МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ, 2015, том 49, № 4, с. 531-540
= ОБЗОРЫ
УДК 616-035.1
МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ КОЛОРЕКТАЛЬНОГО РАКА В КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ
© 2015 г. О. И. Кит, Д. И. Водолажский*
Ростовский научно-исследовательский онкологический институт Министерства здравоохранения РФ,
Ростов-на Дону, 344037 Поступила в редакцию 20.11.2014 г. Принята к печати 22.11.2017 г.
В обзоре рассмотрены современные молекулярно-генетические механизмы патогенеза колоректального рака (КРР), а также их взаимосвязь с биомаркерами предиктивной диагностики и стратификации риска, прогноза и предсказания ответа на химио- и таргетную терапию. Обсуждаются данные об участии микроРНК в регуляции основных сигнальных путей, вовлеченных в развитие КРР, и рассмотрены сигнальные пути, которые могут быть использованы в качестве мишеней в таргетной терапии КРР.
Ключевые слова: колоректальный рак (КРР), биомаркер, таргетная терапия, сигнальный путь, микроРНК, EGFR, KRAS, микросателлитная нестабильность, хромосомная нестабильность, С1МР, ТСЕ-р, ^Т.
THE MOLECULAR BIOLOGY OF COLORECTAL CANCER IN CLINICAL PRACTICE, by O. I. Kit, D. I. Vodolazhsky* (Rostov Research Institute of Oncology, Ministry of Health of the Russian Federation, Rostov-on-Don, 344037 Russia; *e-mail: dvodolazhsky@gmail.com). The review deals with modern molecular-genetic mechanisms of the pathogenesis of colorectal cancer and relationship of the mechanisms with biom-arkers of early detection and risk stratification, prognosis and prediction of response to chemotherapy and targeted therapy of patients with colorectal cancer. The data on microRNA participation in regulation of main signaling pathways involved in tumorigenesis are presented, and the signaling pathways that can be used as targets for therapy of colorectal cancer are discussed.
Keywords: colorectal cancer (CRC), biomarker, targeted therapy, signaling pathway, microRNA, EGFR, KRAS, microsatellite instability, chromosome instability, CIMP, TGF-p, WNT.
DOI: 10.7868/S0026898415040084
ВВЕДЕНИЕ
Важнейшие достижения в области фундаментальной и практической онкологии основываются на понимании молекулярных механизмов ма-лигнизации тканей. Это необходимо как для разработки таргетных лекарственных препаратов, так и для оптимизации существующих схем терапии. В современной терапии колоректального рака (КРР) эффективно используются такие монокло-нальные антитела как цетуксимаб и панитумумаб, которые с высокой специфичностью ингибируют рецептор эпидермального фактора роста (БОРЯ) [1]. По сравнению с традиционными химиотера-певтическими средствами, таргетные препараты
менее токсичны и более эффективны. Известно, что соматические мутации в гене КЛАЯ служат пре-диктивными маркерами эффективности использования таргетных препаратов [2], и этот факт лег в основу клинически оправданной и экономически эффективной стратегии персонализированного использования таргетных препаратов. Такой прогресс достигнут благодаря детальному изучению молекулярной генетики КРР, в частности роли соматических мутаций в гене КЯАЗ при колоректаль-ном канцерогенезе, и пониманию роли сигнального пути БОБЯ в процессе малигнизации [3].
Попытки связать молекулярно-генетические изменения с гистологическим типом КРР особого
Принятые сокращения: CIMP (CpG island methylator phenotype) — метиляторный фенотип CpG-островков; CIN (chromosome instability) — хромосомная нестабильность; EGFR (epidermal growth factor receptor) — рецептор эпидермального фактора роста; KRAS — гомолог вирусного онкогена V-Ki-ras2 саркомы крыс Кирстен; MSI (microsatellite instability) — микросателлитная нестабильность; TGF-P — трансформирующий ростовой фактор бета; WNT — сигнальный путь, регулирующий эмбриогенез, дифференцировку клеток и развитие злокачественных опухолей.
* Эл. почта: dvodolazhsky@gmail.com
успеха не имели; однако найдена умеренная корреляция микросателлитной нестабильности (Microsatellite Instability — MSI) с определенными гистологическими подтипами КРР [4].
Рассмотрена общепринята точка зрения, согласно которой КРР возникает в результате накопления приобретенных генетических и эпигенетических изменений, которые трансформируют нормальные эпителиальные клетки в инвазивную аденокарци-ному, и последовательные этапы трансформации эпителиальных клеток в доброкачественную аденому, а затем в инвазивную карциному и в итоге в метастатический рак [5].
В обзоре рассмотрены основные механизмы патогенеза КРР и их взаимосвязь с молекулярно-ге-нетическими маркерами и различными характеристиками канцерогенеза: развитием определенной стадии онкологического процесса (диагностические маркеры), стратификацией риска развития (прогностические маркеры) и предсказанием ответа на терапию (предиктивные маркеры).
ГЕНОМНАЯ И ЭПИГЕНЕТИЧЕСКАЯ НЕСТАБИЛЬНОСТЬ, ХРОМОСОМНЫЕ ПЕРЕСТРОЙКИ
Геномная и эпигенетическая нестабильность отличает неопластические формы эпителия толстой кишки от клеток нормального эпителия и считается характерным признаком колоректаль-ного канцерогенеза [4, 6]. Описано несколько основных видов геномной и эпигенетической нестабильности при КРР: хромосомная нестабильность (Chromosome Instability — CIN), "метиляторный" фенотип CpG-островков (CpG-Island Methylator Phenotype — CIMP) и глобальное гипометилиро-вание ДНК.
Далее мы рассмотрим более детально различные типы геномной и эпигенетической нестабильности и их клиническую значимость.
Хромосомная нестабильность (CIN)
CIN представляет собой наиболее распространенную форму геномной нестабильности, которую обнаруживают в 85% случаев КРР [7]. CIN, диагностируемая как наличие анеуплоидии, определяется по множественным хромосомным изменениям или структурным аберрациям кариотипа, что чаще всего оценивают методом проточной ДНК-цитометрии. Есть доказательства, что CIN способствует опухолевой прогрессии путем увеличения клонального разнообразия. С клинической точки зрения важно отметить значимость CIN как маркера неблагоприятного прогноза при КРР [8].
Микросателлитная нестабильность (MSI)
Опухоли с MSI, составляющие в среднем 15% случаев КРР, как правило, "не пересекаются" с опухолями с CIN, потому что в них наряду с уникальными генетическими характеристиками сохранен нормальный кариотип. Не исключено, что среди таких опухолей можно выделить отдельную подгруппу — с одновременным присутствием CIN и MSI [9]. Приблизительно в 30% случаев MSI при КРР проявляется в виде наличия микросателлитно нестабильных локусов в панели из 5—10 использованных микросателлитных локусов, что и дает основание для заключения о наличии MSI в данной опухоли [10].
В настоящее время в большинстве клинических лабораторий MSI оценивают, используя панель из пяти маркеров мононуклеотидных повторов: BAT-25, BAT-26, NR-21, NR-24 и MONO-27, которые были отобраны ввиду их высокой чувствительности и специфичности [6]. Опухоли с наличием 10—29% нестабильных локусов обозначаются как опухоли с низким уровнем MSI. Ответ на вопрос о том, можно ли считать КРР с низким уровнем MSI уникальным подклассом опухолей с точки зрения молекулярных механизмов туморо-генеза, остается спорным [7, 9]. У пациентов, имеющих опухоли с MSI, прогноз, как правило, лучше, чем при опухолях с CIN [8], и их ответ на адъювантную химиотерапию отличается от опухолей с микросателлитно-стабильными опухолями [11]. В отличие от CIN, механизм, лежащий в основе MSI, изучен достаточно хорошо — это инактивация семейства генов репарации ДНК (DNA MisMatch Repair — MMR) посредством либо аберрантного метилирования, либо соматических мутаций [12]. Показано, что у больных с синдромом Линча (наследственный неполипозный рак толстой кишки — Hereditary Non-Polyposis Colorectal Cancer, HNPCC) развиваются опухоли исключительно с MSI, так как их геном несет врожденные мутации в MMR-генах: MLH1, MSH2, MSH6 и PMS2. При злокачественной опухоли с MSI спорадического характера чаще всего MMR-гены теряют активность в результате метилирования и, как следствие, инактивации гена MLH1 [12]. Спорадические опухоли с MSI часто несут мутацию V600E в гене BRAF, в то время как у пациентов с синдромом Линча ген BRAF представлен диким типом [13]. Таким образом, наличие мутаций в гене BRAF в MSI-опухолях исключает синдром Линча, что служит информативным диагностическим маркером.
Метиляторный фенотип CpG-островков (CIMP)
Эпигенетическая нестабильность при КРР проявляется как в гиперметилировании промоторных участков генов, содержащих CpG-островки, так и
в тотальном гипометилировании экзонных и ин-тронных участков генов. Механизм, который обусловливает тот или иной характер CIMP, не совсем ясен, хотя показана ассоциация между мутацией в гене BRAF, приводящей к замене V600E в белковом продукте, и CIMP при КРР. Это может указывать как на участие активированного гена BRAF в патогенезе метилирования, так и на взаимосвязь между спорадической MSI и фенотипом метилирования [14]. Стоит заметить, что в исследованиях in vitro, проведенных в культурах клеток КРР, не выявлено прямой причинно-следственной связи между мутациями в гене BRAF и CIMP [15].
Как правило, наличие значимого статуса CIMP определяют в тех случаях, когда присутствует метилирование не менее трех локусов из пяти для панели генетических локусов hMLHl, P16, MINT1, MINT2 и MINT31 ген-ассоциированных CpG-островков [14]. Уже не раз были предприняты попытки стандартизовать маркеры CIMP с целью их клинического использования. Так, предлагалось подразделять CIMP на два класса: с низким и высоким уровнями метилирования — в зависимости от числа метилированных маркерных локусов. Наличие CIMP и MSI-опухолей — это предпосылка для включения статуса CIMP в клинические исследования и в стратегию принятия клинических решений. На основании уже проведенных ретроспективных исследований можно считать, что использование CIMP в качестве предиктивного маркера КРР не за горами, хотя в настоящее время ещё недостаточно данных, которые позволили бы рекомендовать его для рутинного использования в клинической практике [15]. В генетических локу-сах опухолевых клеток КРР наблюдаются значительно более низкие уровни гл
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.