= МОЛЕКУЛЯРНАЯ РАДИОБИОЛОГИЯ -
УДК 611.441:616-006:539.1.047:575.224.22
ГЕННЫЕ ПЕРЕСТРОЙКИ RET/PTC В СПОНТАННЫХ И РАДИОГЕННЫХ ОПУХОЛЯХ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ: МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА, РАДИОБИОЛОГИЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ЭПИДЕМИОЛОГИЯ
© 2015 г. Л. Н. Ушенкова, А. Н. Котеров*, А. П. Бирюков
Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России, Москва
Представлен обзор молекулярно-генетических, радиобиологических и молекулярно-эпидемиоло-гических исследований генных (хромосомных) перестроек RET/PTC в клетках щитовидной железы (ЩЖ), а также выявленные для них закономерности применительно к радиационным воздействиям in vitro, in vivo и на популяциях человека. Рассмотрены данные о гене RET и о химерных конструкциях его с генами-донорами (перестройки RET/PTC). Приведены сведения об истории открытия RET/PTC, их типах, канцерогенном потенциале и о специфичности к опухолевым и неопухолевым заболеваниям ЩЖ, в особенности к папиллярным карциномам ЩЖ. Представлены данные (всего семь работ) об индукции RET/PTC после облучения in vitro опухолевых и нормальных клеток ЩЖ и в опытах на мышах. Механизмы индукции RET/PTC могут быть связаны с двунитевыми разрывами ДНК и окислительным стрессом. Приведены единичные сведения (три публикации) о возможности индукции RET/PTC малыми дозами радиации с низкой ЛПЭ (до 0.1 Гр); их доказательный потенциал в целом слаб. Изложены достижения в области молекулярной эпидемиологии частоты RET/PTC для облученных и необлученных когорт. В то же время отмечается, что, несмотря на огромный массив накопленных данных из 30 стран мира и более 20 лет исследований, сформировавшиеся положения слабо подтверждены статистически и не имеют базы, соответствующей положениям доказательной медицины. Главными из таких представлений являются повышенная частота RET/PTC в радиогенных карциномах и в опухолях детского возраста по сравнению с опухолями взрослого возраста. Рассмотрена возможность использования факта наличия RET/PTC или их частоты в качестве маркеров папиллярных карцином ЩЖ и, конкретно, их радиогенных форм. Если в первом случае ответ может быть положителен, то во втором ситуация характеризуется неопределенностью. В связи с этим сделан вывод о необходимости проведения объединенного (pooled) либо мета-анализа совокупности всех опубликованных данных.
Обзор, ген RET, генные перестройки RET/PTC, рак щитовидной железы, облучение, молекулярная эпидемиология.
DOI: 10.7868/S086980311503011X
Проблема радиогенных злокачественных опухолей щитовидной железы (ЩЖ), несмотря на без малого три десятка лет, прошедших с момента аварии на Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС), не теряет своей актуальности. Согласно ряду данных, частота папиллярных карцином ЩЖ в трех странах СНГ продолжает расти [1—5], хотя вопрос о радиационной обусловленности этих новообразований неоднозначен (возможны эффекты скрининга [6, 7], йододефицита [1, 8, 9—12] и просто увеличения фоновой частоты рака ЩЖ (РЩЖ), наблюдающейся по всему миру [13—16]). Появились работы, где утверждается об учащении РЩЖ у ликвидаторов аварии на ЧАЭС [17—22]; рассматриваются возможные эффекты у ликвидаторов аварии на АЭС "Фукуси-ма-1", где некоторые из них накопили дозы на
* Адресат для корреспонденции: 123182 Москва, ул. Живописная, 46, ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России; тел.: 8 (499) 190-96-37; e-mail: govorilga@inbox.ru.
щитовидную железу до 2—12 Гр [23]. Публикуются полемические статьи о целесообразности пересмотра радиационных рисков РЩЖ в сторону увеличения [24].
В нашем предыдущем обзоре [25] была продемонстрирована актуальность поиска генных маркеров, позволяющих дифференцировать радиогенный РЩЖ от спонтанного (спорадического). Накопленные к настоящему времени данные пока не позволяют предложить полностью адекватные и проверенные маркеры на основе регистрации экспрессии индивидуальных генов (хотя последние работы и вселяют некоторые надежды — см. в [25]), показателей их полиморфизмов, копийности, или же на основе генных сигнатур (групп генов, идентифицируемых по профилю их экспрессии). Очевидно, однако, что для практических целей даже несовершенные маркеры могли бы стать некими реперами хотя бы "юридического" порядка при
первичной дифференциации радиогенных форм рака от нерадиогенных [25—28].
Наиболее обширные и длительные исследования генетических маркеров как собственно папиллярных карцином ЩЖ, так и конкретно радиогенных их форм, были связаны с генными перестройками RET/PTC, которые заключаются в образовании химерных конструкций между различными генами-донорами и геном RET (подробнее ниже). Именно с этими перестройками, открытыми в 1980-х гг. [29, 30], и были связаны, вероятно, наибольшие надежды при поиске маркеров радиогенного РЩЖ. Кроме того, поскольку активацию гена RET сопоставляют с развитием канцерогенеза ЩЖ, то и сам этот ген, и его перестройки рассматриваются ныне как мишень для таргетных препаратов при терапии РЩЖ [31—41] (судя по всему — с 2005 г. [31]).
Все это демонстрирует степень важности перестроек RET/PTC при поиске генных маркеров или средств терапии как спонтанного, так и радиогенного РЩЖ. И действительно, с начала 1990-х гг. по всему миру были проведены кажущиеся невероятными по совокупному объему исследования из областей молекулярной эпидемиологии и молекулярной генетики перестроек RET/PTC для РЩЖ различной этиологии. Но эти усилия пока не привели ни к однозначно трактуемым выводам, ни к какому-то объединяющему (pooled [42—44]) анализу (или же к мета-анализу [28, 44, 45]) всей совокупности данных. Между тем, только такие исследования, а не локально-ограниченные, в наибольшей степени приближаются к реальным эпидемиологическим зависимостям согласно положениям доказательной медицины [28, 44].
В настоящей работе представлен обзор моле-кулярно-генетических, радиобиологических и молекулярно-эпидемиологических исследований перестроек RET/PTC в нормальных и раковых клетках ЩЖ, а также выявленные для них закономерности при радиационных воздействиях in vitro, in vivo и на популяциях человека.
ПЕРЕСТРОЙКИ RET/PTC В СПОНТАННОМ И РАДИОГЕННОМ РЩЖ
Ген RET
Ген RET впервые был идентифицирован и клонирован M. Takahashi с соавт. (США) в 1985 г. [29]. Поскольку методика включала трансфекцию ДНК из T-клеток лимфомы человека в клетки фибробластов мышей, то авторы предложили на-1
звать его ret , что означает "REarranged during
1 До 1997—1998 гг. ген RET обозначался строчными буквами (ср. [46, 47] и [48, 49]).
Transfection protooncogene" [29, 30] (см. OMIM #164761). Таким образом, название является условным и не отражает собственно функции гена.
Ген RET расположен на длинном плече 10-й хромосомы в локусе 11.2 (10q11.2), имеет протяженность около 55 тыс. пар нуклеотидов и содержит 20 экзонов [50—53]. Идентифицирован в клетках человека [29, 50—53], а также по крайней мере в клетках мышей [54], крыс [55] и собак [56]. Являясь ассоциированной с мембраной тирозин-
3
киназой рецепторного типа , белковый продукт гена RET участвует в контроле пролиферации, миграции и/или дифференцировки клеток, а также в морфогенезе [39, 57, 59]. Ген RET экспресси-руется в нормальных тканях, происходящих из 4
неврального гребня , включая симпатические ганглии, мозговое вещество надпочечников, С-клетки ЩЖ и почек, а также в ряде опухолей (нейробластома, феохромоцитома, тиреокарци-номы и др. [57, 61, 62]). Не экспрессируется или слабо экспрессируется в нормальных фолликулярных клетках ЩЖ [39, 59, 63].
Приобретение аномально высокой фосфори-лирующей активности белковым продуктом гена RET рассматривается как молекулярный механизм для ряда медуллярных и для значительной части папиллярных карцином ЩЖ. Способы активации рецепторной тирозинкиназы RET в этих двух типах опухолей различаются. Если для медуллярного рака характерны точковые мутации гена RET, то для папиллярной карциномы индукцию канцерогенеза связывают с вовлечением протоонкогена RET в хромосомные ("цитогене-тические" согласно OMIM #164761) перестройки (транслокации и инверсии) [39, 40, 64].
ПЕРЕСТРОЙКИ RET/PTC: ИСТОРИЯ
ИССЛЕДОВАНИЯ, СТРУКТУРА И РАСПРОСТРАНЕНИЕ В РАЗЛИЧНЫХ ОПУХОЛЯХ
Для РЩЖ характерен преимущественно папиллярный тип карциномы (вклад в пул тиреоид-ных злокачественных новообразований составляет 80—90% [65—67]). Хотя существуют и спонтанные папиллярные карциномы, именно этот тип
2 "OMIM" — Интернет-вариант базы данных проекта "Мен-делевское наследование у человека" (Online Mendelian Inheritance in Man), в которой собирается информация об известных патологиях с генетическим компонентом и генах, ответственных за их патогенез.
3 Белковый продукт гена RET состоит из нескольких доменов: экстрацеллюлярного (лиганд-связывающего), трансмембранного и внутриклеточного (каталитического), ассоциированного с тирозинкиназной активностью [57, 58].
4 Ткани эмбриона, являющиеся зачатком головного и спинного мозга (невральный гребень) [60].
РЩЖ считается радиационно-обусловленным [1, 8, 39, 59, 65, 68].
Папиллярная карцинома происходит из фолликулярных клеток ЩЖ [66, 67], в которых, как отмечалось выше, протоонкоген RET практически не экспрессируется [39, 59]. Однако этот ген может активироваться за счет хромосомных перестроек, что приводит к слиянию участка, кодирующего тирозинкиназный домен гена RET, с фрагментом одного из генов-доноров. В результате образуются структурно измененные формы про-тоонкогена RET (для папиллярных карцином ЩЖ - "RET/PTC-онкогены"; PTC - Papillary Thyroid Carcinoma), экспрессия которых имеет следствием гиперпродукцию химерных RET/PTC онкобелков, обладающих постоянной тирозин-фосфорилирующей активностью. Последние, как полагают, могут играть роль в развитии папиллярной карциномы ЩЖ [39, 59, 57, 58, 61, 69]. Ген-
5
ные перестройки RET/PTC , вероятно, происходят на стадии инициации, поскольку [1, 80]:
♦ Введение экзогенных RET/PTC сопровождается неопластической трансформацией нормальных тироцитов человека in vitro [81] и некоторым онкогенным эффектом в опытах на дифференцированных клетках ЩЖ крыс [82]. Можно упомянуть также о злокачественной трансформаци
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.