Новая теория рака. 2-ая редакция

[albert52]

Продолжим.

Распределение нуклеосом вдоль генома определяет доступность факторов транскрипции (ТФ) для конкретных последовательностей ДНК. Хотя большинство ТФ не могут получить доступ к закрытым структурам хроматина, новый класс ТФ, определенных как факторы-пионеры, может распознавать свою целевую последовательность ДНК даже внутри компактного хроматина. Однако пионерные факторы не имеют неограниченного доступа к хроматину; они проявляют характерные для клеточного типа паттерны связывания и исключены из структур хроматина более высокого порядка, таких как гетерохроматин.

Параллельно с факторами-первопроходцами архитектурные белки представляют собой другой класс белков, которые, несмотря на отсутствие внутренней транскрипционной активности, способны модулировать транскрипцию своих генов-мишеней, изменяя структуру хроматина в областях промотора и / или энхансера.

Архитектурные белки обеспечивают плотность нуклеосом для контроля транскрипции. Длина нуклеосомного повтора (NRL) - это параметр, который описывает важный аспект структуры хроматина: плотность нуклеосом. NRL определяется как среднее расстояние между двумя центрами нуклеосом. Хотя NRL различается в разных тканях, кажется, что каждый тип клеток имеет свою собственную сигнатуру NRL.
Линкер гистон H1 влияет на NRL, изменяя плотность нуклеосом и / или расстояние между нуклеосомами, таким образом мотивы для TF маскируются или выставляются, позволяя другим TF получить доступ к открытым регуляторным элементам для активации генов, связанных с раком.

Сами раковые клетки часто лишены сигналов терминальной дифференцировки, указывая тем самым, что специфичные для клонов клеточные программы подавляются. Плохо дифференцированные раковые клетки демонстрируют повышенную экспрессию факторов, связанных с плюрипотентностью. Наиболее хорошо изученными факторами плюрипотентности являются POU5F1 (гомеобокс 1 POU класса 5, также известный как OCT4), SOX2, KLF4 (фактор Крюппеля 4) и MYC; все четыре вместе, известные как OSKM, способны репрограммировать дифференцированные клетки в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК). При этом POU5F1, SOX2 и KLF4, но не MyC (OSK), имеют доступ к закрытым сайтам хроматина и могут действовать как пионерные факторы.

OSK-активность опосредуется узнаванием их мотивов-мишеней, которые представлены на поверхности нуклеосомы. Факторы OSK индуцируют H3K4me1 / 2 на целевых энхансерах и H3K4me2 / 3 в сайтах начала транскрипции (TSS). Однако репрограммирование энхансеров iPSC (induzierte pluripotente Stammzelle) требует связывания более чем одного из факторов OSKM, указывая тем самым, что они нуждаются в кооперативном действии, чтобы индуцировать стабильное открытие хроматина.

Пионерские факторы и архитектурные белки опосредуют открытую структуру хроматина в регуляторных элементах генов, которые важны во время эмбриогенеза. Если злокачественная трансформация также требует повторной экспрессии этих основных эмбриональных регуляторов, что отличает раковые клетки от эмбриональных клеток, что приводит к признакам рака?

Локальные гистоны подвергаются метилированию по различным остаткам лизина, что влияет на доступность нуклеосом для факторов транскрипции. Существуют три формы метилирования лизина: моно-, ди- и триметилирование. Метилированные формы гистона 3, лизина 4 (H3K4me1, me2, me3) коррелируют с активацией транскрипции. В частности, H3K4me3 тесно связан с активными промоторами генов, а H3K4me1 - с энхансерами генов, тогда как H3K4me2 присутствует как на промоторах, так и на энхансерах.

Различия между эмбриональными клетками и раковыми клетками могут заключаться в самой структуре хроматина: ESCs несут двухвалентные домены хроматина, которые содержат регуляторные элементы с активирующими (напр., H3K4me3) и репрессивными (напр., H3K27me3) модификациями гистонов. Раковые клетки обнаруживают трехкратное уменьшение бивалентных доменов гистонов с увеличением метилирования ДНК. Это метилирование, по-видимому, является сайт-специфичным. Примечательно, что гиперметилирование промоторных областей может стимулировать использование альтернативных промоторов, которые могут усиливать транскрипцию изоформ, связанных с раком.

Диметилирование активированного хроматина представляет собой мощный механизм репрессии генов. Фермент деметилирования гистонов, лизин-специфическая деметилаза 1 (LSD1), был идентифицирован как член транскрипционно-репрессивного комплекса, который блокирует например экспрессию нейрон-специфичных генов. Во время репрессии гена LSD1 рекрутируется репрессивным элементом 1 замалчивания транзакции (REST) ​​/ репрессивным комплексом coREST в целевой участок ДНК. Когда аминогруппа боковой цепи лизина становится моно- или диметилированной, LSD1 отменяет метилирование лизина посредством реакции окисления амина.

H3K4me3, с другой стороны, метаболизируется группой гистоновых деметилаз, которые содержат домен JmjC, который использует Fe (II) -содержащий белковый кофактор для удаления одной группы метилирования из H3K4me3. Образующийся H3K4me2 может быть далее диметилирован LSD1.

Было показано, что AR репрессирует определенные гены-мишени, в том числе сам себя, путем задействования LSD1-опосредованного диметилирования гистонов. Связанный с лигандом AR конгруирует с LSD1 на ARE-содержащем энхансерном элементе AR зависимого гена. Этот энхансер доставляет корепрессивный комплекс к промотору гена посредством образования петель ДНК. Таким образом активированная лигандом AR рекрутирует REST / coREST / LSD1-зависимый репрессивный комплекс на регулируемые AR энхансеры во время репрессии целевых генов.

Комплекс репрессии Polycomb 2 (PRC2), состоящий из основных субъединиц супрессора zeste 12 (SUZ12), развития эмбриональной эктодермы (EED) и EZH2, играет важную роль в поддержании идентичности эмбриональных стволовых клеток посредством эпигенетического молчания большой когорты онтогенетических регуляторов. EZH2 способствует репрессии транскрипции AR посредством катализа H3K27me3 и является маркером репрессии генов.

EZH2 также играет независимую от поликомб и метилирования роль в активации генов, одной из его мишеней является AR. EZH2 является одним из наиболее активированных генов при агрессивном РПЖ, и его экспрессия обратно коррелирует с клиническими исходами РПЖ.

Рецептор андрогенов (AR) является членом суперсемейства гормональных ядерных рецепторов. Несвязанный AR закреплен в цитоплазме с помощью белков теплового шока. После воздействия своего родственного лиганда андрогена AR, активируется, отделяется от белков теплового шока и перемещается в ядро, где связывается с хроматином в элементах андрогенного ответа (ARE), чтобы инициировать его транскрипционную программу. Эта гормонально-стимулированная передача сигналов AR важна для правильной дифференциации тканей и гомеостаза во время развития и функции простаты. Однако передача сигналов AR перехватывается в опухолях простаты, становясь конститутивной и превращаясь в двигатель постоянного прогрессирования рака.

AR наиболее известен как активатор транскрипции, а простатоспецифический антиген (PSA) (KLK3) является прототипом AR-индуцированного гена. AR задействует несколько коактиваторов и модификаторов хроматина, которые собраны в протранскрипционные комплексы. Эти комплексы способствуют привлечению РНК-полимеразы II к сайту начала транскрипции (TSS) генов-мишеней AR, которые определяются прямым связыванием AR с ARE на их регуляторных элементах.

Для рака простаты AR функционально напоминает MITF при меланоме - чем его больше, тем выраженее пролиферация, а инвазия тормозится. Здесь также можно использовать модель реостата, и есть кому в нем участвовать. Об этом поговорим попозже.

[albert52]

Продолжим.

Большинство ядерных рецепторов, включая AR, могут как репрессировать, так и активировать гены-мишени при помощи необходимых регуляторных кофакторов. Репрессия генов зависит от общих корепрессоров ядерных рецепторов, таких как корепрессор ядерного рецептора (NCoR) и его гомологичный медиатор подавления ретиноидов и тироидных рецепторов (SMRT).

NCoR и SMRT структурно похожи; оба взаимодействуют с ядерными рецепторами через C-концевые домены, в то время как их N-концевые домены рекрутируют гистоновые деацети -лазы либо посредством прямого связывания с гистондеацетилазой 3 (HDAC3), HDAC4 и HDAC5, либо косвенного взаимодействия с HDAC1 и HDAC2 через адаптерный белок Sin3. Незанятые HDACs являются ферментативно неактивными и требуют стимуляции белок-белковым взаимодействием с кофакторами.

И SMRT, и NCoR несут консервативную N-концевую последовательность, известную как активирующий домен деацетилата (DAD), который взаимодействует с HDAC, стабилизируя их ферментативно активную форму. Затем активированные HDAC удаляют нейтральные ацилы из аминогрупп лизиновых остатков гистонов 3 и 4, вызывая на них положительный заряд. Это увеличивает сцепление гистонов с отрицательно заряженной ДНК и, таким образом, способствует плотному сжатию хроматина, что ограничивает доступность ДНК для транскрипции генов.

SMRT также опосредует репрессию транскрипции генов-мишеней AR посредством рекрутирования HDAC. Сам AR непосредственно связывается с цитоплазматическим HDAC7 и транспортирует его в ядра, при этом HDAC7 способствует управляемой AR репрессии целевого гена.

И, наоборот, ацетилтрансферазы гистонов (HAT) катализируют ацетилирование остатков лизина на хвостах гистонов, тем самым нейтрализуя положительный заряд на лизине и уменьшая электростатическое сродство между гистонами и отрицательно заряженной ДНК. Гены, расположенные рядом с ацетилированными гистонами, следовательно, имеют тенденцию к высокой экспрессии, поскольку они более доступны для аппарата транскрипции.

Можно спросить, когда AR активирует, и когда репрессирует гены-мишени. Естественно AR активирует гены, обеспечивающие функционирование простаты как секреторного органа и делает это, когда необходимо, например, во время полового созревания или при активной половой жизни. Так как AR обычно активирует гены-мишени через дистальные энхансеры, и, чтобы достичь промотора гена нужна петля ДНК, то при достаточной активации рецепторов на ДНК появляется вполне приличная рябь. При этом открываются для транскрипции обширные участки ДНК, в том числе и к генам, транскрипция которых нежелательна. Вот здесь и пригождаются все те репрессорные комплексы, о которых я писал выше.

При раке простаты работа репрессорных комплексов нарушается и могут активироваться непрофильные гены, в том числе и пронейрональные, вызывая нейроэндокринный рак. В отличие от CRPC с интенсивной, хотя и не лигандной активностью AR, для нейроэндокринного рака AR уже не требуется.

Опухоли, расположенные в передней доле, имеют тенденцию иметь более низкую глобальную передачу сигналов AR, что ведет к различиям в молекулярных подтипах AR, размере опухолей и PSA. Интересно, что афроамериканские мужчины с агрессивным РПЖ в основном SPINK1-положительного подтипа демонстрируют более высокую склонность к опухолям, локализованным в передней части, по сравнению с мужчинами европеоидной расы с подобными клинико-патологическими признаками.

Сверхэкспрессия SPINK1 (сериновая пептидаза ингибитора Kazal типа 1) представляет собой существенную ~ 10-25% от общего количества случаев РПЖА исключительно в типе ETS - отрицательного слияния. Экспрессия SPINK1 также положительно коррелирует с EZH2, членом репрессивного комплекса Polycomb 2, который, как известно, индуцирует плюрипотентность и стволовость.

SPINK1 способствуетет эпителиально-мезенхимальному переходу, стволовости и клеточной пластичности. При нормальном физиологическом состоянии, SPINK1 ингибирует преждевременную активацию панкреатических протеаз, но SPINK1 также действует как аутокринный / паракринный фактор и передает онкогенные черты через передачу сигнала EGFR.

Анализ обогащения ДНК-связывающих мотивов гипердоступных областей выявил мотивы обогащения пронейральных ТФ и ТФ гомеодомена Nkx, что, вероятно, является критическим для трансформации в NE-фенотип в разных типах тканей. В свою очередь области хроматина для связывания ТФ семейства p53 (p53, p63 и p73) и TF семейства ETS (ELF3, ELF5 и ERG) были менее доступны в NE-клетках по сравнению с нормальными эпителиальными клетками.

NEPC заболевание связано с низким уровнем сывороточного простатспецифического антигена (ПСА) и прогрессированием до висцеральных метастазов, в отличие от костных метастазов, клинически проявляющихся при традиционной аденокарциноме простаты.

Отсутствие онкобелка ERG в фокусах NE пациентов, несущих слияние TMPRSS2-ERG , подтверждает потерю передачи сигналов андрогенов у этих пациентов . Устранение передачи сигналов андрогенов участвует в повышении регуляции нескольких маркеров EMT, фенотипа, часто связанного с метастазами PCa. Далее, была установлена ​​двунаправленная петля отрицательной обратной связи между AR и ZEB1, которая управляет EMT и сходными со стволовыми клетками особенностями при депривации андрогенов.

Нацеливание на передачу сигналов андрогенов (антиандрогены) и микротрубочек (таксановая химиотерапия) дает преимущества в плане выживаемости для пациентов с метастатическим CRPC (mCRPC), но развивается терапевтическая резистентность, приводящая к летальному исходу. Эта устойчивость возникает в результате пристрастия клеток CRPC к передаче сигналов AR и конститутивной активации вариантов сплайсинга AR.
Химиотерапия таксаном, помимо нацеливания на целостность и стабилизацию микротрубочек, оказывает противоопухолевое действие, нарушая транспорт AR по микротрубочкам, что приводит к цитоплазматической секвестрации AR и ингибированию активности AR в клинических условиях.

Инактивация RB1 и / или TP53 ведет к усилению регуляции ДНК-метилтрансферазы (DNMT) члена семейства DNMT1. По сравнению с аденокарциномой, DNMT1 избыточно экспрессируется в NEPC. Функционально системы метилирования ДНК связаны с активностью белков группы Polycomb (PcG), а именно EZH2, которые служат платформой для рекрутирования DNMTs. Экспрессия как EZH2 и DNMT1 тесно связана с повторной активацией программ транскрипции стволовых клеток в NEPC опухолей.

Помимо потери функции RB1 и / или TP53 , перепрограммирование нейроэндокринных клонов часто связано со сверхэкспрессией и / или амплификацией MYCN , который кодирует N-Myc. Функционально N-Myc зависит от семейства бромодомена и экстра-терминального домена (BET) эпигенетических ридеров, в частности BRD4, для облегчения экспрессии целевого гена. BRD4 распознает и связывает ацетилированные остатки лизина на гистоновых хвостах, что приводит к рекрутированию положительного фактора элонгации транскрипции b (P-TEFb), который, в свою очередь, фосфорилирует РНК-полимеразу II для активации транскрипции гена.

Таким образом, BRD4 поддерживает транскрипцию основных генов стволовых клеток, таких как OCT4 и NANOG, а также набор генов нейрональных клонов, по крайней мере, частично за счет взаимодействия с белками Myc. Так, при мелкоклеточном раке легкого BRD4 активирует экспрессию транскрипционного фактора ASCL1, определяющего клоны нейронов, делая эти опухоли чрезвычайно чувствительными к ингибированию BET.

[albert52]

Продолжим.

Хотя часто предполагается, что молекулярные пути, лежащие в основе нормального органогенеза, подобны тем, которые нарушаются во время канцерогенеза, существует немного примеров тканеспецифичных регуляторных генов, которые играют центральную роль в обоих процессах. В случае предстательной железы молекулярно-генетический анализ показал, что ген гомеобокса Nkx3.1 играет важную роль в нормальной дифференцировке эпителия предстательной железы и потеря его функции является инициирующим событием канцерогенеза простаты.

Nkx3.1 является членом подсемейства NK гомеобоксов, которые участвуют в процессах спецификации клеточной судьбы и органогенеза у многих видов, при этом Nkx3.1 участвует в основном в развитии простаты, в то время как другие члены семейства Nkx играют роль в формировании мезодермы и генезе др. органов. При этом большинство, если не все, гомеопротеины Nkx действуют как репрессоры транскрипции; так NK-3 взаимодействует как с Groucho, так и с HIP-K2, и эти белки, вероятно, существуют в репрессивном комплексе вместе с гистондеацетилазой HDAC1.

Обзор многих генов гомеобокса показывает, что они соответствуют простому правилу: те, которые обычно экспрессируются в пролиферирующих (недифференцированных) клетках, активируются при раке, тогда как те, которые обычно экспрессируются в дифференцированных тканях, снижены при раке. Напоминаю, что гомеодомен — это структурный домен белков, связывающих ДНК или РНК, а гомеобокс — участок ДНК длиной 180 нуклеотидов, который кодирует гомеодомен. Канцерогенная активность дерегулированных генов гомеобокса связана с их неправильным использованием в несоответствующих клеточных контекстах, а не с приобретением «новых» функций. Все это ведет к изменению клеточного фенотипа, при этом гены гомеобокса могут вносить вклад в тканеспецифические особенности фенотипов рака.

Так, потеря функции гена гомеобокса CDX2 в канцерогенезе толстой кишки имеет много общих черт с геном NKX3.1 при раке простаты. Еще одна интересная параллель обеспечивается геном RUNX3 , фактором транскрипции Runt-домена, который подвергается гемизиготной делеции и эпигенетической инактивации в большинстве случаев рака желудка человека.

Во время развития Nkx3.1 является самым ранним из известных маркеров образования простаты и продолжает экспрессироваться на всех стадиях дифференцировки простаты и во взрослом возрасте. Экспрессия Nkx3.1 выявляет предварительную структуру эпителия урогенитального синуса в виде отдельных простатических и непростатических областей.

Nkx3.1 необходим для нормального развития простаты, потому что его потеря функции ведет к дефектам морфогенеза протоков и нарушению секреции простатического белка. Более того, потеря функции Nkx3.1 также вносит вклад в канцерогенез простаты, потому что, например, мутантные по Nkx3.1 мыши предрасположены к карциноме простаты и потеря функции Nkx3.1 кооперируется с таковой других генов-супрессоров опухолей в прогрессировании рака.

Nkx3.1 действует как репрессор транскрипции посредством рекрутирования корепрессоров Gro / TLE. Активность репрессора транскрипции Nkx3.1 потенциально может модулироваться его взаимодействием с другими белками, такими как PDEF (фактор Ets, полученный из простаты), который является членом семейства факторов транскрипции Ets, экспрессируемых в молочных железах взрослых, слюнных железах и простате. PDEF может транскрипционно активировать промотор человеческого PSA, и совместная экспрессия с Nkx3.1 может противодействовать этой активности.

Nkx3.1 также обладает активностью активатора транскрипции в определенных тканевых контекстах. Так, зачатки эпителия предстательной железы подвергаются обширному протоковому разрастанию и ветвлению в окружающую мезенхиму в течение первых 3 недель постнатального развития. Эти появляющиеся зачатки простаты маркируются экспрессией Nkx3.1, которая усиливается по направлению к дистальным концам отрастающих протоков, соответствующих областям активного морфогенеза. Перед канализацией протоков простаты Nkx3.1 экспрессируется равномерно в эпителиальных клетках, но в дальнейшем экспрессия ограничивается люминальным отделом.

Он экспрессируется только в тканевых рекомбинациях, которые формируют простату, т.о. тканевые рекомбинанты, полученные с помощью индуцирующей простату мезенхимы (UGM) и эпителия мочевого пузыря, экспрессируют Nkx3.1 , хотя Nkx3.1 в норме не экспрессируется в мочевом пузыре. Что касается андрогенов, то во время эмбриогенеза функциональные рецепторы андрогенов располагаются в мезенхиме урогенитального синуса, тогда как постнатально они обнаруживаются как в мезенхиме, так и в эпителии. Рецепторы андрогенов изначально необходимы в мезенхиме для выработки сигналов для индукции и роста простаты, и только позже в эпителии для секреторной функции дифференцированных типов клеток.

Хотя первоначальное проявление экспрессии Nkx3.1 в эпителии предстательной железы предшествует таковому у рецептора андрогенов, последующая экспрессия Nkx3.1 зависит от передачи сигналов андрогенов. Более того, экспрессия Nkx3.1 значительно подавляется после кастрации и в клетках андрогенрезистентного рака простаты. Сам он может регулировать экспрессию определенных секреторных белков в ответ на передачу сигналов рецептора андрогена. Так, отмечено снижение или отсутствие нескольких основных секреторных белков во всех долях простаты.

Также бульбо-уретральные железы (BUG) гомозиготных мутантов Nkx3.1 демонстрируют значительно уменьшенный размер, возможно, из-за уменьшения ветвления протоков, а также почти полной потери продуцирующих слизь клеток и их замены клетками с серозным (протоковый эпителиальный) гистологическим фенотипом. Отметим, что дефект секреторного белка вероятно является следствием измененного состояния дифференцировки бульбоуретрального эпителия. Впрочем, эпителий простаты, но не эпителий BUG, ​​очень чувствителен к гиперпластическому росту и канцерогенезу. Соответственно, потеря функция Nkx3.1 приводит к глубокому изменению клеточного состава, но не к гиперпластическому росту бульбоуретрального эпителия, который практически не подвергается канцерогенезу.

NKX3.1 является ведущим кандидатом на ген, расположенный в минимально удаленной области в 8p21, который подвергается аллельному дисбалансу при интраэпителиальной неоплазии простаты (PIN) и раке простаты. Другие хромосомные области, которые имеют решающее значение, особенно для более поздних стадий заболевания, включают 10q и 12p; ведущими генами-кандидатами в этих областях являются PTEN и p27 kip1 соответственно. PTEN и p27 kip1 являются генами-супрессорами опухолей широкого спектра.

Потеря функции Nkx3.1 может влиять на активацию Akt в контексте активности Pten дикого типа. Гетерозиготы Nkx3.1 (Nkx3.1 +/‐ ) развивают PIN как следствие старения, а гетерозиготы с Pten ( Nkx3.1 +/‐ ; Pten +/‐ ), развивают PIN высокой степени и карциному in situ. С другой стороны, Nkx3.1 - / - ; Pten -/‐ простаты могут моделировать события поздней стадии рака простаты, включая развитие метастатического заболевания и переход к андрогенной независимости.

Один из механизмов, с помощью которого Nkx3.1 может подавлять инициирование рака, заключается в защите от окислительного повреждения. Одним из возможных механизмов этих эффектов является взаимодействие NKX3.1 через его гомеодомен с ДНК-репарирующим ферментом топоизомеразой I. NKX3.1 активирует топоизомеразу I на стехиометрической основе и заметно увеличивает активность фермента за счет ускорения связывания топоизомеразы I с ДНК, что усиливает репарацию ДНК, в то время как потеря экспрессии NKX3.1 может предрасполагать клетки рака простаты человека к дальнейшему повреждению ДНК.

Экспрессия белка NKX3.1 подавляется при большинстве раковых заболеваний человека способом, который коррелирует с прогрессированием заболевания. Отметим, что утрата гетерозиготности NKX3.1 при этом не сопровождается мутацией остаточного контралатерального аллеля, таким образом отклоняясь от парадигмы супрессорных генов двуаллельной инактивации. Nkx3.1 не ведет себя как классический опухолевый супрессор, который требует двух ударов для инактивации.

Следовательно, похоже, что во время канцерогенеза простаты человека один аллель NKX3.1 инактивируется посредством хромосомной делеции, тогда как другой инактивируется эпигенетически из-за потери экспрессии белка. А очевидная гаплонедостаточность Nkx3.1 при прогрессировании рака простаты может быть обусловлена ​​первоначально измененными паттернами экспрессии генов у гетерозигот и значительно усиливается во время старения за счет эпигенетической инактивации аллеля Nkx3.1 дикого типа во время образования PIN.

Остаточные уровни экспрессии белка NKX3.1 при раке простаты на ранней стадии, вероятно, будут оказывать продолжительное влияние на рост клеток, тогда как во время прогрессирования до метастатического заболевания может возникнуть селективное давление на потерю белка, потому что> 80% метастатических очагов потеряли все NKX3.1. Уровни экспрессии NKX3.1 при первичном раке простаты ниже, когда NKX3.1 подвергается аллельной потере и метилированию контралатерального аллеля. Более низкие уровни экспрессии NKX3.1 при первичном раке простаты связаны с более высокой степенью Глисона.

[albert52]

Продолжим.

Широко известно, что эпителий предстательной железы подвержен повреждению ДНК из-за воспаления в стареющей предстательной железе. Как я уже упоминал, NKX3.1 представляет собой гаплонедостаточный белок супрессора рака предстательной железы ( в его гене оба аллеля должны быть функциональными для экспрессии дикого типа), экспрессия которого снижена в большинстве случаев первичного рака простаты человека. Во время прогрессирования рака простаты происходит нарастающая потеря экспрессии NKX3.1 (см.выше).

Подавление NKX3.1 является результатом генетической потери, метилирования ДНК или того и другого, и, кроме того, оборот NKX3.1 ускоряется убиквитинированием и протеасомной деградацией, вызванной воздействием на клетки воспалительных цитокинов. Таким образом, области воспалительной атрофии могут вызывать как подавление NKX3.1, так и окислительное повреждение, которое сопровождает воспаление .

Ранним шагом в ответе на повреждение ДНК является быстрое накопление белков, сигнализирующих о повреждении, в месте повреждения, соответствующем сенсорному комплексу белков MRE11, Rad50 и NBS1 (комплекс MRN).

ATM (мутация атаксии и телеангиэктазии - один из трех ДНК-зависимых киназоподобных белков PI3) служит ключевым преобразователем сигналов повреждения ДНК в клетках млекопитающих, частично активируясь комплексом MRN, связанным с двухцепочечными разрывами, для передачи сигналов посредством фосфорилирования гстона H2AX и множества других субстратов. Кроме того, АТМ также реагирует на уровни активных форм кислорода и может действовать как клеточный сенсор окислительного потенциала.
После активации повреждением ДНК, ATM подвергается аутофосфорилированию по сайтам, предпочтительным для субстратов ATM. ATM также активируется окислительным стрессом независимо от повреждения ДНК.

NKX3.1 и ATM имеют функциональное взаимодействие, ведущее к активации ATM, а затем к деградации NKX3.1 в строго регулируемом ответе на повреждение ДНК, специфичном для эпителиальных клеток простаты. Так, связывание NKX3.1 с ATM модулируется фосфорилированием ATM, которое происходит во многих сайтах во время ответа на повреждение ДНК. В течение нескольких минут после повреждения ДНК ATM фосфорилируется по S1981 и NKX3.1 по тирозину 222. Обе посттрансляционные модификации способствуют связыванию двух белков, что приводит к активизации ATM и накоплению pATM на участках повреждения ДНК. К 30 мин ATM фосфорилирует NKX3.1 на T166, а затем на T134, в результате чего происходит убиквитинирование и деградация NKX3.1.

Отметим, что NKX3.1 усиливает активацию ATM в большей степени в ответ на окисление, чем на присутствие поврежденной ДНК. Таким образом, важной функцией NKX3.1 является ускорение и усиление активации ATM в простате, ткани, которая подвержена чрезвычайно высокому уровню окислительного стресса из-за воспаления.

Возможно основным механизмом, с помощью которого потеря NKX3.1 влияет на канцерогенез простаты, является нарушение передачи сигналов повреждения ДНК. Даже в воспаленной или стареющей простате потеря NKX3.1 опосредуется воспалительными цитокинами, которые индуцируют фосфорилирование NKX3.1, что приводит к убиквитинированию и протеасомной деградации и, таким образом, к сокращению периода полужизни белка.

NKX3.1 также активирует топоизомеразу I (см. выше), фермент, раскручивающий ДНК; среди множества его эффектов играет роль восприимчивость клетки к повреждению ДНК. NKX3-1, AR, и FoxA1 способствуют выживанию клеток рака простаты также путем непосредственной активации RAB3B, члена семейства RAB GTPase.

RAB GTPases, как недавно было установлено, вовлечены в пути передачи сигналов и во внутриклеточные процессы, включая рост, пролиферацию, дифференцировку, выживание и клеточный цикл. Например, амплификация гена Rab25 способствует пролиферации, выживанию и агрессивности клеток рака груди и яичников, в то время как сверхэкспрессия секреторных белков Rab27 связана с инвазией и метастазированием клеток рака груди и плохим клиническим прогнозом. RAB3B является критическим компонентом пути выживания клеток РПЖ.

Отметим, что программа пространственной и временной экспрессии любого структурного гена обычно диктуется уникальной комбинацией факторов транскрипции, задействованных в регуляторных областях ДНК, которые функционируют вместе, чтобы либо активировать, либо репрессировать транскрипцию. В прошлом были предприняты большие усилия по описанию коактиваторов (например, SRC, p300 / CBP и медиаторов) и корепрессоров (например, NCoR и SMRT), см. выше. Так, установлено, что белок EZH2 Polycomb Group (PcG) является прямой мишенью для ERG и ESE3 и ключевым игроком в подавлении транскрипции Nkx3.1.

Пионерский фактор транскрипции FoxA1, который сверхэкспрессируется в опухолях простаты, связывается в сайтах связывания AR (ARBS) еще до передачи сигналов андрогена. FoxA1 обладает клон-специфическим транскрипционным цистроном, что определяется распределением моно- и диметилированных гистоновых меток H3K4, а также диметилированных гистоновых меток H3K9 как при раке простаты, так и при раке груди. К дополнительным факторам взаимодействия AR относятся также GATA2, ETS1, ERG и пр.

Нарушение регуляции экспрессии факторов ETS с предполагаемыми онкогенными и опухолевыми супрессорными свойствами очень часто, причем до 80% опухолей простаты имеют один или несколько аберрантно экспрессируемых генов ETS. Семейство ETS человека включает 27 членов, которые имеют общий высококонсервативный ДНК-связывающий домен и являются узловыми точками различных сигнальных путей, контролирующих пролиферацию, дифференцировку и выживание клеток. Так, эпителиально-специфический фактор ETS ESE3 часто подавляется при раке простаты, отрицательно влияет на пролиферацию и выживаемость клеток и действует как опухолевый супрессор в эпителиальных клетках простаты.

ESE3 негативно регулирует EZH2, так как он связывается с промотором EZH2, действуя как репрессор транскрипции гена. Однако связывание ESE3 снижено в клетках, экспрессирующих ERG, указывая на то, что прямая конкуренция за занятость промотора EZH2 может объяснять реципрокную регуляцию EZH2 этими двумя факторами ETS.

EZH2 является ключевым фактором в выполнении программ развития и дифференцировки, а также в поддержании плюрипотентности и самообновления стволовых клеток. EZH2 контролирует также гены, вовлеченные в клеточную адгезию, инвазию и миграцию, то есть пути, которые высоко экспрессируются в опухолях ERG high и ESE3 low.

NKX3.1 объединяет множество сигнальных путей, включая PTEN / PI3K / AKT, p53 и AR, которые все играют критическую роль в развитии простаты и онкогенезе . Таким образом, одновременная индукция EZH2 и ослабление Nkx3.1 может объяснить активацию широкой программы дедифференцировки, наблюдаемой в транскриптоме опухолей ERG high и ESE3 low. Отметим, что промотор Nkx3.1 приобретает репрессивную метку метилирования гистона H3K27 ERG-зависимым образом.

ESE3 может быть критическим фактором для поддержания равновесия между конкурирующими стимулами и обеспечения продолжения программ развития и дифференциации. Генетические события или патологические состояния, такие как перестройка генов или хроническое воспаление, может сдвинуть равновесие в пользу онкогенных ETS, таких как ERG и ESE1, и способствовать активации промитогенных программ, программ выживания и дедифференцировки. В этом контексте возможно, что измененная экспрессия факторов ETS, таких как ESE3 и ESE1, которые обычно присутствуют в эпителиальных клетках простаты, может представлять собой раннее событие, которое взаимодействует с перестройками гена ETS или даже предшествует им на ранних стадиях онкогенеза простаты.

[albert52]

Продолжим.

В немитотических клетках гистоны и ДНК упакованы в нуклеосомы. В каждой нуклеосоме около 150 п.н. ДНК обвивают ядро ​​гистоновых белков, состоящее из тетрамера H3-H4 и двух димеров H2A-H2B. N-концевые хвосты гистонов выступают из основной структуры и могут быть химически модифицированы множеством ферментов. Синергетический эффект этих химических модификаций определяет, будет ли хроматин транскрипционно активным (эухроматин) или неактивным (гетерохроматин) состоянием.

Три основных типа ферментов опосредуют эпигенетическую регуляцию транскрипции через HPTM (посттрансляционные модификации гистонов): «писатели», «ластики» и «читатели». «Писатели» ковалентно добавляют химические группы к гистонам строго регулируемым образом. Три из наиболее охарактеризованных HPTM включают ацетилирование, метилирование и убиквитинирование, которые катализируются соответственно гистоновыми ацетилтрансферазами (HATs), гистоновыми лизин -метилтрансферазами (HKMTs) и убиквитинлигазами E3. Другие HPTM включают сумоилирование, фосфорилирование, ADP-рибозилирование, цитруллинирование и биотинилирование.

Разнообразный набор «писателей»(writers) допускает одновременное существование астрономически большого количества комбинаций HPTM. Интересно, что все эти HPTM обратимы из-за существования «ластиков», которые опосредуют удаление вышеупомянутых химических модификаций. На сегодняшний день гистоновые деацетилазы (HDAC) представляют собой наиболее широко изученные «стиратели», но недавние исследования показали важность лизин-деметилаз (KDM) в SC и биологии рака.

Третий тип ферментов, «ридеры», не модифицируют гистоны напрямую, но распознают определенные HPTM и действуют как стыковочные узлы для других комплексов, которые реконструируют трехмерную структуру хроматина АТФ-зависимым образом. Об одном из них, BRD4 я упоминал выше.

Активность AR может напрямую регулироваться эпигенетическими модификаторами. Разнообразные гистоновые деацетилазы (HDACs), такие как SIRT1, способны деацетилировать AR и тем самым предотвращать ассоциацию с транскрипционным коактиватором p300. Примечательно, что SIRT1 активируется в NEPC.

Репрограммирование клона NEPC в значительной степени обусловлено нарушением регуляции эпигенома и транскрипционных сетей. Так, во время нормального развития эпигенетический аппарат играет центральную роль в установлении уникальных паттернов хроматина, которые определяют фенотип клонов клеток. Этот поток хроматина регулируется RB1 и TP53, которые действуют как привратники, предотвращая, например, нейроэндокринную дифференцировку при раке простаты. Функциональная потеря RB1 и TP53 способствует активации сетей плюрипотентности, частично опосредованной посредством дерепрессии фактора транскрипции плюрипотентности SOX2, а также эпигенетического модификатора EZH2. Это особенно очевидно в локусах генов известных регуляторов решений клеточной судьбы (например, ASCL1 и HES6 ), эпителиально-мезенхимальной пластичности и пронейронального развития.

Аберрантная онкогенная передача сигналов может приводить к фосфорилированию EZH2, которое переключает фермент с репрессора Polycomb на коактиватор транскрипции, функционирующий с AR для поддержки андроген-независимых фенотипов. Так, AR избирательно рекрутируется на промотор гена, кодирующего UBE2C, ингибитор контрольной точки клеточного цикла, который сильно активируется как в андрогенрезистентных опухолях, так и в опухолях NEPC. Подобное перенаправление транскрипционного выхода AR может регулироваться локальной средой хроматина, частично опосредованной взаимодействием AR с EZH2.

В NEPC EZH2 непосредственно образует комплекс с N-Myc, чтобы транскрипционно репрессировать гены, которые обеспечивают состояние аденокарциномы, управляемое AR. С другой стороны AR-отрицательные NEPC клетки не могут быть перепрограммированны обратно в состояние аденокарциномы вслед за ингибированием EZH2; это предполагает, что эпигенетические ингибиторы NEPC могут проявлять наибольшую эффективность в терапевтическом окне до того, как опухоли потеряют экспрессию AR.

AR предпочтительно связывает области, лишенные нуклеосом, поэтому экспрессия пионерных факторов транскрипции FOXA1 и HOXB13, которые даже в сильно уплотненных областях хроматина обеспечивают пермиссивную структуру хроматина и в эпителиальных клетках предстательной железы могут привести к репрограммированию цистрома AR.

Передача сигналов FOXA1 может динамически регулироваться кофакторами; напр., фактор репрограммирования плюрипотентности NANOG перенаправляет комплекс FOXA1: AR для активации сетей, связанных со стволовыми клетками.

Фактором-кандидатом на перепрограммирование AR в NEPC является еще один фактор-пионер Forkhead Box A, FOXA2, который экспрессируется почти исключительно в опухолях NEPC (75% NEPC против 4% аденокарциномы). FOXA2 не только обогащает NEPC, но также коэкспрессируется с редкими синаптофизин-положительными клетками простаты взрослого человека. Экспрессия FOXA2 ограничивается главным образом базальными клетками во время раннего развития простаты, тогда как FOXA1 широко экспрессируется во всем эпителии от раннего развития до зрелости.

Нейробластомы, усиленные MYCN, абсолютно зависят от EZH2 для роста и выживания, предполагая, что взаимодействие между N-Myc и EZH2 управляет активацией нейрональных программ. EZH2 необходим для поддержания бивалентности в генах, связанных с N-Myc, несущих как репрессивные гистоновые метки H3K27me3, так и активные гистоновые метки H3K4me3 (так называемый двухвалентный хроматин).

AR может напрямую привлекать модификаторы гистонов, чтобы влиять на архитектуру хроматина и экспрессию генов. LSD1 является важным регулятором транскрипционной активности AR, облегчая подавление канонических генов-мишеней AR посредством деметилирования H3K4. Интересно, что связывание и трансактивация LSD1 / AR перепрограммируются потерей RB1, что может иметь важные последствия для NEPC.
LSD1 может деметилировать и стабилизировать как гистоны, так и негистоновые субстраты, такие как DNMT1, а также имеет функции, полностью независимые от его ферментативной активности; так при раке простаты LSD1 взаимодействует с ZNF217 для активации генных сетей, участвующих в регуляции фенотипа стволовых клеток, независимо от деметилазы.

HOTAIR действует как каркас для связывания EZH2 и LSD1, которые координированно действуют на домены двухвалентного хроматина, чтобы усилить состояние повышенной пластичности клеток посредством согласованной репрессии онтогенетических генов. Ген HOTAIR содержит 6232 п.н. и кодирует некодирующую молекулу РНК длиной 2,2 т.п.н. , которая контролирует экспрессию гена, чья исходная ДНК расположена в кластере генов HOXC. Эта РНК перемещается с хромосомы 12 на хромосому 2 белком Suz-Twelve. 5 ' конец HOTAIR взаимодействует с PRC2 и в результате регулирует хроматин, что необходимо для подавления гена локуса HOXD. При этом 3' конец HOTAIR взаимодействует с деметилазой гистона LSD1 .

Отметим, что при мелкоклеточном раке легкого ингибиторы LSD1 снижали экспрессию генов нейроэндокринного происхождения и вызывали полную регрессию опухоли в модели мыши, полученной от пациента.

Как EZH2-опосредованное эпигенетическое репрограммирование способствует нейроэндокринной дифференцировке? EZH2 может быть активирован фактором транскрипции 4 (TCF4), ключевым фактором транскрипции в передаче сигналов Wnt / β-катенин, что приводит к отложению репрессивных гистоновых меток H3K27me3 вдоль промотора микроРНК miR-708. Молчание miR-708 снимает ингибирование нейронатина, медиатора нейрональной дифференцировки, а также подобного стволовым клеткам фактора CD44. Повышенная передача сигналов Wnt является признаком опухолей NEPC, а ингибирование TCF4 предотвращало превращение аденокарциномы в NEPC после андрогенной депривации.

Наконец, путь MEK / ERK управляет активацией транскрипции EZH2 и рекрутированием на промотор E-cadherin, тем самым облегчая эпителиально-мезенхимальную пластичность и размножение стволовых клеток / предшественников рака простаты.

[albert52]

Вставка.
FoxO и клеточный цикл

Факторы FoxO регулируют ряд клеточных процессов, участвующих в принятии решений о судьбе клеток, в зависимости от типа клеток и окружающей среды, включая метаболизм, дифференцировку, апоптоз и пролиферацию. Ключевым механизмом, с помощью которого FoxO определяет судьбу клеток, является регуляция аппарата клеточного цикла, и поэтому клеточные последствия дерегуляции FoxO часто проявляются в нарушении клеточного цикла. Следовательно, нарушение регуляции факторов FoxO вовлечено в развитие множества пролиферативных заболеваний, в частности рака.

Семейство FoxO является продуктом увеличения сложности, необходимой для развития высших организмов. К настоящему времени идентифицированы четыре изоформы FoxO (FoxO1, FoxO3a, FoxO4 и FoxO6) в клетках млекопитающих (у людей было идентифицировано по крайней мере 17 подклассов факторов транскрипции Fox).

Клеточная пролиферация включает в себя вход в клеточный цикл из состояния покоя (фаза G0) и успешное прохождение через G1 (фаза паузы 1), S (синтез ДНК), G2 (фаза паузы 2) и M (митоз) клеточного цикла. Фазовые переходы клеточного цикла находятся под строгим контролем сложного набора регуляторных белков клеточного цикла, а прохождение каждой фазы клеточного цикла контролируется в первую очередь совместной активностью специфических циклин-зависимых киназ (CDK) и их регуляторных функций на субъединицы - циклины. Одной из первых функций, обнаруженных для белков FoxO млекопитающих, была их способность регулировать фазовый переход G1 / S .

Развитие клеточного цикла от фазы G1 к фазе S зависит в первую очередь от активации факторов транскрипции E2F посредством последовательного гиперфосфорилирования белков семейства ретинобластомы (pRB) (то есть pRB, p107 и p130), опосредованного циклин-D / комплекс Е-CDK. Во время ранней фазы G1 уровни экспрессии циклинов D-типа активируются митогенными сигналами, что приводит к повышенным уровням активных комплексов циклин D-типа-CDK4 / 6.
Фактически, циклины D-типа являются первыми компонентами аппарата клеточного цикла, которые индуцируются в ответ на митогенную стимуляцию, тем самым обеспечивая связь между пролиферативными сигналами и клеточным циклом. Эти холоферменты циклин D-CDK4 / 6, как полагают, имеют решающее значение для продвижения клеток через точку рестрикции, место в поздней фазе G1, после которой клетки часто становятся независимыми от факторов роста и невосприимчивыми к подавляющим сигналам.

Было показано, что сверхэкспрессия конститутивно активной ядерной формы FoxO1 или FoxO3a подавляет активность CDK4 и вызывает остановку клеточного цикла в фазе G1. Еще не доказано, что белки FoxO подавляют экспрессию циклинов D-типа посредством прямого связывания с промоторами их генов; однако белки FoxO могут их опосредованно подавлять за счет усиления транскрипции Bcl-6, известного репрессора транскрипции гена циклина D2. Также стоит упомянуть, что сигнальный путь PI3K – АКТ непосредственно участвует как в транскрипции гена циклина D1 , так и в стабилизации белка.
Таким образом, повышенный уровень активности PI3K-AKT в сочетании с сопутствующей инактивацией FoxO будет индуцировать циклин D1 на нескольких уровнях, что приводит к аномально высоким уровням активности циклина D1-CDK4 / 6 и быстрому переходу в S-фазу.

Регуляция фазового перехода G1 / S с помощью FoxO также в значительной степени зависит от ингибиторов циклин-зависимых киназ (CKI). Существует два различных класса CKI: семейство Cip / Kip (то есть p21 Cip1 , p27 Kip1 и p57 Kip2 ) и семейство INK4 (то есть p15 INK4b , p16 INK4a , p18 INK4c и p19 1NK4d ). В то время как члены семейства Cip / Kip образуют ингибирующие гетеротримерные комплексы с циклин-CDK, члены INK4 образуют комплекс только с CDK4 и CDK6.
Было показано, что белки FoxO непосредственно повышают регуляцию транскрипции p21 Cip1 и p27 Kip1 членов Cip / Kip и таким образом, могут ингибировать активность CDK-циклинов A, E и D. Два специфических ингибиторов CDK4 / 6, p15 INK4b и p19 INK4d, также оказались мишенями FoxO в индукции остановки клеточного цикла G1.

Функциональным следствием FoxO-опосредованного нарушения образования комплекса циклин-CDK является снижение фосфорилирования белков семейства pRB и, следовательно, транскрипционной активности E2F. Однако FoxO может также напрямую нацеливаться на членов семейства pRB p107 и p130 (также называемых pRB2); FoxO3a и FoxO4 млекопитающих непосредственно активируют транскрипцию гена p130 , который может побуждать клетки к остановке клеточного цикла и переходу в состояние покоя.

Было показано, что во время вступления в клеточный цикл киназа циклин D-CDK4 / 6 запускает частичное фосфорилирование белка pRB, что приводит к дерепрессии небольшого количества генов E2F, включая циклин E. Затем экспрессия циклина E активирует CDK2 для дальнейшего фосфорилирования белков pRB, что приводит к экспрессии полного набора регулируемых E2F регуляторных генов клеточного цикла. Следовательно, FoxO-опосредованная репрессия циклина D-типа, активация CKI и p130 в конечном итоге приведет к подавлению всех регулируемых E2F регуляторов клеточного цикла, необходимых для входа в клеточный цикл.

Остановка клеточного цикла в контрольной точке G2 / M является критическим компонентом стрессовой реакции в клетке, позволяя восстановить повреждение ДНК. Более того, недостатки в контроле контрольных точек фазы G2 / M часто связаны с геномной нестабильностью и онкогенезом. Факторы транскрипции FoxO, как сообщается, также играют роль в поздних фазах клеточного цикла млекопитающих. Так, активация FoxO3a во время S-фазового перехода будет вызывать остановку клеточного цикла G2 / M. Более того, было показано, что в ответ на повреждение ДНК FoxO3a активирует экспрессию гена остановки роста и ответа на повреждение ДНК GADD45a, чтобы опосредовать остановку клеточного цикла G2 / M и запускать репарацию ДНК .

Суперсемейство цитокинов трансформирующего фактора роста β (TGFβ) регулирует широкий спектр клеточных функций, включая прогрессирование клеточного цикла, и нарушение регуляции этого пути связано с онкогенезом. Например, TGFβ ингибирует пролиферацию первичных злокачественных эпителиальных клеток, вызывая остановку клеточного цикла за счет активации группы факторов транскрипции Smad, которые часто мутируют в опухолях. При этом ключевым компонентом передачи сигналов TGFβ является образование комплекса Smad-FoxO3a, который необходим для индукции экспрессии гена p21 Cip1.
Таким образом, FoxO представляет собой точку конвергенции пути PI3K-АКТ с сигнальным каскадом TGFβ, чтобы регулировать прогрессию клеточного цикла. Интересно, что индукции экспрессии p21 Cip1 комплексами FoxO-Smad противостоит FoxG1, тканеспецифический паттерн экспрессии которого, в первую очередь обнаруживаемый в ткани мозга, указывает на сценарий, при котором клеточное происхождение влияет не только на результат, но и на регуляцию передачи сигналов FoxO (например, в глиомах).

Также экспрессия гена FoxM1 может негативно регулироваться целевым геном FoxO3a Mxi1. Кроме того, индуцированная FoxO3a экспрессия CKI может ингибировать комплексы CDK-циклин, которые необходимы для активации и ядерной локализации FoxM1. FoxM1 выполняет критическую функцию в переходе G2 и M, регулируя экспрессию различных регуляторных генов клеточного цикла G2 / M, включая поло-подобную киназу, циклин B , циклин A , CDC25B и CDC2, а потеря FoxM связана с остановкой контрольной точки G2 / M и потерей целостности митотического веретена. Сверхэкспрессия FoxM1 посредством хромосомной амплификации или активации транскрипции, например, через Gli-1, связана с развитием и прогрессированием многих типов рака, включая рак груди, печени, простаты, мозга и легких.

С точки зрения продолжительности жизни эукариотического многоклеточного организма FoxO вызывает остановку клеточного цикла, но в то же время увеличивает продолжительность жизни клетки. Возможно, самый интригующий вопрос возникает из-за параллелей между p53 и FoxO, оба которых подавляют развитие опухолей, но баланс активности которых может частично контролироваться петлей отрицательной обратной связи между двумя белками. Действительно, p53 может индуцировать экспрессию киназы, фосфорилирующей и исключающей из ядра FoxO3a, а FoxO3a в свою очередь может ингибировать опосредованную p53 репрессию экспрессии SIRT1, которая связывает и деацетилирует p53.

[albert52]

Рак молочной железы

В настоящее время для определения адекватной тактики лечения используется молекулярно-генетическая классификация рака молочной железы, предложенная в 2000 г. Perou C.M. и соавт. Данная классификация основана на выделении группы из 465 генов, распределяющихся на четыре экспрессионных паттерна, соответствующих люминальному А, люминальному В, HER2/neu позитивному и «трижды негативному» раку молочной железы. Каждый из перечисленных молекулярно-генетических типов характеризуется особенностями ответа опухоли на проводимое лечение и различным исходом заболевания.

Люминальные (А и В) раки молочной железы максимально разнообразны по морфологическому строению опухоли, в то время как трижды негативный тип и новообразования с гиперэкспрессией HER2/neu чаще характеризуются мономорфным строением инфильтративного компонента с редким присутствием в нем высоко дифференцированных тубулярных структур. Кроме того, при трижды негативном раке молочной железы отмечается преобладание паренхиматозного компонента и выраженная воспалительная инфильтрация стромы опухоли.

Люминальный тип А рака молочной железы составляет около 30-45% от всех наблюдений, является эстроген-зависимой группой, диагностируется преимущественно у женщин в постменопаузе. При иммуногистохимическом исследовании обнаруживается позитивная экспрессия рецепторов к половым гормонам (эстрогенам и прогестерону), негативная экспрессия HER2/neu и низкая пролиферативная активность (экспрессия Ki67 менее 20%). Для этой группы, в сравнении с остальными, определяются низкие показатели рецидивирования и высокие - общей выживаемости. Эта гистогенетическая группа рака молочной железы характеризуется высокой чувствительностью к гормональной терапии (тамоксифен, ингибиторы ароматазы).

Люминальный тип В встречается в 14-18% случаев, является эстроген-зависимой опухолью и обнаруживается у более молодых больных. Характеризуется позитивной экспрессией рецепторов к эстрогенам и прогестерону. В зависимости от HER2/neu статуса и пролиферативной активности подразделяется на два варианта: с экспрессией Ki67 более 20% в сочетании с негативным HER2/neu статусом и с позитивной экспрессией HER2/neu, независимо от уровня Ki67 (отметим, что Кi67 экспрессируется во всех фазах клеточного цикла, кроме G0). В сравнении с люминальным А, чаще сопровождается метастатическим поражением лимфатических узлов и рецидивированием. Эти новообразования чаще являются не чувствительными к химио- и гормональной терапии, но в случаях с позитивной экспрессией HER2/neu чувствительны к транстузумабу .

HER2/neu позитивный рак молочной железы встречается в 8-15% случаев (высокое содержание рецептора 2 эпидермального фактора роста человека (HER2 / ErbB2). При иммуногистохимическом исследовании определяется негативная экспрессия рецепторов к половым гормонам, позитивная экспрессия HER2/neu, высокий (экспрессия Ki67 более 20%) пролиферативный индекс. Клинически для таких опухолей характерен большой размер, частое вовлечение в метастатический процесс лимфатических узлов, низкие показатели общей выживаемости. Для этой группы опухолей эффективно назначение транстузумаба в адъювантном режиме, не чувствительны к гормонотерапии.

«Трижды негативный» (ТНР) рак молочной железы, как это следует из названия этой группы, характеризуется отсутствием экспрессии рецепторов к половым гормонам и к HER2/neu. Встречается в 27-39% наблюдений, является эстроген-независимой агрессивной опухолью и выявляется у более молодых женщин. Часто обнаруживаются мутации BRCA1. Гистологически представлен протоковым или метапластическим морфологическим типом опухоли с низкой степенью дифференцировки, ядерным полиморфизмом и некрозами паренхиматозных структур. Иммуногистохимически определяется высокая пролиферативная активность, позитивная экспрессия HER1 (EGFR1), виментина, с-kit.

В зависимости от способности экспрессировать цитокератины 5/6 и/или 14 он подразделяется на базальноподобный и небазальноподобный подтипы. «Трижды негативные» опухоли имеют большие размеры, чаще метастазируют в лимфатические узлы и отдаленные органы, характеризуются более низкими показателями выживаемости.
Только в группе больных с трижды негативным типом рака молочной железы выявлена зависимость гематогенной диссеминации от наличия лимфогенных метастазов и от количества пораженных лимфоузлов. Такие опухоли чувствительны к химиотерапии, включающей антрациклин и таксан-содержащие схемы.
При метастазировании имеет значение и выраженность инфильтративного компонента опухоли. Считается, что инвазивный протоковый рак с преобладанием внутрипротокового компонента метастазирует в регионарные лимфатические узлы редко – в 4,2% наблюдений, инвазивный протоковый рак с преобладанием инфильтративного компонента – много чаще – в 42%. Н***агоприятный прогноз имеет обнаружение инвазивного долькового рака, обладающего выраженным инвазивным ростом, склонного к множественному и двухстороннему поражению, а также обширному метастазированию. Для тубулярного и слизистого инвазивного рака характерен благоприятный прогноз.

Детально исследуются субпопуляции Т лимфоцитов. Показано, что с уменьшением реакции CD4+ Т–хелперов/индукторов и CD8+ супрессоров/цитотоксических клеток достоверно увеличивается частота метастатического поражения регионарных лимфоузлов. Частота отдаленных метастазов и стадия заболевания отрицательно коррелирует с инфильтрацией опухоли субпопуляцией CD8+ Т–лимфоцитов.

Согласно рекомендациям, принятым в Сан–Галлене, при планировании терапии больным раком молочной железы такому параметру, как гистологическая форма новообразования уделяют большое внимание. Так при особых гистологических типах, являющихся эндокриночувствительными (крибриформная, тубулярная и слизистая карциномы) назначается эндокринотерапия, в случаях с эндокринонечувствительными опухолями (апокриновая, железистокистозная и метапластическая карциномы) – цитотоксическая химиотерапия.

Что касается молекулярного патогенеза, то, например, экспрессия bcl–2 прямо пропорциональна экспрессии рецепторов к эстрогенам и прогестерону. Существуют данные об обратной связи между экспрессией bcl–2 и HER2/neu статусом, а также экспрессией p53 в первичном опухолевом узле. Белок bcl–2 тормозит апоптоз, ингибируя высвобождение из митохондрий цитохрома и апоптозиндуцирующего фактора. Взаимодействуя с митохондриями и внутриклеточными мембранами, он ингибирует липидные пероксидазные реакции на мембранах. Гиперэкспрессия bcl–2 в ткани рака молочной железы наблюдается в 25-75% случаев.

TGF–ß в нормальной ткани молочной железы является мощным ингибитором пролиферации протокового и альвеолярного эпителия. На ранних этапах канцерогенеза TGF– ß функционирует как опухолевый супрессор, oднако на более поздних стадиях канцерогенеза, уровни TGF–ß увеличиваются с прогрессией опухоли (см. выше). В целом уровень TGF–ß в злокачественных опухолях был снижен на 20% с сравнении с нормальной тканью или с доброкачественными образованиями. Здесь особенно значим уровень TGF–ß рецепторов III типа; так, у больных без метастатического поражения регионарных лимфоузлов уровень TGF–RIII был уменьшенным в 60 % случаев. У пациенток с наличием лимфогенных метастазов снижение уровня TGF–RIII наблюдалось в 64,7 %, а у больных с отдаленными метастазами – в 100 %.