Новая теория рака. 2-ая редакция

[albert52]

Следующим компонентом пролиферативных сигнальных путей, патологически активированных в клетках меланомы, является PI3K – фосфоинозитол-3-киназный путь, нередко обозначаемый в литературе как «сигнальный путь PI3K/AKT/mTOR», также активируемый белком Ras. Его активация наблюдается примерно в 40-70% случаев меланомы, и наиболее часто это происходит в результате нарушения функционирования каскада, регулируемого супрессором фосфатаз PTEN (phosphatase and tensin homolog).

Это каскад реакций, основные события которого разворачиваются вокруг следующих ферментов: фосфоинозитид-3-киназы (PI3K), семейства протеинкиназ В, компонентами которого являются серин-треонин киназы АКТ 1, 2, 3, и ещё одной серин-треонинспецифичной киназы, обозначаемой как mTOR. В контексте канцерогенеза в клетках меланомы кожи наибольший интерес представляют компоненты AKT и PTEN.

PTEN представляет собой фосфатазу липидов, ферментативная активность которой служит прежде всего для удаления фосфатных групп из PI3К/Akt. Это обычно ограничивает рост и продукцию сигналов выживания клеток. Утрата опухолью супрессорной активности PTEN, выявляемая в значительном числе меланом, ведет к инактивации супрессорных биохимических каскадов, постоянной активации противоапоптотической протеинкиназы В/Аkt и в итоге - к блокированию апоптоза и неконтролируемой пролиферации опухолевых клеток. Инактивация PTEN обнаруживается во многих опухолях, поскольку приводит к неконтролируемому делению с утратой дифференцировки, сбоям в метаболизме клетки и извращённому синтезу. Инактивирующие PTEN мутации обнаруживаются в 10-30% меланом.

Семейство АКТ представляет собой группу киназ, которые путём присоединения остатков фосфорной кислоты к различным белкам цитозоля контролируют их активность. Данное семейство выполняет как классические функции, например, регуляцию пролиферации, дифференцировку и изменение цитоскелета, так и щекотливые в контексте канцерогенеза функции ангионеогенеза, ухода от апоптоза и приобретения резистентности к цитостатикам.

В семейство АКТ входит 3 подвида протеинкиназ: АКТ-1, АКТ-2 и АКТ-3, являющихся продуктами соответствующих генов:
- Akt1 - α-серин/треониновая протеинкиназа – ингибирование апоптоза, биосинтез белка (в сторону «плюс-ткани», гипертрофия миоцитов и т.п.).
- Akt2 - ß -серин/треониновая протеинкиназа- участвует в метаболизме инсулина, индуцирует транспорт глюкозы, осуществляемый ГЛЮТ-4.
- Akt3 - γ- серин/треониновой-протеинкиназы – функция достоверно неизвестна.
Различные виды АКТ гиперэкспрессированы в 45-70% меланом.

Что касается mTOR (см. выше), то несмотря на то, что молекула TOR является неделимым производным двух её субъединиц, последние обладают совершенно разными полномочиями. Повреждение первого комплекса не несёт каких-либо катастрофических последствий для клетки, а нарушение TOR2 приведёт через несколько делений к так называемому «аресту» (прекращению) клеточного цикла на этапе фазы G2/M фазе . Если пострадают обе субъединицы, то клетка «замрёт» в фазе G0 в следующем поколении.

Следующим компонентом системы контроля клеточного цикла является система циклинзасимых киназ CDKN2A, CDK4 и CDK6. Мутации, делеции, гиперметилирование промотора являются нарушениями, обнаруживаемыми в 50% (CDKN2A) и 10-12% (CDK4) случаев меланомы, а наследуемые герминальные мутации в генах предрасположенности могут обусловливать возникновение семейной меланомы в 15% случаев.

CDKN2A (cyclin-dependent kinase Inhibitor 2A) – ген, локализованный в коротком плече 9 хромосомы и кодирующий два белка, которые являются онкосупрессорами: р14 и р16. При помощи данных белков регулируется активность, пожалуй, самого известного онкосупрессора р53 и белка ретинобластомы (RB). В случае мутации CDKN2A (дупликация кодона R112) оба продукта данного гена подвергаются поломке. Мутации данного гена обнаружены в 30-40% случаев меланом, особенно часто они встречаются в контексте семейной меланомы. Спорадические соматические мутации CDKN2A встречаются в 50% случаев меланомы кожи, реализуемой либо путём деактивации р16, либо путём метилирования промотора (10%). Белковый комплекс циклина-D и CDK4 регулирует экспрессию RB, влияющего на активность клеточного цикла и пролиферацию клеток.

CDK4 (сyclin-dependent kinase 4) – фермент, кодируемый одноимённым геном и являющийся частью семьи циклинзависимых киназ. Будучи звеном единой системы контроля клеточного цикла, CDK4, как и CDK6, связан с соответствующими протеинами и белком ретинобластомы. В контексте канцерогенеза данные элементы выступают в роли рычагов управления клеточным циклом, неконтролируемая активность которого может быть результатом тех или иных нарушений в управляющих ферментах.

Ингибиторы циклинзависимых киназ блокируют активность соответствующих ферментов как самостоятельно, так в комплексе «фермент+циклин»; действуют данные препараты, как правило, в фазе G1 клеточного цикла.

В ядрах клеток меланомы наблюдается гиперэкспрессия фактора транскрипции NF-κB, который участвует в передаче сигнала как в МАРК-, так и в PI3K-сигнальных каскадах . В цитоплазме нормальных клеток, находящихся в стационарном состоянии, белок NF-κB не присутствует в свободном виде. Он связан с ингибиторным белком I-κB. Но при стрессовых воздействиях или поступлении внешних сигналов белок IκB фосфорилируется и высвобождает NF-κB, который перемещается в ядро и запускает транскрипцию более 100 генов, производящих белки, необходимые для реакции на стресс и выживания клетки.
Освободившийся ингибиторный белок IκB подвергается убиквитинированию и последующей деградации в протеосомах. В клетках меланомы нарушена протеасомная функция, и это приводит к пролиферации клеток меланомы и ингибированию про-апоптотических реакций при химиотерапии.

В выживании клеток меланомы также участвует противоапоптотический путь, опосредованный белком Bcl-2. Повышенная экспрессия Bcl-2 вовлечена в выживание меланомных клеток и инвазию опухоли. Преклинические исследования показали, что гиперэкспрессия Bcl-2 связана с повышенной продукцией сосудистого эндотелиального фактора роста VEGF и ангиогенезом. Избыточная экспрессия Bcl-2 может обуславливать резистентность к цитотоксической химиотерапии.

[albert52]

Продолжим с меланомой.

Давно известно, что любое воспаление или систематическая травматизация могут приво -дить к запуску онкогенеза по схеме «воспаление - метаплазия – дисплазия – атипизм разной степени или разного уровня – полная потеря дифференцировки» и кожные новообразования – не исключение. Существуют ли абсолютно доброкачественные невусы – вопрос риторический, поскольку наличие скопления меланина на коже повышает риск его малигнизации уже по факту одного лишь существования. Наружная локализация, частое соприкосновение с предметами одежды и нижнего белья, подверженность влиянию солнечной радиации, всё это приводит к тому, что риск перехода безобидного невуса в одну из самых агрессивных опухолей из ныне описанных, довольно-таки высок.

В случае повреждения или полного удаления образования рекомендуется по возможности проконсультироваться с врачом, а также наблюдать за «поведением» кожи на месте невуса: сильная кровоточивость, зуд, боль, долго не проходящее покраснение являются доводами в пользу как можно более раннего обращения к доктору.

Ультрафиолетовые лучи бывают нескольких типов:
УФ-A (UVA в международной классификации) относятся к лучам длинноволногового диапазона (315-400 нанометров),
УФ-B (UVB) - лучи средневолнового диапазона (280-315 нм) и
УФ-C (UVC) - коротковолнового диапазона (100-280 нм).
Большая часть ультрафиолета, получаемого нами от природных источников, представляет собой UVA. UVA лучи могут проникать в толщу дермы, и хотя энергия их фотонов (а значит, и мутагенное действие) мала, при избытке инсоляции всё равно наблюдаются явления ультрафиолетового мутагенеза. Наиболее опасные UVC и большая часть UVB в норме поглощаются озоновым слоем атмосферы, а UVB, легко вызывающий ожоги, не способен пройти даже через оконное стекло. Кремы с SPF, защищающим от ультрафиолета фильтром SPF (Sun Protection Factor) защищают лишь от UVB-повреждений, которые вызывают ожоги (буква B в данном случае свидетельствует об этом, «burn»). При этом физические фильтры, в состав которых входят микрочастицы цинка и титана, работают как экран, не давая ультрафиолету проникать в глубокие слои кожи.

Отметим, что согласно методу Шульца, который позволяет рассчитать уровень SPF-фильтра, разница между SPF 100 и 50 составляет статистическую погрешность. Фактическое время защиты кожи – это время, в течение которого вы можете находиться на солнце без солнцезащитного средства без появления ожогов. Как правило, оно варьируется от 5 до 30 минут в зависимости от типа кожи. Это время, умноженное на значение солнцезащитного фактора, равно времени, которое вы можете провести на солнце после применения солнцезащитного средства без получения ожогов. Пользоваться средствами защиты от УФ-излучения следует за 10-15 минут до начала солнечных ванн и обновлять слой средства после каждого нахождения в воде.

Меланома представляет собой генетически и фенотипически гетерогенную группу опухолей. Кстати, она не может носить название «рак», поскольку «рак» - это злокачественные опухоли эпителиального происхождения , а меланома произрастает из меланоцитов, клеток нервного гребня. Важнейшим аспектом классификации меланомы кожи является определение фазы роста: горизонтальной, являющейся по сути своей поверхностным распространением опухоли, и вертикальной, с инвазией опухоли в подлежащие ткани, что является менее благоприятным вариантом, так как обусловливает высокую вероятность метастазирования.

Спектр хромосомных нарушений и активирующих мутаций, формирующих различные молекулярные портреты опухоли, отличается в меланоме различной локализации. В меланоме поверхности кожи доминируют мутации в генах BRAF (50 %), NRAS (20 %), причем мутации NRAS характерны для опухолей на участках кожи, подверженных инсоляции. Активирующие мутации KIT выявляют в 20-30 % случаев меланомы акральной или мукозальной локализации, а также в меланоме, возникшей в результате ультрафиолетового повреждения кожи. В 25 % случаев меланома кожи развивается из предсуществующего невуса.

Большинство злокачественных меланом в своей прогрессии проходят 2 стадии роста: длительно существующую (от 2 до 10 лет, чаще всего в пределах 3–5 лет); стадию ***шки (bljashki), или фазу радиального роста, когда хирургическое иссечение дает блестящий результат и фазу вертикального роста, в результате которого обычно образуется массивный узел и возникает риск развития отдаленных метастазов.

Процесс прогрессии меланомы кожи согласно модели Кларка:
- доброкачественный меланоцитарный невус: контролируемая пролиферация нормальных меланоцитов.
- атипичный/диспластический невус: аномальный рост меланоцитов, характеризующийся клеточной атипией. Факультативный предрак. Характеристики – радиус более 5 мм, неровные кроя, вариабельная пигментация
- фаза радиального роста: меланоциты начинают прорастать в кожу горизонтально, отмечается тканевая атипия (меланома in situ). Е-кадгерин способствует более глубокому распространению меланоцитов, однако лишь небольшой их процент проникает за папиллярный слой дермы.
- фаза вертикального роста: многочисленные мутации Е-кадгерина и экспрессия Н-кадгерина (ЕМП - см. выше) позволяет атипичным меланоцитам прорывать нижележащие барьеры, пролиферируя вертикально в дерме. Образование начинает представлять собой узел с высоким метастатическим потенциалом.
- метастазирование: меланоциты с признаками тяжёлой атипии распространяются по всему телу, сначала в близкие к коже метастатические узлы, затем в подкожно-жировую клетчатку и мягкие ткани, лёгкие и головной мозг. Общая пятилетняя выживаемость пациентов с метастатической меланомой составляет 10 %, а десятилетняя – 2–5 % .

Меланома кожи быстро и неуловимо распространяется путем инфильтрированного роста и проникновения в межтканевые щели, кожные и подкожные лимфатические пути, а также путем перемещения клеточных агрегатов по лимфатическим и кровеносным сосудам. Это связано со слабой адгезией меланобластов, их универсальной способностью легко размножаться в разных органах и тканях и с обилием сосудов, снабжающих опухоль. При этом примерно у половины больных даже при первой стадии к началу лечения уже имеются клинически не определяемые метастазы, которые интенсивно прогрессируют после хирургического лечения.

В опухолях толщиной больше 3 мм в 50% рецидивы развиваются через 12 месяцев, а в 90% — в пределах 5 лет. Тонкие меланомы имеют низкую степень вероятности развития рецидивов, при этом безрецидивный период может продлиться более 10 лет после установления первичного диагноза. Впрочем, наличие, по крайней мере, одного митоза на 1 мм² может повысить тонкую меланому до более поздней стадии с высоким риском развития метастазов.

Гистологическая классификация позволяет выделить эпителиоидноклеточную, веретеноклеточную, смешанно-клеточную и невусоподобную меланому.

[albert52]

Цвет кожи определяется содержанием меланина в кератиноцитах, представляющих собой клетки-рецепторы меланинсодержащих органелл, формируемых меланоцитами и названных меланосомами.

Локализующиеся в эпидермисе на границе с дермой меланоциты представляют собой отростчатые клетки, функционально связанные с некоторыми кератиноцитами, каждый меланоцит и соответствующие ему 36 кератиноцитов составляют эпидермальную меланиновую единицу, обеспечивающую направленный транспорт меланосом к кератиноцитам.

Меланосомы, эти эллипсоидные органеллы, формируются в зоне эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи; вначале они представляют собой не содержащие меланина сферические структуры, которые по мере накопления пигмента темнеют, уплотняются и приобретают овальную форму.

Меланосомы локализуются в меланоцитах преимущественно изолированно друг от друга в виде отграниченных мембраной дискретных органелл. В кератиноцитах же они могут существовать и в виде агрегатов по три и более частиц в одной органелле, снабженной мембраной. Эти органеллы напоминают меланосомосодержащие органеллы макрофагов, известные под названием лизосом.

Представляется, что меланосомы эпидермальных кератиноцитов постепенно разрушаются. В значительно пигментированной коже, однако, интактные меланосомы располагаются и в роговом слое. Скорость транспорта меланосом к кератиноцитам может влиять на количество синтезируемых меланосом. Халоны (и гормоны - МСГ) могут также изменять активность аденилатциклазы и скорость деления меланоцитов и кератиноцитов.

Эпидермальные клетки и роговой слой очень пигментированной кожи заполнены мириадами меланосом. В них содержится около 30% меланина, в связи с этим из-за своей плотности и высокой способности к поглощению УФР они могут обеспечить защиту от повреждающего действия солнечных лучей. Локализация меланосом в околоядерной зоне эпидермальных клеток уже сама по себе способна защитить легко повреждаемое, содержащее ДНК, ядро за счет уменьшения прямого воздействия фотонов.

Связанный с микрофтальмией фактор транскрипции (MITF) является основным регулятором развития и дифференцировки в меланоцитарной линии (см. мастер-гены). При меланоме MITF также играет критическую роль в фенотипе клеток и строго контролирует транскрипционную активность и репрессию большого количества генов.

Низкие и высокие уровни MITF были связаны с различными глобальными паттернами экспрессии генов. Низкие уровни MITF управляют дедифференцировкой в ​​клетках меланомы, о чем свидетельствует эффект истощения MITF, приводящий к увеличению экспрессии маркеров стволовых клеток при одновременном снижении экспрессии маркеров дифференцировки меланоцитов. Параллельно с дедифференцированным фенотипом было показано, что истощающийся MITF уменьшает рост клеток и вызывает их старение и/или апоптоз.

Модель реостата предполагает, что разные уровни MITF определяют различные клеточные фенотипы. Низкие уровни MITF вызывают дедифференцировку, что приводит к фенотипу, подобному стволовым клеткам, промежуточные уровни MITF способствуют пролиферации клеток, а более высокие уровни MITF приводят к старению, опосредованному дифференцировкой меланоцитов.

Текущие клинические стратегии, включающие целевое лечение, обычно нацелены на популяции клеток меланомы, которые «зависимы» от гиперактивного пути MAPK для выживания и быстрого деления клеток (см. выше). Однако все больше данных свидетельствуют о том, что меланомы в низком MITF-опосредованном дедифференцированном состоянии имеют «перемонтированные» сигнальные каскады, которые перераспределяют онкогенную передачу сигналов по нескольким путям, включая пути не-MAPK, в дополнение к пути MAPK. Другими словами, вместо полной зависимости от одного регулирующего рост пути, дедифференцировка позволяет использовать несколько путей для придания лекарственной устойчивости.

Так, передача сигналов WNT5A происходит через неканонический путь WNT и вызывает дедифференцировку путем подавления уровней MITF, стимулируя клеточный фенотип старения. Но клетки, экспрессирующие высокие уровни WNT5A, были способны повторно войти в клеточный цикл, указывая на то, что они не были действительно старящими (таким образом называются старческиe). Передача сигналов WNT5A может быть функционально связана с врожденной резистентностью.

WNT5A-экспрессирующие клетки с задержкой роста обладают повышенной инвазивностью при увеличении терапевтической дозы - ингибиторы BRAF таким образом способствуют метастазированию. У них выявлены высокие уровни маркеров раковых стволовых клеток, таких как CD271, JARD1B и фибронектин.

Кроме того, передача сигналов EGFR и усиленная экспрессия EGFR индуцируют медленно циклический фенотип и повышенные уровни ингибиторов клеточного цикла, включая p21 Cip1 (CDKN1A), p27 Kip1 (CDKN1B), а также активированный гипофосфорилированный белок ретинобластомы. Было показано, что пути передачи сигнала EGFR являются частью той же транскрипционной программы, что и WNT5A.
При колоректальном раке (CRC) устойчивость к вемурафенибу при лечении BRAF-мутантной CRC опосредуется экспрессией EGFR, которая является следствием эпителиального происхождения CRC.

После ингибирования BRAF передача сигналов EGFR делает возможным повторную активацию обратной связи пути MAPK и активацию пути PI3K-AKT. EGFR-опосредованная резистентность при меланоме связана с глубокими изменениями паттернов экспрессии генов, которые коррелируют с дедифференцировкой, что определяется снижением уровней MITF вместе со снижением нижестоящих мишеней MITF и других важных регуляторов меланоцитов, таких как SOX10, PAX3 и LEF1.

Активация NF-κB также играет важную роль в повышении устойчивости к лечению в клетках с низким уровнем MITF. Клетки с высоким NF-κB и низкой экспрессией MITF были по своей природе устойчивы как к ингибированию одним агентом в нескольких точках пути MAPK, так и к ингибированию комбинации BRAF / MEK.

[albert52]

Даю частично измененный и дополненный вариант предыдущей заметки.

Для меланомы характерен высокий уровень мутаций, значительно выше, чем у других опухолей (меланома, таким образом, как бы чемпион по мутациям). Это связано с тем, что меланома находится как бы посредине между раком и саркомой - с одной стороны, у меланомы нет характерной для эпителиальных тканей так наз. "строевой дисциплины", подавляющей большинство мутаций в зародыше. С другой стороны, меланоциты находятся на поверхности тела и подвергаются воздействию такого мощного мутагенного фактора, как ультрафиолетовые лучи.

В связи с этим так важно значение мастер-генов (см. выше) - основных стражей идентичности клеток. Для меланоцитов таким мастер-геном является MITF (связанный с микрофтальмией фактор транскрипции), который является основным регулятором развития и дифференцировки в меланоцитарной линии. Впрочем, в эмбриогенезе важную роль играют белки пути Wnt, включая Wnts, такие как Wnt6 и Wnt8, которые контролируют экспрессию множества ключевых белков, включая Slug и Snail.

Wnt1 и Wnt3A также способствуют развитию клеток нервного гребня в пигментные клетки. Когда в клетках истощаются эти два белка, они становятся нейрональными, а не пигментированными клетками. Wnt1 передает сигнал меланобластам паракринным образом, чтобы увеличить количество меланоцитов, тогда как Wnt3а и β-catenin могут определять клетки нервного гребня в направлении меланоцитов. Супрессором MITF является DKK1 (Dickkopf), и фибробласты, секретирующие DKK1, могут ингибировать продукцию меланина в соседних меланоцитах.

Отметим, что передача сигналов Wnt5а может противодействовать передаче сигналов Wnt1 / 3а. Это может указывать на то, что там, где каноническая передача сигналов Wnt важна для позиционирования и дифференцировки меланобластов, неканоническая передача сигналов Wnt, возможно, посредством подавления β-катенина, может вызывать дедифференцировку меланоцитов и других типов клеток до состояния, более похожего на стволовые клетки.

Это подтверждается данными и гематопоэтической системы, показывающими, что Wnt5A поддерживает гемопоэтические стволовые клетки (HSC) в состоянии покоя, тем самым увеличивая как краткосрочную, так и долгосрочную репопуляцию HSC. Каноническая передача сигналов Wnt необходима для дифференцировки этих HSCs, и Wnt5а противодействует каноническим путям передачи сигналов Wnt для поддержания плюрипотентности HSCs.

Отметим кстати, что в коже стволовые клетки можно найти в трех основных областях - выпуклости волосяного фолликула, в межфолликулярном эпидермисе и в сальных железах. Фактические данные указывают на то, что каждая из этих популяций стволовых клеток имеет различные характеристики. Стволовые клетки, обнаруженные в волосяном фолликуле, представляют собой недифференцированные меланобласты. Коммитированные предшественники меланоцитов от фолликула распостраняются по эпидермису.

Поддержание стволовых клеток меланоцитов (MSC) зависит от тонкого взаимодействия между факторами MITF, Pax3, SOX10 и DCT, и регуляция стволовых клеток довольно сложна. Например, Pax3 играет двойную роль в регуляции транскрипции ниже MITF: обычно действует как репрессор, но в присутствии канонической передачи сигналов Wnt Pax3 может передавать сигнал для активации MITF и вызывать увеличение транскрипции DCT(L-дофахром таутомеразы) и усиление дифференцировки MSC.

Отметим, что строго регулируемый выход из клеточного цикла и повторный вход в него зависят от баланса передачи сигналов Wnt, о чем свидетельствует способность канонической передачи сигналов Wnt управлять транскрипцией MITF, а также высокие уровни ингибиторов Wnt, которые присутствуют в стволовых клетках меланоцитов. Поскольку Wnt5а может подавлять каноническую передачу сигналов Wnt, вполне возможно, что Wnt5а участвует в поддержании покоя MSC, так же как он важен для поддержания HSC.

Пациентов с меланомой можно разделить на высокометастатическую когорту на основе высокого Wnt5а, низкого профиля MITF и менее метастатическую когорту с высоким профилем MITF и низким Wnt5а, то есть между MITF и Wnt5а в зрелых клетках существуют антагонистические отношения. Поэтому активизация неканонического пути Wnt ( и Wnt5а соответственно) приводит к резкому снижению пигментации клеток меланомы, что, возможно, позволяет этим клеткам ускользать от раннего обнаружения врачами, как это часто бывает с амеланотическими меланомами.

Отметим, что усиление канонической передачи сигналов Wnt в меланоцитах ведет к их повышенной пролиферации и клоногенному выживанию. Важно отметить, что β-катенин способствует уходу меланоцитов от старения посредством инактивации p16, что приводит к их иммортализации. В целом, хотя мутации ß-катенина редки при меланоме, активация ß-катенина является ключевым этапом в начальном превращении меланоцитов в меланому.

Таким образом, каноническая передача сигналов Wnt важна на ранних стадиях развития опухоли во время превращения меланоцитов в меланому в радиальной фазе роста (RGP), но его продолжающаяся экспрессия на более поздних стадиях, таких как меланома в вертикальной фазе роста (VGP) и метастазы, из-за его продвижения дифференцировки, может подавлять метастазирование.

Передача сигналов Wnt5а, с другой стороны, отсутствует на ранних стадиях опухоли, и обработка меланоцитов с помощью Wnt5а вызывает их апоптоз, а не трансформацию. Также в других видах рака Wnt5а может действовать как опухолевый супрессор. Однако после трансформации меланоцитов активация Wnt5A снижает уровень β-катенина и способствует метастазированию.

Кстати, невусы экспрессируют довольно высокие уровни Wnt5а. Подавляющее большинтво пигментированных невусов имеют мутантный B-Raf, также парадоксально (сильная пигментация) подавляющий экспрессию MITF. Как и Wnt5а, экспрессия B-Raf высока в невусах, снижена в меланоме на стадии RGP и повышена в VGP, как и в других метастатических опухолях.

При колоректальном раке (CRC) устойчивость к вемурафенибу при лечении BRAF-мутантный CRC опосредуется экспрессией EGFR, которая является следствием эпителиального происхождения CRC. Усиленная экспрессия EGFR индуцирует повышение уровня ингибиторов клеточного цикла, включая p21 Cip1 (CDKN1A), p27 Kip1 (CDKN1B), а также активированный белок ретинобластомы(RB). Было показано, что пути передачи сигнала EGFR являются частью той же транскрипционной программы, что и WNT5a.

Вернемся к MITF. Клиницистами выдвинута модель реостата, предполагающая, что разные уровни MITF определяют различные клеточные фенотипы. Низкие уровни MITF вызывают дедифференцировку, что приводит к фенотипу, подобному стволовым клеткам, промежуточные уровни MITF способствуют пролиферации клеток, а более высокие уровни MITF приводят к старению, опосредованному дифференцировкой меланоцитов. Низкая активность MITF придает устойчивость к ингибиторам MAPK-пути в клеточных линиях BRAF- мутантной меланомы, в том числе и к вемурафенибу (см. выше).

Более того, WNT5а-экспрессирующие клетки с задержкой роста опухоли при лечении вемурафенибом обладают повышенной инвазивностью. Это и не удивительно: метастазирующим клеткам не до размножения. Вот когда опухолевые клетки освоятся на новом месте, тогда можно и размножаться.

[albert52]

Вставка.
Wnt сигнальный путь

Wnt-путь — один из важнейших молекулярных сигнальных путей, который регулирует эмбриональное развитие и дифференцировку клеток. Весь путь назван по имени одного из лигандов, который активирует путь в клетках — Wnt. На сегодняшний день известно, что Wnt-путь регулирует развитие многих органов во время эмбриогенеза и отвечает за билатеральную симметрию организма. Его функции — все то, что формирует из массы эмбриональных клеток целостный организм. У взрослых особей нарушения Wnt-пути ведут к повышенному риску раковых заболеваний. Также недавние работы показали важную роль компонентов Wnt в пролиферации и дифференциации стволовых клеток.

Гликопротеины Wnt — это семейство секретируемых клетками сигнальных молекул, которые участвуют в координации поведения клеток в организме. Каждый из этих сигнальных белков несет информацию, отличную от других членов семьи, и стимуляция несколькими членами семьи может давать результаты, отличные от любого одного входного сигнала, подразумевая, что члены семьи могут влиять на интерпретацию сигналов друг друга. Такие взаимодействия обеспечивают возможность значительной тонкости и сложности передачи сигналов Wnt.

Секретируемые Wnts связаны с клеточными поверхностями и внеклеточным матриксом, и многие из них тесно связаны с семейством рецепторов Frizzled.

Структура белков семейства Wnt напоминает кисть руки; присоединение к большому пальцу остатка жирной кислоты называется ацилированием и оно необходимо для распознания белками аппарата Гольджи — трансмембранным рецептором GPR177 (широко известным как Wntless (Wls)), «белками-грузчиками» p24, которые переносят Wnt от эндоплазматического ретикулума на поверхность клетки и транспортным белком Swim, который поддерживает растворимость и сигнальную активность компллекса Wnt/Wls.

Таким образом молекулы Wnt в процессе созревания в эндоплазматическом ретикулуме подвергаются гликозилированию, а затем ацилированию. Затем в сопровождении белка Wntless из аппарата Гольджи они попадают в секреторные везикулы, внутри которых пересекают плазматическую мембрану, после чего секретируются. Wntless извлекается из отработанных секреторных везикул и переносится обратно в аппарат Гольджи с помощью комплекса Retromer.
В каноническом пути Wnt-сигнализации «рабочим телом» является β-катенин: в неактивном состоянии его мало, а в активном — много, и он активирует транскрипцию в ядре. Неактивное состояние: в отсутствии взаимодействия между Wnt и рецептором LRP5/6 количество цитоплазматического β-катенина малó ( (за исключением адгезивных соединений, где β-катенин существует в связанном с кадгерином пуле на клеточной мембране) за счет «деградационного комплекса», состоящего из белков APC, казеинкиназы и гликоген-синтезы-киназы GSK3, расположенных на «платформе» белка Аксин. С помощью этого комплекса цитоплазматический β-катенин фосфорилируется, а затем подвергается убиквитилированию белком β-TrCP, что приводит к его деградации с помощью протеасомы.

Активированное состояние: Wnt-сигнал начинается с образования комплекса Wnt с LRP5/6 и рецептором Frizzled, что приводит к активации белка Dishevelled. Этот белок ингибирует «деградационный комплекс» и «выключает» убиквитилирование β-катенина. В результате накапливающийся в цитоплазме свободный β-катенин проникает в ядро, где β-катенин, захватив ядерные белки BCL9 и Pygopus, взаимодействует с белками TCF/LEF и активирует транскрипцию с помощью транскрипционных факторов TCF/LEF и ряда других.

Канонический (β-катенин—зависимый) путь в конечном счете контролирует программы генной экспрессии, связанные с определением судьбы клетки и морфогенезом, а неканонические (β-катенин—независимые) пути регулируют полярность клетки, стимулируя реорганизацию цитоскелета и метаболизм кальция.

Регуляция пути Wnt: с секретируемыми молекулами Wnt непосредственно связываются их антагонисты: Wnt-ингибирующий фактор (WIF) и Frizzled-узнающий белок 1 (sFRP). Кроме того, для предотвращения образования комплекса Frizzled—Wnt—LRP, c белками LRP5/LRP6 могут связаться DKK и склеростин. Белки Shisa, захватив рецептор Frizzled, мешают ему выйти на поверхность клетки.

Если Wnt образует комплекс с LRP5/6 и Frizzled, сигнализация активируется. Белок R-spondin 2 (RSPO), стабилизируя рецепторы Frizzled и LRP5/6, повышает сигнализацию по пути Wnt. В эндоплазматическом ретикулуме для созревания LRP5/6 необходим сопровождающий белок MESD.

Помимо этих рецепторов Wnt может связываться с рецепторными тирозинкиназами Ror и Ryk. Ror, связавшись с Wnt5a, фосфорилирует белок Dishevelled и таким образом контролирует морфогенез тканей, тогда как Ryk, фосфорилируя мембранный белок Vangl2, контролирует полярность клетки.

Передача сигналов WNT / β-catenin регулирует клеточный метаболизм в опухолях. Так, метаболический сдвиг от митохондриально-зависимого производства энергии к аноксическому расщеплению глюкозы включает скоординированную активацию переносчиков глюкозы и ферментов гликолиза онкогенами, такими как c-Myc и протеинкиназа B (Akt). При глутаминолизе анаплеротический поток катаболизма глутамина к α-кетоглутарату, как источнику углерода для цикла TCA, способствует синтезу аминокислот, нуклеотидов и липидов (см. выше). Было показано, что c-Myc является ключевым регулятором глутаминолиза в опухолях. Глютамин попадает в клетку с помощью переносчиков аминокислот, таких как переносчик SLC1A5.

Цитрат, полученный из глюкозы из цикла TCA, при этом экспортируется в цитозоль, где он далее превращается в ацетил-КоА для синтеза липидов или в оксалоацетат для синтеза аминокислот.

В клетках тройного негативного рака молочной железы WNT5B способен контролировать экспрессию генов, связанных с OXPHOS - цитохрома с 1 и субъединицы γ-АТФ-синтазы через канонический путь WNT. В CRC также каноническая передача сигналов WNT способствует аэробному гликолизу. Кроме того, лактатный транспортер 1 монокарбоксилата (MCT-1) также активируется, облегчая секрецию лактата, и эта усиленная секреция оказывает влияние на микроокружение в опухолевой ткани, стимулируя ангиогенез.

В других моделях каноническая передача сигналов WNT была тесно связана с ангиогенезом опухоли путем непосредственного регулирования экспрессии проангиогенного эндотелиального фактора роста (GF).

[albert52]

Продолжим.

Функции метаболической регуляции опухолей включают контроль экспрессии c-Myc, сопутствующую регуляцию самих сигнальных путей WNT метаболическими ферментами и питательными веществами, а также перекрестную связь с передачей сигналов активных форм кислорода (ROS). Так, продукция ROS из дыхательной цепи митохондрий может изменить связывание β-catenin с TCF / LEF и способствовать связыванию с факторами транскрипции FOXO. Транскрипция гена FOXO активирует гены, которые борются с окислительным стрессом и, следовательно, способствуют выживанию клеток.

При раке молочной железы смещение связывания β-катенина с TCF на FOXO3a изменило клеточную судьбу от пролиферативного фенотипа раковых стволовых клеток к более дифференцированному состоянию, уменьшив плюрипотентность и туморогенез.

Сигнальный путь WNT также связан с c-Myc посредством транскрипционной репрессии c-Myc секретируемых ингибиторов Wnt DKK1 и SFRP-1 в раковых клетках. Это обеспечивает петлю положительной обратной связи между передачей сигналов WNT и c-Myc. Myc регулирует транскрипцию генов в растущих клетках, где он активно контролирует множество метаболических процессов для облегчения роста и пролиферации.

Критически опосредованные c-Myc транскрипционные изменения также способствуют гликолизу и выработке энергии в трансформированных клетках. Так, β-катенин - опосредованная экспрессия c-Myc приводит к усилению экспрессии ряда ограничивающих при их недостатке скорость гликолитических генов, включая гены для переносчика глюкозы 1 (GLUT-1), LDH и изоформы M2 пируваткиназы (PKM2; фермент, который катализирует конечную стадию гликолиза с образованием АТФ и пирувата). Кстати, AMPK может ингибировать этот путь на уровне активности DVL (Dishevelled).

В целом, каноническая стимуляция WNT c-Myc предоставляет раковым клеткам сопутствующее моделирование глутаминолиза и гликолиза для поддержки повышенного синтеза нуклеотидов и жирных кислот, тем самым стимулируя биосинтез de novo во время пролиферации.

c-MYC (далее именуемый MYC), как и члены его семейства N-MYC и L-MYC, является фактором транскрипции, который димеризуется с MAX для связывания ДНК и регуляции экспрессии генов. Последовательность ядерной локализации - ДНК-связывающий домен, домен димеризации спиральная петля-спираль (HLH) и транскрипционный регуляторный домен лежат в основе этой функциональной способности.

Из-за своего онкогенного потенциала протоонкоген MYC жестко регулируется в нормальных клетках на уровне транскрипции и посттранскрипции. Посттранскрипционно он регулируется микроРНК и трансляцией своей мРНК. Онкогенные KRAS и ERК (extracellular-signal-regulated kinase) могут регулировать Myc частично за счет повышенной стабильности белка (как и длинные некодирующие РНК). Многие стимулирующие рост сигнальные пути трансдукции вниз по течению от сцепления с лиганд-мембранными рецепторами, такие как Notch и EGFR, сходятся на MYC , подчеркивая центральную роль MYC в регуляции роста клеток.

c-Myc связывает последовательности энхансер-бокса (Е-бокс - CACGTG) генов-мишеней для регуляции экспрессии ряда генов, многие из которых участвуют в контроле клеточного цикла, в том числе для циклинов, циклин- зависимых киназ (CDK) и ингибиторов CDK. При недостатке питательных веществ или гипоксии трансляция MYC, стабильность белка и димеризация MYC / MAX ингибируются. Чрезмерная же активация MYC активирует контрольные точки ARF и p53, что приводит к гибели или аресту клеток, в то время как ARF (фактор аденозилибозилирования - белок, который принадлежит к небольшому семейству GTPase) может ингибировать функцию MYC. Ниже AKT белки FOXO3a противодействуют активации MYC.

В раковых клетках конститутивная активация фактора роста и передачи сигналов mTOR, потеря контрольных точек, вовлечение атипичных энхансеров или амплификация или транслокация MYC может увеличивать уровни MYC до надфизиологических уровней независимо от факторов роста, вызывая связывание MYC / MAX с сайтами связывания ДНК с более низкой аффинностью и энхансерами в дополнение к сайтам с высокой аффинностью. Потеря контрольных точек ARF или p53 обеспечивает неконтролируемый рост клеток.

Предложено, что MYC является общим фактором транскрипции , который усиливает экспрессию генов , которые уже выражены на начальном уровне, казалось бы без какой - либо специфичности ( «общее усиление» модели). Общая модель амплификации, однако, не учитывает способность MYC репрессировать гены, такие как гены вышеупомянутых ингибиторов Wnt DKK1 и SFRP-1.
Поэтому вопреки этой общей точке зрения усилителя появилась гипотеза, что мишени MYC в значительной степени определяются доступностью хроматина, которая позволяет MYC связывать гены-мишени и взаимодействовать с другими факторами транскрипции для селективной активации или подавления экспрессии генов («селективная амплификация»). То есть степень, в которой MYC стимулирует экспрессию гена, зависит от других факторов транскрипции, связанных с геном и / или с близлежащими энхансерами.

Сверхэкспрессия MYC может, в свою очередь, регулировать модификаторы хроматина для дальнейшего изменения доступности хроматина. Кроме того, высокие уровни дерегулированного онкогенного MYC нарушают транскрипцию, вторгаясь в энхансерные последовательности, вызывая нелинейную амплификацию экспрессии гена-мишени и поддерживая накопление конститутивной биомассы в раковых клетках.

С моей точки зрения все вышесказанное позволяет предположить, что mTOR1 является как бы прорабом в клетке, организуя анаболические процессы по программам, которые предлагает ему клетка. MYC и другие подобные ему факторы транскрипции являются его помощниками - бригадирами, подключающими ДНК и формируя комплексы фкрментов для решения поставленных прорабу задач.

В нормальных клетках, если энергии для решения поставленной задачи недостаточно, АМФК тормозит активность mTOR1 (я уже писал об этом), пока клетка не соберет достаточно энергии. Такому взаимодействию способствует их соседство: излюбленная локализация активного mTOR1 на поверхности лизосом (см. выше), а АМФК внутри лизосом.

В раковых клетках это взаимодействие нарушается и mTOR1 продолжает оставаться активным даже при нехватке энергии. В результате со временем активность мастер-генов тормозится и имеющиеся ресурсы все более перенаправляются на базовые программы клетки, позволяющие ей сохранять свою жизнедеятельность. С этой точки зрения, например, эффект Варбурга это просто частный случай приспособления метаболизма клетки к изменившейся клеточной стратегии. Морфологически такой начавшийся процесс ракового перепрограммирования клетки выражается дисплазией эпителия и других видов клеток, когда происходит сшибка программ дифференциации и в клетке начинается цветная революция.

[albert52]

Продолжим раком легких.

Эпителий легкого возникает с вентральной стороны передней энтодермы передней кишки, где формируются первичные почечные легкие. После обширного разветвления проксимальных проводящих дыхательных путей, включая трахею, бронхи и бронхиолы, клетки на кончиках дистальных ветвей дифференцируются в альвеолярные клетки типа 1 (AT1) и 2 (AT2), которые составляют газообменные альвеолы.

В развивающихся и взрослых легких множественные региональные типы эпителиальных клеток могут служить пулами клеток-предшественников. В трахее и основных бронхах базальные клетки дают секреторные и реснитчатые клетки просветного слоя, тогда как в бронхиолярном эпителии клубные клетки (ранее известные как клетки Клары) могут самообновляться и генерировать ресничные клетки. В дистальных дыхательных путях клетки AT1 и AT2 возникают непосредственно из бипотентного предшественника во время эмбриогенеза.

В постнатальных легких клетки AT2 также приобретают функции, подобные предшественникам, чтобы генерировать клетки AT1. После тяжелой травмы и воспаления дистальная эпителиальная регенерация также может происходить из предполагаемых стволовых клеток. Известно и предсказано влияние клетки происхождения c онкогенной мутацией в формировании различных подтипов рака легкого.

Мелкоклеточный рак легкого (SCLC)
Поскольку SCLC возникает в центральных дыхательных путях и экспрессирует маркеры NE, уже давно постулируется, что этот тип рака легких происходит от легочных эндокринных клеток (NE). Эти предшественники редки и обычно группируются в виде NE элементов в бронхиолах. Большинство человеческих SCLCs содержат инактивирующие мутации в опухолевых супрессорах TP53 и генов ретинобластомы 1 ( RB1 ). Прогрессирование SCLC может быть ускорено дополнительной потерей Pten. Отметим еще, что путь Notch направляет дифференцировку клеток-предшественников по не-нейроэндокринному пути. Такие клетки начинают очень медленно расти, что согласуется с подавляющей опухоль функцией Notch. Но в то же время эти клетки не только становятся медленно растущими, резистентными к терапевтическим средствам, но и активно продуцируют и секретируют фактор роста белок мидкин (Midkine), которым они «питают» нейроэндокринные клетки, способствуя их ускоренному делению и прогрессии опухоли.

Плоскоклеточный рак легких (LUSC)
LUSC экспрессирует маркеры базальных клеток (включая KRT5, p63 и SOX2) и часто встречается в проксимальных дыхательных путях. Во время нормального развития SOX2 необходим для фиксации таких базальных клеток, поэтому было предложено, что LUSC возникает из базальных предшественников.

Аденокарцинома легкого (LUAD)
На NSCLC (немелкоклеточный рак легкого) приходится около 85% всех диагнозов рака легких, причем большинство пациентов с аденокарциномой легкого (LAC). KRAS мутации являются основным фактором LAC и тесно связаны с курением сигарет, в отличие от мутаций рецептора эпидермального фактора роста (EGFR), которые возникают у никогда не курящих.

Вообще, большинство НМРЛ являются генетически сложными опухолями с множеством потенциальных активирующих событий. Их мутантные мишени включают FGFR1, PTEN, MET, MEK, PD-1 / PD-L1 и NaPi2b. В свете множества новых биомаркеров и целевых агентов стратегии мультиплексного тестирования будут иметь неоценимое значение при определении подходящих пациентов для каждой терапии и позволять направлять целевые агенты пациентам, наиболее вероятно получающим от них пользу.

В дистальных эпителиальных клетках другой член семейства SOX, SOX9, отмечает кончики ветвей растущих легких и функционирует ниже по ходу передачи сигналов рецепторной тирозинкиназы для подавления преждевременной альвеолярной дифференцировки. SOX9 сверхэкспрессируется в человеческом LUAD, и его экспрессия коррелирует с плохой выживаемостью пациентов.

У человека KRAS чаще всего мутирует в тканях энтодермального происхождения, включая эпителий легкого. Гомеобокс NK2 1 (NKX2-1), также известный как TF-1 (тиреоидный фактор), экспрессируется в клетках AT2 и подгруппе бронхиолярных клеток. NKX2-1 необходим для морфогенеза легких и дифференцировки альвеолярных клеток. Он может взаимодействовать с множественными ДНК-связывающими транскрипционными репрессорами или активаторами, чтобы расширить или ограничить диапазон генов-мишеней.

Белок TF-1 является биомаркером рака тимуса и LUAD. Около 15% LUAD содержат амплификацию NKX2-1, что коррелирует с плохим исходом и требуется для жизнеспособности опухолевых клеток.

[Ангелина7775]

Целая научная работа, столько информации , но ответа как такового нет как избавиться от рака