Очерк натуральной онкологии

[albert52]

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.

[albert52]

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.

[albert52]

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 ).

[albert52]

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.

[albert52]

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.

[albert52]

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.

[albert52]

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.