= ОБЗОРЫ
УДК 618.19-006.6;612.018;578.083
НОВОЕ В ИССЛЕДОВАНИИ ГЛИОБЛАСТОМ
© 2014 г. Е. Ю. Рыбалкина1*, Г. В. Павлова2, А. А. Ставровская1
1Онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН, 115587, Москва, Каширское ш., 24 2Институт биологии гена РАН, 119991, Москва, ул. Вавилова, 34/5; *электронная почта: Kate_Rybalkina@mail.ru Поступила в редакцию 16.07.2014 г.
Глиобластома (англ. Glioblastoma multiforme) — это наиболее частая и наиболее агрессивная форма опухолей головного мозга. Средний срок выживаемости больных глиобластомами, несмотря на проводимое лечение, составляет всего 12—15 мес. Для борьбы с этой тяжелым, пока практически неизлечимым заболеванием мобилизованы значительные контингенты исследователей. Благодаря этому в самое последнее время (конец 2013—первая половина 2014 гг.) опубликована серия работ, результаты которых свидетельствуют о существенном прогрессе в изучении глиобластом в частности и злокачественных новообразований в целом. В представленном обзоре рассмотрены эти исследования. Охарактеризован геномный ландшафт глиобластом. Выявлены новые драйверные генетические изменения при глиобластомах, наметились новые подходы к терапии глиобластом. Обсуждаются результаты применения иммунотерапии при глиобластомах.
Ключевые слова: глиобластома, геномный ландшафт, драйверные мутации, дендритные вакцины.
Б01: 10.7868/80233475514060073
ВВЕДЕНИЕ
Примерно 70% первичных опухолей головного мозга взрослых людей представлено злокачественными глиомами (опухоли глии), из которых 60—70% составляют глиобластомы (ГБЛ) [1]. Эти опухоли образуются из звездчатых глиальных клеток, астроцитов, которые, в отличие от нейронов, способны к размножению. В ГБЛ происходит неконтролируемое деление клеток. Средний срок выживаемости больных при ГБЛ, несмотря на проводимое лечение, составляет всего 12—15 мес. [1]. Опухоль характеризуется стремительным ростом и прорастанием в мозговую ткань. Стандартом лечения при ГБЛ на сегодняшний день является комплексный подход, предусматривающий операцию, лучевую терапию и химиотерапию. Основной химиопрепарат, применяемый при ГБЛ сегодня, — темозоломид — алкилирующий агент второго поколения. Однако даже при такой жесткой стратегии не более 17% больных живут более 3 лет [2]. Для борьбы с этой тяжелой, пока практически безнадежной болезнью мобилизованы значительные контингенты исследователей. Благодаря этому в самое последнее время (конец 2013—начало 2014 гг.) появилось несколько работ, результаты которых свидетельствуют о существенном прогрессе в изучении глиобластом в частности и злокачественных новообразований в целом. Мы сочли необходимым довести эти дан-
ные до широкого круга научной и медицинской общественности.
ПОСЛЕДНИЕ ДОСТИЖЕНИЯ В ИССЛЕДОВАНИИ БИОЛОГИИ ГЛИОБЛАСТОМ
Геномный ландшафт ГБЛ. Выделение новых драйверных генетических изменений
Генетические изменения, возникающие в ГБЛ и имеющие отношение к развитию этих опухолей, описаны в целом ряде обзоров (см., например, [3—5]). Однако до последнего времени оставалось неясным, как влияет большинство из этих изменений на жизнедеятельность клеток головного мозга. Очень важный вклад в решение этой проблемы внесли исследования геномного ландшафта ГБЛ и выделение новой группы драйверных мутаций [6, 7]. Под геномным ландшафтом опухоли понимают набор генетических изменений (назовем их общим словом "мутации"), характерных для данной популяции опухолевых клеток. Драйверные мутации — генетические изменения, сообщающие клетке селективные преимущества, которые обеспечивают накопление клеток-носителей мутации в процессе эволюции опухоли и участвуют в прогрессии опухоли. Описание геномного ландшафта ГБЛ стало возможным благодаря анализу большого числа случаев и
Первичные глиобластомы из 17 клиник (n = 578)
Анализ клинических данных
Различные методы секвенировния ДНК Определение числа копий ДНК/ЬОН Исследование метилирования ДНК
Экспрессия мРНК. Экспрессия микроРНК Секвенирование РНК Таргетный протеомный анализ
V
Обобщение и анализ результатов
Рис. 1. Методические подходы к исследованию геномного ландшафта глиобластом. Схема составлена на основании материалов статьи [6].
Соматические мутации
Изменения числа хромосом
идентифицированы мутации в нескольких новых, предположительно драйверных генах (см. ниже), а также перестройки локусов, содержащих известные "трансформирующие" гены (EGFR и PDGFRA). Найдены также мутации в генах-модификаторах хроматина [6], что свидетельствует в пользу существенной роли организации хроматина в прогрессии ГБЛ. В большинстве опухолей обнаружены множественные структурные перестройки хромосом, например частые перестройки короткого плеча хромосомы 12, затрагивающие гены MDM2 и CDK4 [6].
Почти в половине ГБЛ найдены сложные слияния и делеции гена EGFR, что подчеркивает важную роль этих событий в развитии ГБЛ [6]. Подходы к лечению, использующие различные изменения рецептора фактора роста эпидермиса (EGFR), остаются важным направлением в разработке новых методов терапии ГБЛ [8]. Результаты этих и других работ, посвященных геномному ландшафту ГБЛ, способствуют выявлению новых прогностических маркеров, а также обнаружению новых подходов к терапии этих опухолей. Исследование ландшафта ГБЛ дает возможность наблюдать и анализировать широкий диапазон генетической изменчивости опухолевых популяций.
Слияние генов
Эпигенетические модификации
Изменения метаболизма клеток
Изменения сигналинга стволовых клеток
Влияние микроокружения опухолевых клеток
Рис. 2. Факторы, определяющие прогрессию глиобластом (по материалам статьи [9]).
применению широкого набора молекулярно-гене-тических методов. Пример исследования, опубликованного в журнале Cell [6], приведен схематически на рис. 1. Во второй работе, вышедшей практически одновременно, также применены различные методы исследования генома и разработан новый статистический подход к идентификации потенциальных драйверных мутаций [7].
Оба исследования геномного ландшафта ГБЛ показали, что драйверные мутации часто встречаются в уже известных генах, имеющих непосредственное отношение к злокачественной трансформации клеток, включая клетки глии (TP53, EGFR, PTENи IDH1) [6, 7]. Это подтверждает участие ранее обнаруженных драйверных мутаций в прогрессии опухолей мозга. В обеих работах
Новые драйверные мутации при ГБЛ
При изучении геномного ландшафта ГБЛ были обнаружены новые, предположительно драй-верные, изменения нескольких генов. Приведем примеры из работы [7]. Прогрессию ГБЛ определяет целый ряд факторов [9] (рис. 2), которые не являются взаимоисключающими, поэтому одновременно могут функционировать разные механизмы. Сведения об этих факторах почерпнуты из большого количества работ (см., например, обзоры [3—5].
Новые драйверные генетические изменения, обнаруженные в работе [7], приведены на рис. 3.
Ген LZTR1 в норме экспрессируется в головном мозге. Он кодирует белок, который является адаптером образования комплекса куллина 3 (СиЬ3) с убиквитин-лигазой. Локус LZTR1 (локализован в 22д11), как показано в [7], делетирован в 22.4% ГБЛ. В 4.4% этих опухолей в гене LZTR1 имеются мутации. Уменьшение числа копий гена LZTR1 обнаружено в отдельных ГБЛ. Изменения LZTR1 нарушают взаимодействие этого белка с СиЬ3, что приводит к снижению убиквитин-лигазной активности комплекса LZTR1-CUL3. Опубликованы данные, свидетельствующие в пользу того, что нарушение функционирования LZTR1 приводит к накоплению опухолевых стволовых клеток в культурах ГБЛ [9].
Повторяющиеся слияния EGFR с SEPT14. Амплификации или мутации гена EGFR, часто
LZTR1 EGFR CTNND2
(нарушенный комплекс с Активация STAT3 CUL3 E3 лигазой)
Возникновение стволовых клеток, прогрессия глиобластомы
Рис. 3. Новые драйверные мутации, обнаруженные при исследовании геномного ландшафта глиобластом (по материалам [7, 9]).
встречающиеся в ГБЛ [10—12], широко обсуждаются в статьях. Однако попытки воздействия на мутантный EGFR пока не приводили к большому успеху. В клетках ГБЛ часто обнаруживается слитный ген EGFR, причем в большинстве случаев его партнерами являются гены SEPT14 или PSPH [7]. Нужно подчеркнуть, что эти слияния выявлены в опухолях, в которых не было обычных для ГБЛ генетических изменений гена EGFR.. Экспериментально показано [7], что новый химерный ген EGFR SEPT14 индуцирует ускорение пролиферации и миграции клеток ГБЛ в культуре и активирует фосфорилирование STAT3 (signal transducer and activator of transcription 3), играющего важную роль в эволюции ГБЛ. Открыт, таким образом, новый тип генетических изменений EGFR., обеспечивающий изменения передачи сигналов в клетках ГБЛ.
CTNND2 также обнаружен в работе [7] как еще один новый, предположительно драйверный ген. Ген CTNND2 кодирует дельта-катенин, член семейства белков клеточной адгезии [13—16]. Дельта-катенин экспрессируется практически исключительно в клетках нервной системы. Он необходим для формирования спинного мозга (при развитии организма), удлинения нейритов и пластичности синапсов [13—16]. Дельта-катенин способствует межклеточной адгезии и, очевидно, клеточной подвижности. В зрелых нервных клетках дельта-катенин располагается в дендритах (отростки нервных клеток). Показано, что снижение числа копий CTNND2 в ГБЛ сопровождалось утратой нейрального фенотипа клеток, которые приобретали более агрессивный мезенхи-мальный фенотип [7]. Введение гена CTNND2 в клетки глиомы снижало скорость их пролиферации и повышало уровень синтеза белков, имеющих отношение к прохождению клеточного цикла. Повышался также уровень нейральных маркеров, и снижалось количество мезенхимальных белков [7]. Хотелось бы заметить, что драйверная роль CTNND2 требует новых доказательств.
Факторы транскрипции, регулирующие появление и накопление стволовых клеток ГБЛ
В настоящее время представления о том, что прогрессия ГБЛ определяется появлением и накоплением опухолевых стволовых клеток, достаточно хорошо обоснованы [17, 18]. Процессы дифференцировки контролируются факторами транскрипции (ФТ), взаимодействующими с цис-регуляторными элементами. ФТ запускают и далее контролируют програ
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.