимой передачи сигналов Twist-Snail, и было продемонстрировано, что он является мощным и специфическим супрессором аноикиса, что подтверждается его сверхэкспрессией в опухолевых зачатках. Кроме того, колоректальный рак с мутациями KRAS также сверхэкспрессирует TrkB, что согласуется с известной зависимостью передачи сигналов MAPK от TrkB-индуцированной EMT.
Хемокин CXCL12 связывается со своим рецептором CXCR4, активируя последующие внутриклеточные пути, участвующие в хемотаксисе, выживании клеток и транскрипции генов. Поскольку CXCR4 экспрессируется в клетках многих органов, включая лимфатические узлы, легкие и печень, эпителиальные опухолевые клетки могут использовать принцип самонаведения для направления метастазов CXCL12-положительных опухолевых клеток в CXCR4-положительные органы. CXCL12 также может стимулировать образование капиллярных структур. Было обнаружено, что экспрессия CXCL12 в опухолевых зачатках коррелирует с метастазами в печень и является независимым прогностическим маркером.

Сигналы, происходящие от окружающих мезенхимальных клеток в микроокружении опухоли, могут играть важную роль в фиксации пропочковавшегося фенотипа. Так TWIST1, известный активатор ЕМТ, экспрессируется в опухолевых стромальных клетках; эти клетки демонстрируюи те же неопластические аберрации, что и сама опухоль.

Рак поджелудочной железы (PDAC)

Рак поджелудочной железы (РПЖ) — злокачественное новообразование, исходящее из эпителия железистой ткани или протоков поджелудочной железы. Обычно опухоль поражает головку железы (50-60 % случаев), тело (10 %), хвост (5-8 % случаев). Также наблюдается полное поражение поджелудочной железы — 20-35 % случаев. Для РПЖ с начала появления клинических симптомов характерно быстрое и агрессивное течение. Сами симптомы часто не специфичны и не выражены, поэтому на момент постановки диагноза менее 20% злокачественных опухолей поджелудочной железы являются операбельными.
Если опухоль поражает головку железы, то для дифференциации появляющейся желтухи используют синдром Курвуазье: при пальпации правого верхнего квадранта живота обнаруживается желчный пузырь, увеличенный вследствие давления желчи.

Рак поражает преимущественно людей пожилого возраста, одинаково часто мужчин и женщин. Факторами риска рака поджелудочной железы являются употр***ение спиртных напитков, курение (считают, что до 25—33% случаев рака ПЖ связано с курением), обилие жирной и острой пищи, избыточное употр***ение в пищу, особенно в жареном и копченом виде, животных жиров и мясных продуктов, которые содержат канцерогены (тетрациклические амины и полициклические ароматические гидрокарбоны), сахарный диабет и цирроз печени. К предраковым заболеваниям относятся аденома и киста поджелудочной железы, а также хронический панкреатит.

При хроническом панкреатите (ХП) наблюдается значительная извитость и расширение протоков с ретенционными кистами. Значительная структурная перестройка протоковой системы ПЖ у больных ХП наблюдалась в 87,5 % случаев, в 17,5 % случаев картина дополнялась явлениями ацинарно-протоковой метаплазии с трансформацией ацинарных клеток в протоковые и формированием мелких дуктулоподобных структур, так называемых тубулярных комплексов.
В дальнейшем это приводит к образованию белковых пробок и панкреатический секрет инфильтрирует окружающую ткань с формированием отека железы, за которым следует интрапанкреатическая активация пищеварительных ферментов с угрозой панкреонекроза. В 87,5 % случаев ХП паренхима ПЖ, таким образом, представляла собой небольшие атрофичные ацинусы, окруженные плотными фиброзными муфтами, с увеличенным количеством зияющих протоков разного диаметра.

В протоковой аденокарциноме к этому присоединяются клеточный атипизм прежде всего клеток мелких интеркалированных протоков, а также тканевой атипизм с высокой степенью извитости мелких протоков, часто тупиковых (см. ниже). Пациенты с хроническим панкреатитом более 5 лет имеют более чем 14-кратный риск развития рака поджелудочной железы по сравнению с общей популяцией.

Значительным прогрессом в диагностике рака поджелудочной железы на ранней стадии является эндосонография (эндоскопический ультразвук). В отличие от обычного УЗИ, для эндосонографии используется гибкий эндоскоп с видеокамерой и ультразвуковым датчиком, который можно ввести в кишку непосредственно к исследуемому образованию. При раке поджелудочной железы эндоскопический ультразвук позволяет установить диагноз в 90—95% случаев на самой ранней стадии. ТИАБ ( тонкоигольная аспирационная биопсия) позволяет выявить опухолевые клетки лишь у 80 % больных РПЖ.

Предложено применение в качестве скрининг‑теста РПЖ определение уровня опухолевых маркеров (ОМ). Достаточно информативным и хорошо изученным является ОМ СА 19‑9, уровень которого при РПЖ, как правило, превышает 100 Е/мл, тогда как при ХП такой уровень наблюдается крайне редко. Но его уровень бывает нормальным на ранних стадиях РПЖ, так как СА 19‑9 и многие другие ОМ – белки эктодермального происхождения, образующиеся у людей, эритроциты которых содержат Lewis‑антиген.
Повышение уровня СЕА (канцерэмбрионального антигена) при РПЖ чаще всего свидетельствует о метастатическом поражении печени. Пациенты, у которых уровень СЕА больше 15 нг/мл, имеют достоверно меньшую выживаемость.

Опухоль представляет собой плотный бугристый узел без чётких границ, на разрезе — белый или светло-жёлтый. Крупные опухоли, как правило, обнаруживаются в хвосте железы, в левом подреберье и при пальпации ошибочно принимаются за увеличенную селезенку. У одной четверти больных присутствуют, кроме основного очага, участки с карциномой in situ. Таким образом, возможно полифокальное возникновение очагов озлокачествления.

Всего насчитывают 5 гистологических форм РПЖ, но наиболее распространена аденокарцинома, наблюдающаяся в 80 % случаев рака поджелудочной железы. Чаще всего она исходит из эпителия выводных протоков. Вокруг опухоли желези*стые элементы подвергаются резкой атрофии, выводные прото*ки расширены, а окружающая их ткань склерозирована.

Выявлены три основных предшественника инвазивной аденокарциномы поджелу дочной железы : интраэпителиальная неоплазия поджелудочной железы (PanIN), IPMN (Intraduktal Papillär Muzinöse Neoplasien) и муцинозно-кистозное новообразование (MCN). PanIN является наиболее распространенным типом предшественников опухоли, возникающих из эпителиальных клеток протоков. Предполагается, что эти поражения проходят путь прогрессирования от интраэпителиальной протоковой гиперплазии (PanIN-1) через умеренную дисплазию (PanIN-2) до дисплазии высокой степени (карцинома in situ) и инвазивной карциномы .
По мере увеличения протоковой атипии увеличивается частота генетических изменений; в зрелой опухоли их в среднем около 60.
Хотя IPMN и MCN ответственны только за меньшую часть случаев рака поджелудочной железы (менее 15%), они дают возможность идентифицировать предраковые поражения поджелудочной железы, особенно с увеличением использования неинвазивных процедур визуализации брюшной полости высокого разрешения .

При спорадическом раке в среднем считают 11-12 лет от исходного события, начавшего канцерогенез поджелудочной железы, до развития ракового родительского клона и еще 6,8 года до развития метастатических субклонов в первичном раке, при этом пациенты умирают в среднем 2,7 года спустя. Пациент с первичной опухолью диаметром 1 см имеет вероятность возникновения метастазов на момент постановки диагноза 28%; когда основной размер увеличивается до 2 и 3 см, риск скрытых метастазов возрастает до 73 и 94% соответственно. Средний размер опухоли на момент обнаружения — 5 см. Средняя выживаемость— 16 нед от момента установления диагноза; 1 год живут 17% больных, 5 лет — 1%. Более 70% пациентов не реагируют на текущую терапию и, что еще хуже, неудача химиотерапии первой линии приводит к ускорению роста опухоли, способствуя резистентносим и метастазам.
Считается, что протоковый РПЖ, наиболее частый подтип, станет к 2030 году второй связанной с раком причиной смерти после рака легких . Высокая смертность из-за раннего распространения и устойчивости к радио- и химиотерапии. Три дополнительных фактора - обильные реакции стромы, преимущественное распространение по интрапанкреатическим нервам и выраженное иммунное отклонение.

Особенностью РПЖ является выраженный склероз как самой ткани опухоли еще на стадии рак in situ, так и вокруг опухоли, образуя как бы защитный вал. Это обьясняется тем, что на стадии тканевого атипизма вновь образующиеся атипичные протоки (см. ниже) часто тупиковые и агрессивный поджелудочный сок не находя выхода начинает переваривать окружающую ткань железы.

В отличие от большинства опухолей, клетки РПЖ могут образовывать только небольшие островки в обширной строме опухоли. Основными клеточными компонентами являются ассоциированные с раком фибробласты (CAF), преимущественно происходящие из звездчатых клеток поджелудочной железы (PSC) и воспалительных клеток. В склерозированной ткани мало кровеносных сосудов, в результате чего опухолевые клетки находятся в состоянии постоянной гипоксии и выживают наиболее агрессивные субклоны. А изоляция опухолевых клеток задерживает клинические проявления.

Продолжим.

Пищеварительные ферменты продуцируются клетками серозного ацинуса в большей экзокринной части поджелудочной железы. Каждый ацинус поджелудочной железы состоит из нескольких серозных клеток, окружающих очень маленький просвет. Ацинарные клетки поляризованы, с округлыми базальными ядрами и апикальными многочисленными гранулами зимогена, типичными для секретирующих белок клеток. Ацинусы окружены лишь небольшим количеством соединительной ткани с фибробластами.

Каждый ацинус дренируется коротким интеркалированным протоком с одинарным плоским эпителием. Клетки этих небольших протоков простираются в просвет ацинуса в виде небольших бледно-окрашенных центроацинарных клеток , уникальных для поджелудочной железы и выделяют большой объем жидкости, богатой HCO3 (бикарбонат-ионы), которая которая увлажняет, очищает и подщелачивает ферментативную секрецию ацинусов.
Эти пищеварительные ферменты включают в себя несколько протеаз, альфа-амилазы, липазы и нуклеазы ( ДНКазы и РНКазы ). Протеазы секретируются как неактивные зимогены ( трипсиноген, химотрипсиноген, проэластазу, калликреиноген и прокарбоксипептидазы). Так, ингибитор трипсина совместно упаковывается в секреторные гранулы с трипсиногеном, который расщепляется и активируется энтеропептидазами в двенадцатиперстной кишке, генерируя трипсин, который активирует другие протеазы в каскаде.

Интеркалированные протоки сливаются с внутрилобулярными протоками и более крупными межлобулярными протоками , которые имеют все более столбчатый эпителий, прежде чем присоединиться к основному протоку поджелудочной железы, который проходит по длине железы.
Все протоковые клетки имеют базовый уровень активации SOX9 генов, препятстующий превращению этих клеток в ацинарные и эндокринные клетки. Также для SOX9 была показана его связь с процессом регенерации ПЖ при повреждениях. Регенерационный потенциал во взрослом органе обычно связан с Ptf1a+ ацинарными клетками, в которых при повреждении ПЖ происходит факультативная реактивация мультипотентных факторов SOX9 и Hnf1β, в результате чего происходит ацинарно-протоковый переход (АПМ — ацинарно-протоковая метаплазия - см. выше).

Одной из основных проблем, стоящих перед этим заболеванием, является гетерогенность, наблюдаемая среди пациентов в отношении симптомов, клинической эволюции, предрасположенности к раннему метастазированию и чувствительности к лечению. Гетерогенность может возникать на разных этапах эволюции опухоли, начиная с первых генетических мутаций, которые привели к возникновению опухоли, ее взаимодействия с микроокружением и в результате давления отбора и клональной экспансии. Тем не менее, были охарактеризованы два клинических подтипа PDAC: базальный (сквамозный), с худшим прогнозом и классический. Базальный подтип частично - но не полностью - совпадает с типом плоских клеток и с EMT; он, как правило, более устойчив к различным химиотерапевтическим средствам и особенно к схеме лечения, называемой FOLFIRINOX (фолиевая кислота, 5-фторурацил (5-FU), иринотекан и оксалиплатин).

Эти фенотипы PDAC определяются различными эпигенетическими ландшафтами, в частности паттернами метилирования ДНК, которые трансдуцируются на уровне транскрипции и изменяют взаимодействие между опухолью и ее стромой. Так, ключевыми игроками в гетерогенности PDAC являются супер-энхансеры; комплекс SWI / SNF ремоделирования нуклеосом может регулировать эти супер-энхансеры, и, что интересно, генетические изменения у членов этого комплекса часты среди опухолей PDAC. Когда комплекс SWI / SNF не способен правильно собираться, он не может противостоять поликомбо-репрессивному комплексу, локализованному в промоторах и типичных энхансерах генов дифференцировки, и это нарушение равновесия способствует онкогенезу.
Поскольку природа подтипов PDAC не является генетической, можно было бы преобразовать оба подтипа просто путем инактивации MET в базальных или GATA6 в классических выборках, что в опухолях часто и происходит. В запущенных случаях между этими двумя крайними формами опухолевого фенотипа имеется континиум промежуточных состояний.

Согласно современной концепции развития ПАПЖ (протоковой аденокарциномы ПЖ), клетками-родоначальниками ее классического подтипа являются ацинарные клетки. Ключевым инициирующим событием является АПМ. Этот процесс активируется при остром панкреатите и непосредственно связан с регенерацией ПЖ. В норме это заканчивается редифференциацией «протоковых» клеток в ацинарные, однако при появлении дополнительных факторов могут развиться ПанИН-I, II, III и в конечном итоге инвазивная аденокарцинома.
РПЖ происходит в основном из ацинарных клеток, чувствительных к мутантному KRAS, но хотя при РПЖ эти клетки претерпевают изменения, больше дистрофические, но так как РПЖ обычно является следствием многократно повторяющего воспаления (явного или скрытого), то ацинарные клетки при этом метаплазируют скорее в подобие центроацинарных клеток, образуя как бы разветвленный воротник вокруг ацинуса. Со временем вследствие накапливающихся мутаций связи между клетками в этом воротнике слабеют и он разрывается, образуя клеточные обрывки. Эти обрывки и дают начало раку, большая их часть попадает под власть генов-предшественников и далее дают начало классическому подтипу, меньшая часть превращается в псевдомезенхимальные клетки и дает начало сквамозному (плоскоклеточному) подтипу (см. выше).

Таким образом в результате хронического воспаления центроацинарные клетки образуют полиповидные разрастания со всем спектром PANIN, но агрессивный рак образуется, когда эти полипы разрываются с образованием фрагментов разной величины. Более крупные фрагменты образуют трубчаые структуры, более мелкие - рыхлые пласты плоских клеток. Метастазируют и те, и другие, только судьбв метастазов разная.

Блуждающие клетки классического трубчатого подтипа образуют (простите за тавтологию) классические метастазы, напоминающие исходную структуру опухоли, только клетки сцеплены часто крепче, что впрочем не мешает им интенсивно размножаться. Более стойкие псевдомезенхимальные клетки плоскоклеточного подтипа могут долго блуждать, постепенно дичая и превращаясь в настоящих лангольеров и образуя скопления разных размеров по всему телу (их число может достигать сотек и даже тысяч).
Зрелые клетки протоков и ацинусов благодаря стройной системе генов дифференцировки и их защитников, в том числе эпигеномных, наскоком не возьмешь. В протоках могут образовываться сравнительно редко метастазирующие IPMN и MCN (см. выше), а клеткам ацинусов, когда им плохо, есть во что превращаться; первичный ацинарный рак наблюдается очень редко.

Продолжим.

Согласно новой классификации ПАК (протоковая аденокарцинома) ПЖ выделяются четыре главных молекулярных подтипа: сквамозный (квазимезенхимальный), панкреатический классический (из клеток-предшественников), иммуногенный и аберрантно-дифференцированный экзокрино-эндокриноподобный (ADEX).

Сквамозный подтип запускается ЕМТ-программой и характеризуется высокой экспрессией мезенхимальных маркеров и наихудшим прогнозом. Гистологически он включает железисто-плоскоклеточный рак ПЖ. Сквамозные опухоли богаты мутациями генов семейства TP53, отражающими активацию TP63ΔN и его транскрипционную сеть. Ген TP63ΔN стимулирует дифференцировку клеток плоского эпителия в противовес железистой дифференцировке эпителия протоков ПЖ.
Гиперметилирование генов, ответственных за апоптоз (PDX1, GATA6 и HNF1B), способствует развитию дедифференцированного и мезенхимального характера этого подтипа. Множество других фенотипических характеристик патогномоничны для сквамозного подтипа ПАК ПЖ: частые мутации гена KDM6A, ответственного за перестройку хроматина, сигнальный путь TGF-β, активацию гена MYC и т.д. Клеточные линии сквамозного подтипа более чувствительны к воздействию гемцитабина.

Панкреатический классический (из клеток-предшественников) подтип характеризуется наиболее эпителиальным характером ПАК ПЖ с высоким уровнем экспрессии эпителиальных маркеров, особенно CDH1/E-cadherin. Данный подтип по молекуляр -ному фенотипу подобен KRAS-зависимым клеточным линиям ПАК ПЖ. Также присуща высокая экспрессия генов, способствующих развитию ПЖ (FOXA2/3, PDX2, MNX1 и GATA6); например, PDX2 индуцирует начальную дифференцировку эпителия поджелудочной железы. В отличие от сквамозного, этот подтип происходит из клеточных линий, чувствительных к ингибитору EGFR – эрлотинибу. Любопытна взаимосвязь классического подтипа ПАК ПЖ с развитием “диабета молодых” (MODY).

В подтипе c аберрантной эндокринной-экзокринной дифференцировкой (ADEX) нарушена регуляция генов, играющих роль в ацинарной и эндокринной дифференцировке, которая носит в норме взаимно исключающий характер, также в процессах регенерации и при панкреатите. Часть этих генов связана с активацией KRAS. ПАК ПЖ подтипа ADEX гистологически связан с ацинарно-клеточным раком.

Иммуногенный подтип ПАК ПЖ отличается различными иммуно-ассоциированными транскрипционными программами. Эти программы связаны с сигнальными путями и рецепторами В- и Т-клеток, представлением антигена и приобретенной иммунной супрессией через ключевые моменты соответствующих путей – CTLA4 и PD1. Кроме того, иммуногенный подтип ПАК ПЖ демонстрирует существенное увеличение в инфильтрате В- и Т-клеток. Гистологически ПАК ПЖ этого подтипа проявляются в виде муцинозных некистозных (коллоидных) опухолей.
Отметим,что в целом ПАК ПЖ является "иммунно-холодной" (см.выше), что обьясняется как выраженными иммунносупрессивными свойствами опухолевых клеток (в тесном стромальном ложе особо не навоюешь), так и трудностями доставки иммунных клеток к опухоли. Вот и приходится выделять отдельныq подтип, где это затруднение как то устранено.
ПАК ПЖ в целом не чувствительна к новым классам ингибиторов анти-i-PD1 иммуномодуляторов импа пембролизумаб (почему - см.выше). Однако ПАК ПЖ иммуногенного подтипа могут быть чувствительными к препаратам этой группы либо сами по себе, либо в сочетании с другими химиотерапевтическими средствами.

Молекулярные механизмы канцерогенеза РПЖ

Молекулярные изменения, которые накапливаются во время канцерогенеза поджелудочной железы, можно классифицировать на ранние (укорочение теломер и активирующие мутации в KRas в PanIN-1), промежуточные (инактивирующие мутации или эпигенетическое молчание CDKN2A в PanIN-2) и поздние (инактивирующие мутации р53 и SMAD4 в PanIN-3) события. Во время формирования PanIN могут также происходить мутации в других генах, впрочем наиболее значимо накопление мутаций, а не появление их в определенном порядке.
Наиболее распространенной является мутация в онкогене K-ras (встречается в 90% случаев). Приобретение онкогенной мутации KRas в ацинарных клетках поджелудочной железы приводит к их трансдифференцировке в протоковидные клетки.

Онкогенные KRas могут также модулировать митохондриальный метаболизм и выработку АФК посредством регуляции рецептора трансферрина (TfR1), который высоко экспрессируется в ракe поджелудочной железы. Кроме того, КRas могут вызвать подавление дыхательной цепи комплекса I и III, приводя к митохондриальной дисфункции (что-то напоминает).

Ген Р16/CDKN2A при РПЖ инактивируется наиболее часто (в 95% наблюдений). Белок р16 играет критическую роль: его инактивация приводит к утрате контроля над клеточным циклом, так как продукт гена p16 INK4а ингибирует взаимодействие циклина D с циклин -зависимой киназой 4 (CDK4). В спорадических опухолях p16 иногда инактивируется гомозиготными делециями и внутригенными мутациями, а в остальном ген INK4a выключается путем метилирования промотора.

Ген-супрессор опухолей DPC4 расположен на хромосоме 18q21 и кодирует ядерный фактор транскрипции Smad 4 - важный элемент TGF-ß сигнального пути. При раке поджелудочной железы DPC4 был инактивирован в 55% наблюдений, а при других злокачественных опухолях инактивация этого гена происходит очень редко.

Канонический каскад передачи сигналов Smad инициируется фосфорилированием рецептор-регулируемых факторов транскрипции Smad (R-Smads) Smad2 и/или Smad3 активированным ALK5 (Anaplastic Lymphoma Kinase). Это позволяет связывать R-Smad с Smad4 и транслокацию комплекса в ядро, где он может привлекать транскрипционные коактиваторы или корепрессоры к Smad-связывающим элементам (SBE) в промоторах генов-мишеней TGF-β. Отметим, что потеря функции SMAD4 почти всегда происходила в связи с генетической инактивацией TP53 , но не наоборот, указывая на то, что изменения SMAD4 были связаны с генетическими изменениями TP53 .
Эта взаимосвязь также предполагает, что инактивация SMAD4 происходит позже, чем инактивация TP53. Трансформирующий фактор роста (TGF -β) действует как супрессор опухоли во время инициации рака, но как промотор опухоли во время прогрессирования опухоли. Рост опухолевых клеток TGF-β способен ингибировать путем тормозного взаимодействия с циклином D1.

При инвазивной карциноме гиперактивирован сигнальный путь Hedgehog; эта активация может быть зависимой от лиганда Hedgehog (при РПЖ) или из-за мутации Patched (при базально-клеточном раке кожи). Ингибирование этого пути препаратом циклопамином останавливает рост опухоли в эксперименте.

Продолжим.

Ген р53. При раке поджелудочной железы инактивация этого гена-супрессора опухолей определяется в 50-70% наблюдений. р53 — это ядерный ДНК-связывающий белок, который влияет на старение клетки и контролирует клеточный цикл, запускает процесс клеточной гибели (апоптоз). Мутации в гене TP53 отменяют его функцию, приводя к генетической нестабильности и прогрессированию опухоли. р53 ингибирует клеточный цикл путем прямой инактивации CDK4 и косвенной инактивации p21, то есть функционирует на переходе G1 / S, блокируя вход в S-фазу, вызванный повреждением ДНК. Функции p53 также поддерживают геномную стабильность.
Потеря p53 связана с анеуплоидией, выдающейся особенностью карциномы поджелудочной железы; вообще на сегодняшний день большинство генов, которые считаются супрессорами метастазирования, демонстрируют признаки гаплоиндуцированности. Инактивация TP53 при SMAD4 дикого типа сильно обогащена нулевыми мутациями (нонсенс, делеция или сдвиг рамки), а при сопутствующей потере SMAD4 - миссенс-мутациями. При этом потеря SMAD4 частично устраняет остаточные цитостатические или апоптотические функции миссенс-мутантных белков TP53

Специфические ингибиторы COX2 (СОХ — группа ферментов, участвующие в синтезе простаноидов, таких как простагландины, простациклины и тромбоксаны) могут предотвращать канцерогенез и вызывать апоптоз опухолевых клеток. Также путь липооксигеназы (LOX) превращает арахидоновую кислоту в мощные сигнальные медиаторы, такие как лейкотриен B4 (LTB4), способствующий развитию и прогрессированию рака человека. Сверхэкспрессия рецепторов LOX и LTB4 при раке поджелудочной железы человека образует аутокринную петлю, которая стимулирует пролиферацию клеток.

Активированные гены подтипа предшественников поджелудочной железы в основном участвуют в развитии поджелудочной железы (например, GATA6, BMP2, PDX1 и SHH) и передаче сигналов Ras (например, KITLG и RASA3). Плоскоклеточный (сквамозный) подтип демонстрирует обогащение путей с сильным онкогенным потенциалом (например, PI3K-AKT, Hippo и WNT), способствующим EMT (например, передача сигналов TGFβ) и дерегулирование генов, участвующих в пролиферации, дифференцировке и апоптозе клеток (например, YAP1, CD44 , MYC и E2F7). Отметим, что устранение Kras приводит к переключению в сторону плоскоклеточного подтипа.
Впрочем подтипы опухолей лучше определяются специфическими эпигенетическими, транскрипционными и стромальными ландшафтами, чем генными мутациями (см. выше). А если эпигеном является основным фактором, ответственным за фенотипы PDAC, главное заключается в том, что это обратимое явление, а генетические мутации - нет.

К эпигенетическим регуляторам, обнаруженным в PDAC, относятся H3K4-метилтрансферазы MLL2 и SETD3 и H3K-ацетилтрансфераза KAT2A, которые активируют транскрипцию. Другим регулятором, сверхэкспрессированным во всех образцах PDAC, является энхансер Zeste Homolog 2 (EZH2). Этот фермент является функциональным компонентом субъединицы 2-го репрессивного комплекса ремоделяции хроматина (PRC2) и катализирует триметилирование H3K27, в результате чего хроматин плотнее окутывает ДНК и мешает транскрипции.

Поликомб-репрессированные комплексы подавляют гены-супрессоры опухолей и гены пути Hedgehog (см. выше). Первый в своем классе пероральный селективный ингибитор EZH2, таземетостат показал благоприятные результаты у пациентов с рефрактерной В-клеточной неходжкинской лимфомой и запущенными солидными опухолями. NUPR1 является белком, который сверхэкспрессируется во время острого панкреатита, и участвует в ремоделировании хроматина посредством его взаимодействия с белками группы поликомб. Спиральные пептиды, предназначенные для нацеливания на NUPR1, оказывают кратковременный лечебный эффект.

Метилирование ДНК таким образом является эпигенетической меткой, которая вызывает молчание генов, удерживая ДНК в транскрипционно спокойном состоянии. Зебуларин, известный ингибитор метилирования ДНК, подталкивает стволовые клетки PDAC к более пролиферативному фенотипу с повышенной чувствительностью к современным химиотерапиям. Существует также подгруппа опухолей PDAC, которые были чувствительны к хорошо изученному децитабину.

Гистондеацетилаза 1 (HDAC1) является еще одним эпигенетическим модификатором, который сверхэкспрессируется в PDAC и может нарушать регуляцию паттерна ацетилирования гистона, что в целом активирует транскрипцию. В частности, более высокие уровни экспрессии HDAC 1, 7 или 8 связаны с худшей общей выживаемостью. Ингибирование HDAC может привести к активации генов-супрессоров опухоли.
Некодирующие РНК (нкРНК) транскрипты играют роль эпигенетических модификаторов, взаимодействуя с гистоновыми модифицирующими комплексами или с DNMT (DNA methyltransferase). Среди нкРНК лучше всего изучены микроРНК (миРНК), которые действуют как посттранскрипционные репрессоры, а в предраковых поражениях PDAC подавление miR-148, наряду с miR-217 и miR-375, является мета-сигнатурой PDAC. Различные стратегии доставки могут быть выполнены для восстановления уровней экспрессии miRNA. Одним из них является использование «нановекторов», которые состоят из липидных наночастиц. Они были успешно использованы для доставки miR-34a из транскрипционной сети p53 и кластера miR-143/145, который подавляет экспрессию KRAS2 в раковыклетках.

В целом, развитие эпигенетических лечебных препаратов сталкивается с несколькими проблемами, одной из наиболее важных из которых является отсутствие специфичности: все эпигенетические методы лечения влияют на общий геном. Кроме того, следует учитывать гетерогенность, поскольку маловероятно, что одно эпигенетическое лекарственное средство, отдельно или в сочетании с современными методами лечения, будет эффективным для всех опухолей.

Вставка

Генный профиль развития ПЖ

Морфологические изменения, которые происходят при дифференциации поджелудочной железы от энтодермы кишечника, зависят от последовательных изменений в экспрессии генов. Внеклеточные сигналы, обеспечиваемые тканевыми взаимодействиями между развивающейся энтодермой поджелудочной железы и соседними тканями, в конечном итоге влияют на фенотип клетки, изменяя экспрессию генов в ядре.

Самыми ранними генами, избирательно экспрессируемыми в препанкреатической энтодерме, являются два фактора транскрипции, фактор гомеодомена парахокс PDX1 и фактор транскрипции основной спирали-петля-спираль (bHLH) PTF1A. Экспрессия PDX1 впервые появляется в препанкреатической энтодерме более чем за 1 день до начального формирования дорсального зачатка поджелудочной железы, и ей непосредственно предшествует появление другого парахокс-фактора, MNX1 (также известного как HB9), который в передней энтодерме экспрессируется более широко, чем PDX1. Экспрессия как MNX1, так и PDX1 сохраняется в начальных зачатках поджелудочной железы, хотя экспрессия MNX1 быстро гасится, в то время как экспрессия PDX1 еще какое-то время продолжается. В зрелых β-клетках реактивируется экспрессия обоих факторов.

Есть несколько дополнительных факторов энтодермальной транскрипции как потенциальных внутренних регуляторов экспрессии PDX1. К ним относятся такие члены семейств факторов транскрипции как HNF1 и Foxa, Onecut1, парный гомеодоменный фактор PAX6, ну и сам PDX1. HNF1a и PAX6 экспрессируются недостаточно рано или широко, чтобы инициировать раннюю экспрессию PDX1 в эмбриональном кишечнике и зачатках поджелудочной железы, но паттерны экспрессии Onecut1, HNF1b, Foxa1 и Foxa2 предполагают, что они в совокупности могут играть эту роль.
PDX1 необходим для роста зачатков поджелудочной железы; делецмя гена, кодирующего PDX1 человека, была идентифицирована у людей с агенезом поджелудочной железы. Экспрессия PTF1A следует вскоре после PDX1 и хотя он первоначально был описан как экзокринно-специфический фактор транскрипции, фактически он играет важную роль в определении судьбы всех клеток поджелудочной железы.

Поджелудочная железа состоит из трех основных типов клеток: эндокринных клеток, ацинарных клеток и протоковых клеток. Их развитие строго контролируется регуляторной сетью факторов транскрипции, которые модулируют экспрессию генов. В эту сеть включены факторы транскрипции гомеобокса (PDX1, Pbx1, HB9), факторы транскрипции гомеопротеинов парного бокса (Pax4, Pax6), факторы транскрипции Forkhead Вох (Foxa1, Foxa2) и факторы транскрипции основной спирали-петли-спирали (bHLH) (ptf1a / p48, Mist1, нейрогенин3, NeuroD).

Факторы транскрипции bHLH особенно важны для событий развития и дифференцировки из-за комбинаторной природы этих белков. Факторы bHLH подразделяются на две основные группы - белки класса A, которые включают широко экспрессируемые белки E12 / E47 / HEB, и белки класса B, которые демонстрируют ограниченный тканью паттерн экспрессии.
В большинстве случаев предпочтительный комплекс bHLH представляет собой гетеродимер, состоящий из члена класса A и члена класса B. Эти гетеродимеры связываются с сайтами E-box, обнаруженными в промоторных и энхансерных областях генов-мишеней, чтобы регулировать их транскрипцию. Из класса В ген Neurogenin3 является нижестоящей мишенью передачи сигналов Notch и необходим для развития всех клонов эндокринных клеток поджелудочной железы. NeuroD , нижестоящий ген-мишень Neurogenin3, служит ключевым регулятором транскрипции гена инсулина в β-клетках.

Ptf1a предпочтительно собирается в тримерный комплекс транскрипции PTF1 с белком E и Rbpj (или Rbpjl). Регулятор транскрипции RBPJ, иначе известный как CSL ("CBF-1, супрессор Hairless, Lag-2"), представляет собой высококонсервативный ДНК-связывающий белок, который играет центральную роль в решении судьбы клеток метазоа. RBPJ обеспечивает каноническую передачу сигналов Notch. В развитии поджелудочной железы Ptf1a незаменим для контроля роста мультипотентных клеток-предшественников, а также для спецификации и поддержания ацинарных клеток.

Как только идентичность поджелудочной железы установлена, морфогенез ветвления в MPCs (мультипотентных стволовых клетках) ведет к разделению на верхушечные и клетки ствола, предшественники ацинарных и протоковых структур соответственно. Первоначально коэкспрессируясь, Nkx6-1 становится ограниченным стволом, а Ptf1a - концевыми клетками. Последние показывают экспрессию Myc (c-Myc), тогда как клетки ствола определяются активностями генов Hnf1b, Sox9, Hnf6 и Hes1. Кроме того, расширение и поддержание экзокринного компартмента дополнительно поддерживается ингибированием пути Hippo для репрессии специфичных для эндокринной системы генов TF, включая Pax6, Ngn3, Isl1 и Nkx6-1, а также Gcg и Ins1 / 2. Активные сигналы Hippo, кстати, противодействуют активности Yap, способствуя эндокринной судьбе.

В концевых клетках Ptf1α индуцирует Nr5a2, который имеет решающее значение для ацинарной идентичности, поскольку Nr5a2 напрямую регулирует Ptf1a в петле обратной связи, а также Gata4 и Rbpjl. Эндокринный компартмент появляется в нескольких отдельных клетках внутри ствола, которые активируют Ngn3, предположительно за счет латерального ингибирования генов экзокринной дифференциации, организованного путем Notch.

Zeb1, известный EMT-TF, экспрессируется на низких уровнях в эпителиальном компартменте развивающейся поджелудочной железы. В отличие от роли Snail и Slug во время расслоения эндокринных клеток островков Лангерганса, Zeb1 является критическим для спецификации в правильных соотношениях клонов клеток в эмбриональном периоде и для тканевого гомеостаза в поджелудочной железе взрослых.
Временные волны экспрессии TF инициируют созревание эндокринных клеток, чтобы гарантировать однонаправленную спецификацию уникальных типов клеток, включая Neurod1, Insm1 и Rfx6, потеря которых ставит под угрозу идентичность и функцию островковых клеток.

Идентичность ацинарных клеток поддерживается несколькими взаимодействующими ТФ, такими как Ptf1α (см. выше) и Mist1. Подавление этих TF приводит к приобретению характеристик клеток-предшественников и увеличению образования ADM и PanIN, что подчеркивает важность поддержания экспрессии этих факторов идентичности для предотвращения инициации опухоли.

MIST1 представляет собой мастер TF, принадлежащий к семейству В белков с основной конфигурацией (доменом) спираль-петля-спираль (bHLH). MIST1 экспрессируется в серозных экзокринных клетках, включая ацинарные клетки поджелудочной железы. Вне поджелудочной железы MIST1 экспрессируется в ацинарных клетках слезных, околоушных и поднижнечелюстных слюнных желез, главных клетках желудка, альвеолярных клетках лактирующих молочных желез и секретирующих клетках, выстилающих простату и семенные пузырьки.
В поджелудочной железе MIST1 локализуется в ядрах ацинарных клеток; не наблюдается его экспрессии в протоковых или центроацинарных клетках. MIST1 является мишенью транскрипционного фактора XBP1, который также играет физиологическую роль в ацинусах поджелудочной железы. Белок MIST1 может также образовывать гетеродимеры с другими факторами транскрипции bHLH, что типично для этих белков. Однако, в отличие от других белков bHLH, MIST1, по-видимому, преимущественно работает как гомодимер.

Экзокринные клетки с выпадением гена Mist1 имеют дефект митохондриальной локализации и движения кальция, что, вероятно, является основной причиной снижения базального и регулируемого экзоцитоза, проявляемого этими клетками. При этом репрессируется Atp2c2 (ген, кодирующего секреторный путь Ca 2+АТФаза 2 (SPCA2), который участвует в поступлении кальция из клеточного депо. MIST1 также нацелен на p21 pCIP / WAF, вызывая задержку роста ацинарных клеток, что позволяет предположить, что в отсутствие MIST1 фенотип зрелых ацинарных клеток более пластичен (см. рак желудка). Также может наблюдаться спонтанный панкреатит и большая чувствительность к разным повреждающим факторам.

MIST1 также снижает способность онкогенного Kras вызывать PanIN. В эксперименте при делеции гена MIST1 KrasG12D значительно ускоряет образование PanIN, и мыши становятся нежизнеспособными из-за почти полного отсутствия ацинарной ткани, замещенной протоковым эпителием. Эти аффекты отменяются принудительным выражением MIST1. Mist1 также активирует экспрессию p21 CIP1 / WAF1 посредством уникального пути Sp1.

Молекулярные механизмы канцерогенеза РПЖ (продолжение)

Многочисленные сигнальные пути через стимулированные рецепторы факторов роста передают свои последующие эффекты через факторы обмена гуанином RAS (RAS-GEFs), которые активируют белки семейства RAS, KRAS, HRAS и NRAS. Напротив, негативные регуляторные пути индуцируют белки-активаторы ГТФазы RAS (RAS-GAP), которые осла***ют передачу сигналов RAS. Онкогенные мутации KRAS - в кодонах 12, 13 и 61 - продуцируют конститутивно активные формы KRAS, устраняя необходимость в восходящих индуцирующих сигналах и делая белок нечувствительным к ингибированию. Активированный KRAS задействует множество эффекторных путей, в частности, киназу, активированную митогеном RAF (MAP-киназу), фосфоинозитид-3-киназу и пути RalGDS.
В дополнение к роли в инициации опухоли, похоже, что активация KRAS необходима для поддержания онкогенного роста установленного PDAC, поскольку нарушение активности KRAS - через интерференцию РНК, антисмысловую РНК или экспрессию доминантно-отрицательного KRASN17 - осла***ет онкогенность клеточных линий PDAC. Следовательно, активность KRAS, по-видимому, необходима на всех этапах канцерогенеза протоков поджелудочной железы, и, таким образом, активированный KRAS или его эффекторы, вероятно, будут подходящими мишенями для профилактики и лечения этого злокачественного новообразования.

Экспрессия онкогенного Kras в ацинарных клетках индуцирует трансдифференцировку в протоковые клетки во время ADM; этот процесс предшествует формированию повреждений PanIN и в конечном итоге вызывает PDAC. Инициация PDAC может также развиваться отдельно от ацинарных или протоковых клеток по PanIN-независимому механизму. Сходным образом экспрессия Kras G12D в сочетании с гаплонедостаточностью Smad4 ведет к последовательному прогрессированию поражений MCN в сторону отдельного класса PDAC.

Gata6 необходим для терминальной дифференцировки и гомеостаза ацинарных клеток и установления полярности. Установлено, что инактивация Gata6 вызывает массовую потерю ацинарных клеток и способствует развитию ADM в поджелудочной железе. GATA6, среди других генов, кодирующих TF, определяющих судьбу энтодермальных клеток, подавляется в плоскоклеточном подтипе PDAC посредством гиперметилирования промотора. В соответствии с этим, экспрессия GATA6 преимущественно выявлялась в хорошо дифференцированных опухолях низкой степени злокачественности.

Pdx1 часто подавляется гиперметилированием во время прогрессирования в сторону плоскоклеточного подтипа PDAC. С другой стороны, PDX1 является частью транскрипционной сети, определяющей судьбу клеток энтодермы в сторону поджелудочной железы, и его присутствие приводит к лучшему прогнозу для подтипа предшественников PDAC. В целом Pdx1 действует как контекстно-зависимый TF во время инициации и прогрессирования PDAC: он переключается с защиты идентичности ацинарных клеток во время раннего туморогенеза на онкоген после установления ADM.

Экспрессия Sox9 в поджелудочной железе взрослого человека ограничена цитокератин-положительными клетками протока, включая центроацинарные клетки. Во время образования опухоли было показано, что Sox9 индуцируется в ADM и PanIN и поддерживается в подтипе PDAC предшественника поджелудочной железы. Важно, что ADM и PanINs, происходящие из ацинарного компартмента, нуждаются в эктопической индукции Sox9. Совместная экспрессия онкогенного Kras и Sox9 дикого типа способствует индукции предшественников поражений из ацинарного компартмента. В целом ADM, зависит от комбинированной экспрессии Sox9 и Hnf6, поскольку сверхэкспрессия Hnf6 также запускает ADM.
Сверхэкспрессия SOX9 не влияет на частоту IPMN, но снижает образование PDAC, демонстрируя, что Sox9 является основной нижестоящей мишенью Arid1a и предотвращает прогрессирование опухоли, способствуя протоковой дифференцировке. В конце концов, Sox9 является критическим медиатором идентичности протоков или предшественников. Из-за его встраивания в множественные сигнальные пути и петли обратной связи в спецификации клеточного типа, его дерегулированная экспрессия в конечном итоге связана с ранним туморогенезом.

В поджелудочной железе взрослых экспрессия Notch мишени Hes1 ограничена центроацинарными и протоковыми клетками, при этом регуляция Hes1 с помощью активной передачи сигналов Notch наблюдалась во время формирования ADM и PanIN. Notch-индуцированный Hes1 контролирует рост недифференцированной популяции клеток-предшественников как во время эмбриогенеза, так и при онкогенезе, способствуя таким образом Kras-опосредованному инициированию и прогрессированию опухоли. В этом контексте активация Notch сенсибилизирует ацинарные клетки к мутантному Kras-индуцированному инициированию и прогрессированию ADM / PanIN.
Кстати, при потере Hes1 может произойти ускорение онкогенеза PDAC за счет образования опухоли по прямому пути от ADM к PDAC, который пропускает предраковые поражения PanIN (не помнящая родства).

Таким образом, формирование PDAC зависит от ранних предопухолевых событий, таких как ADM, который основан на подавлении TF, которые контролируют идентичность ацинарных клеток, включая Gata6, Mist1 и Ptf1α, и прироста TF, которые способствуют протоковой спецификации, включая Pdx1, Sox9 и Hes1. Клетки ADM также приобретают свойства, не похожие на протоки, за счет активации Pdx1, приобретая более сходные с ранними предшественниками характеристики.

Активация определенных нижестоящих медиаторов KRAS способна способствовать переходу к плоскоклеточному подтипу. Сверхэкспрессия Etv1 индуцирует все основные EMT-TF и молекулярные маркеры, связанные с мезенхимальным фенотипом (например, Vim, Mmp3 и Mmp9), тогда как нокдаун Etv1 снижает уровни Zeb1. Также повышение HAS2 способно подпитывать самоподдерживающуюся петлю обратной связи CD44 и ZEB1, которая включает дифференциальный сплайсинг CD44 с помощью ESRP1, дополнительно способствуя EMT.

MAZ действует ниже KRAS и способствует передаче сигналов CRAF-MAPK с участием PAK и подавлению AKT / PKB. Более того, повышающая регуляция MAPK или инактивация TP53 приводит к сверхэкспрессии KLF7, способствуя росту опухоли и метастазированию. Экспрессия KLF7 активирует IFN-стимулированные гены и стабилизирует целостность аппарата Гольджи и, таким образом, гликозилирование белков для усиления секреции факторов роста, способствующих развитию рака.
В сотрудничестве с Myc Yap1 поддерживает экспрессию метаболических генов, необходимых для пролиферации и выживания. При удалении Yap1 подмножество опухолевых клеток было способно восстанавливать уровни Myc, обеспечивая выживание клеток за счет индукции генов, кодирующих EMT-TFs Snail, Zeb2, Twist2 и фактор стволовости Sox2, тем самым компенсируя потерю Yap1.

При устранении KrasG12D были идентифицированы другие компенсаторные механизмы, включая индукцию репрессора транскрипции Gli2, нижестоящего медиатора пути SHH. При этом индукция GLI2 способствует переключению сигнатуры гена с панкреатического предшественника на плоскоклеточный подтип, что сопровождается снижением маркеров эпителиальной идентичности (E-кадгерин, ESRP1, GATA6 и SHH) и повышением экспрессии EMT / маркеры стволовости (ZEB1, VIM, CK14, SOX2 и CD44).