Очерк натуральной онкологии

[albert52]

Вставка.

Метаплазия желудка

Метаплазия - это замена одного дифференцированного типа клеток другим зрелым дифференцированным типом клеток, который обычно не присутствует в конкретной ткани. Метаплазию можно в широком смысле классифицировать как плоскоклеточную метаплазию, кишечную и ацинарно-протоковую метаплазию (ADM). Важно отличать метаплазию от трансдифференцировки, когда один дифференцированный тип клеток превращается в совершенно другой тип клеток, присутствующий в ткани.

Эпителий желудка организован в виде серии примерно воронкообразных инвагинаций из просвета желудка, известных как желудочные единицы. В железистой части желудка (известной у большинства видов как корпус или тело) каждая желудочная единица наиболее широка там, где она прилегает к собственно просвету желудка. Эта широкая ямка выстлана простым столбчатым эпителием, секретирующим слизь. Ниже зоны ямки желудочная единица сужается до одной или нескольких железистых ветвей. У млекопитающих пролиферативная активность и предполагаемая стволовая клетка расположены там, где ямка сужается к каждой железе в небольшой области, известной как перешеек.

Главные клетки занимают большую часть основания желудочной железы, верхние организованы как простые кубовидно-столбчатые клетки, нижние выстраиваются в ацинарную конфигурацию у самого основания. Париетальные клетки могут встречаться по всей желудочной ветви, но подавляющее большинство локализуется в шейке железы, между перешейком и основанием.

Главная клетка представляет собой крупную клетку с разветвленной сетью пластинчатого шероховатого эндоплазматического ретикулума (рЭР), сосредоточенного вокруг базально ориентированного ядра, и многочисленными крупными апикальными экзокринными секреторными гранулами, заполненными пищеварительными ферментами.

Мастер-ген MIST1 необходим для базальной локализации ядра и поддержания существенной апикальной цитоплазмы, заполненной обильными большими везикулами. В целом клеточная структура главных клеток, по-видимому, полностью зависит от последовательности от XBP1 до MIST1, где XBP1 непосредственно индуцирует разветвленную сеть rER (для трансляции всех пищеварительных ферментов), а MIST1, в свою очередь, регулирует развитие везикул, содержащих пищеварительные ферменты и секреторные ферменты, т.е. оборудование для их хранения и выпуска в установленном порядке.
Вообще, основной функцией MIST1 является секреция большого количества белка. Во время метаплазии в желудке, слюнных железах и поджелудочной железе Mist1 является одним из первых генов, экспрессия которых уменьшаются по мере снижения активности секреторных клеток в процессе метаплазии, и принудительная экспрессия или потеря MIST1 препятствует соответственно индукции и восстановлению от метаплазии.

Идентичность кишечной метаплазии может поддерживаться пионерным фактором транскрипции эпителия тонкой кишки CDX2, который сверхэкспрессируется как в пищеводе Барретта, так и при желудочно-кишечной метаплазии. CDX2 контролирует доступ к хроматину для взаимодействия с другими факторами транскрипции, чтобы модулировать пролиферацию и дифференцировку клеток.

По мере старения главных клеток (>60 дней) они теряют свою способность к трансдифференцировке после индукции острой оксинтической атрофии. Следовательно, «молодые» главные клетки (возникшие недавно из истмальной стволовой клетки) могут быть более пластичными. Также высвобождение IL13, вероятно, из клеток ILC2, приводит к проверке уровня клеточной пластичности.

Фенотипическая архитектура железы требует сборки клонов с различным временем жизни, мигрирующих либо в направлении просвета, либо в направлении основания. Так, поверхностные клетки мигрируют к просвету и имеют короткую продолжительность жизни от 4 до 7 дней. Поэтому патологические состояния, вызывающие гиперплазию фовеолярных клеток, такие как болезнь Менетрие, можно быстро обратить вспять после того, как стремление к фовеолярной гиперплазии уменьшится с помощью лечения с использованием антител против рецептора EGF. Напротив, линии отделов дна желез относительно долгоживущие, а именно 50–150 дней.

Считается, что метаплазия в желудке вызывается потерей париетальных клеток, секретирующих кислоту (оксинтическая атрофия), а также ряд критических факторов роста, включая амфирегулин, TGF-альфа, HB-EGF и SНН. В частности, париетальные клетки являются основным источником лигандов рецептора EGF, TGFα. Потеря секреции амфирегулина париетальными клетками может быть важным триггером для индукции слизистыми клетками железы в условиях острой оксинтической атрофии SPEM (спазмолитический полипептид); кстати, повышенный уровень гастрина не был связан с выработкой SPEM.

В целом при метаплазии отмечено быстрое образование SPEM в основании железы, при этом увеличение числа клеток SPEM тесно связано с уменьшением числа главных клеток. Также идентифицированы гибридные клетки, демонстрирующие черты как главных клеток, так и клеток SPEM, что соответствует переходным формам.
Процесс трансдифференцировки главных клеток характеризуется упорядоченным процессом снижения активности аппарата секреции зимогена и повышения секреции слизистых гранул. Процесс перепрограммирования главных клеток требует влияния воспалительных цитокинов и требует как аутофагии гранул зимогена, так и изменений в транскрипции генов. Впрочем только небольшое подмножество зрелых главных клеток функционирует как «резервные» стволовые клетки и способно дифференцироваться в различные типы клонов желудочных клеток.

Т.о. главные клетки инициируют метапластический процесс путем трансдифференцировки в клетки SPEM, а затем завершают метапластический процесс, вновь вступая в клеточное деление. Небольшая популяция клеток SPEM может даже претерпевать преобразование клеточного типа в поверхностные слизистые клетки.

Клетка происхождения кишечной метаплазии желудка может также находиться в желудочном перешейке. Здесь метапластические клетки являются долгоживущими и не связаны с трансдифференцировкой. Как другой пример MIST1+ стволовые клетки в перешейке железы обнаруживают клональную экспансию в условиях мутации Kras G12D, приводящую к гиперплазии и появлению гиперпластических полипов (не канцерогенных).

Вывод: при значительной потере париетальных клеток главные клетки могут пройти процесс трансдифференцировки зимогенных клеток в слизистые клетки, что приводит к метаплазии. Эта патофизиологическая трансдифференцировка, особенно при наличии воспалительных влияний, может привести к рецидиву пролиферативной способности. Такая метаплазия широко распостранена при Н. pylori-accoцииpoванном атрофическом гастрите и создает предпосылки для последующей дисплазии (но это уже другая тема).

[albert52]

Молекулярная классификация рака желудка (GC)

На основе комплексного анализа молекулярной информации команда TCGA предложила систему классификации, в которой GC разделен на четыре подтипа: EBV (вирус Эпштейна–Барр) - положительный (8,8%), микросателлитный нестабильный (MSI) (21,7%), геномно стабильный (19,7%) и хромосомная нестабильность (CIN, 49,8%). Все EBV-положительные GC демонстрировали гиперметилирование промотора CDKN2A, в то время как отсутствовало гиперметилирование MLH1, характерное для фенотипа метилатора CpG-островков, связанного с MSI (CIMP).

Ген CDKN2A кодирует два белка семейства INK4 - p16 (или p16INK4a) и p14arf: p16 ингибирует циклинзависимые киназы 4 и 6 ( CDK4 и CDK6 ) и тем самым активирует ген ретинобластомы (Rb) семейства белков, блокирующих переход от G1 к S-фазе; p14ARF активирует супрессор опухоли p53 и индуцирует остановку клеточного цикла в фазе G2 и последующий апоптоз. CDKN2A является вторым наиболее часто инактивируемым геном при раке после p53.

Опухоли MSI были гипермутированными, кишечного типа, обычно антральными, и диагностировались на клинической стадии I/II, а опухоли подтипа CIN часто встречались в кардиальном отделе, демонстрировали выраженную анеуплоидию и содержали фокальные амплификации рецепторных тирозинкиназ (RTK) в дополнение к рецидивирующим мутациям TP53 и активации RTK-RAS.

Азиатская группа по исследованию рака (ACRG) в свою очередь описала четыре молекулярных подтипа с различными прогностическими эффектами:
(1) опухоли с высоким MSI, морфологией кишечника и наилучшим прогнозом;
(2) MSS / EMT GC с диффузной морфологией и худшим прогнозом;
(3 и 4) аденокарциномы MSS без сигнатуры EMT, либо TP53-активные (MSS / TP53 +), либо неактивные (MSS / TP53-), и с промежуточным прогнозом.

MSI GC показал лучшую общую выживаемость (OS) и самую низкую частоту рецидивов, за ней следуют MSS/TP53+, MSS/TP53- и MSS/EMT GC. Подтип MSS/EMT имел наихудший прогноз и самую высокую частоту рецидивов (63%), при этом рецидивы локализовались в основном в брюшной полости.

Подтип MSS / TP53- (который примерно соответствует подтипу CIN) встречается часто (36-50% GC) и содержит геномные амплификации RTK (представляют собой трансмембранные белки, обладающие сайтами связывания в своих внеклеточных доменах для полипептидных гормонов и факторов роста (лигандов)) и / или RAS, которые используются или являются потенциальными терапевтическими мишенями.

Чтобы уточнить молекулярную классификацию были идентифицированы обычные мутированные и гипермутированные типы GC. Обычный мутировавший тип был далее подразделен на две подгруппы, C1 и C2. Первая подгруппа, C1, была обогащена мутациями TP53 , XIRP2 и APC и была связана со значительно лучшим прогностическим исходом, тогда как C2 была представлена ​​мутациями в ARID1A, CDH1 , PIK3CA, ERBB2 и RHOA; это гены, в основном, участвующие в клеточной адгезии и организации хромосом.

Мне более близка классификация РЖ на метаболический, пролиферативный и мезенхимальный типы. Такую классификацию можно применить почти ко всем аденокарциномам, то есть она является родовой. Карциномы метаболического типа часто представлены раком in citu, и в целом более благоприятны для пациента. Пролиферативная форма рака обычно развивается из метаболического типа, а мезенхимальная протекает сама по себе, обычно без предшествующих видимых изменений.

Я уже раньше упоминал, что mTOR комплексы можно рассматривать как клеточных прорабов. Они сохраняют эту функцию и в процессе канцерогенеза, причем если mTOR1 комплекс играет ведущую скрипку в метаболической и пролиферативной формах рака, то mTOR2, видимо, играет похожую роль в мезенхимальной форме.

[albert52]

Мутации и амплификации генов при GC

Гены инфраструктуры образуют сигнальные пути; об с-Myc я уже упоминал. Ведущим сигнальным путем здесь является путь митоген-активируемой киназы (MAPK), в который входят KRAS/NRAS/RAF/MEK/ERK. Этот путь входит в суперсемейство RTK, к которому относятся рецепторы ErbB (1-4); об его активации сообщалось в 9-30% случаев РЖ, причем это связано с поздними стадиями РЖ и н***агоприятным прогнозом. Это неудивительно, так как MAPK путь активируется в условиях чаще всего воспалительного стресса и характеризуется повышенным поступлением питательных веществ и цитокинов в клетку; при раковой дегенерации клетки эта тенденция усиливается.

RTK-RAS является доминирующим онкогенным путем примерно в 40% случаев GC, а гены, связанные с этим сигнальным путем, взаимодействуют при этом друг с другом. К ним относятся EGFR ( ErbB 1), ErbB 2, KRAS , FGFR2 и MET, и эти гены часто амплифицируются в случаях молекулярного подтипа CIN GC. Сверхэкспрессия ErbB2 (который также обычно называют HER2) была обнаружена в 10–30% случаев РЖ, при этом амплификация ErbB2 обнаружена в 2–27% случаев РЖ, а мутации ErbB2 обнаружены в 5% случаев. На сегодняшний день воздействие трастузумабом на опухоли со сверхэкспрессией ErbB2 является наиболее успешным примером таргетного агента, используемого для лечения РЖ, в том числе для лечения запущенной стадии GC.

В целом для нацеливания на EGFR были разработаны различные стратегии, включая низкомолекулярные ингибиторы тирозинкиназы и моноклональные антитела, например гефитиниб и эрлотиниб. Лапатиниб, внутриклеточный ингибитор тирозинкиназы EGFR и ErbB2 действует путем блокирования аутофосфорилирования и нижестоящей передачи сигналов. Цетуксимаб представляет собой рекомбинантное химерное моноклональное антитело человека против EGFR и на сегодняшний день представляет собой наиболее хорошо зарекомендовавшую себя анти-EGFR терапию для лечения РЖ. Препятствием для эффективности таргетной терапии против EGFR является внутриопухолевая гетерогенность, токсичность и приобретенная устойчивость к ингибиторам против EGFR, и отсутствие установленного биомаркера для прогнозирования ответа на лечение против EGFR.

Гены PD-L1 и PD-L2 (ингибиторы иммунных контрольных точек), часто амплифицируются в подгруппе EBV-положительных форм рака.Также сообщается о ко-амплификации генов, связанных с клеточным циклом, с другими онкогенами. Например, CCNE1 (Cyclin E1) часто коамплифицируется с HER2 и пациенты с GC с коамплификацией CCNE1 / HER2 обычно развивали устойчивость к лапатинибу, низкомолекулярному ингибитору HER2.

KLF5 , GATA4 и GATA6 существуют в одном комплексе и действуют совместно как онкогены «выживания клонов», способствуя пролиферации клеток; 30% пациентов с GC показали их амплификацию. При этом KLF5 физически взаимодействует с факторами GATA; истощение и сверхэкспрессия этих факторов, по отдельности или в комбинации, уменьшали и способствовали пролиферации рака, соответственно. Отмечу, что Krüppel-подобные факторы (Klf) 4 и 5 являются двумя близкородственными членами семейства Klf, которые, как известно, играют ключевую роль в регуляции клеточного цикла, репрограммировании соматических клеток и плюрипотентности.
HNF4α (Hepatocyte Nuclear Factor 4 alpha) совместно регулируется этими тремя факторами транскрипции. HNF4α может регулировать «метаболический переключатель», характерный для общего злокачественного фенотипа. Этот метаболический переключатель делает упор на производство промежуточных продуктов для роста и деления клеток, и он регулируется как онкогенами, так и генами-супрессорами опухолей в ряде ключевых путей образования рака.

Путь AMPKα-HNF4α-WNT5A активируется в тканях на ранней стадии GC. HNF4α подавляется сигнальной передачей AMPKα и агонистом AMPK метформином; блокада активности HNF4α AMPKα при этом одновременно приводит к подавлению активности циклина D, остановке клеточного цикла и ингибированию роста опухоли. Образно говоря, благодаря сцепке этих ферментов AMPKα держит за фалды оба фермента, тормозя как деление клеток, так и их дифференцировку, что необходимо для восполнения запасов АТФ. HNF4α также регулирует передачу сигналов WNT через свой целевой ген WNT5A, потенциальный прогностический маркер опухолей желудка диффузного типа.

Нарушение регуляции передачи сигналов Wnt может быть вызвано генетическими изменениями в различных компонентах этого пути, такими как активирующие мутации в CTNNB1 и инактивирующие мутации в APC и RNF43. CTNNB1 кодирует β-катенин, и его мутация ингибирует деградацию внутриядерного β-катенина, что приводит к непрерывной активации пути Wnt. APC и RNF43 являются негативными регуляторами пути Wnt и негативно регулируют β-катенин и рецептор Frizzled соответственно. В GC APC и RNF43 связаны с мутациями усечения или инактивации , которые, как предполагается, отменяют их функцию, таким образом стимулируя путь Wnt.

Белок 43 безымянного пальца (RNF43) представляет собой ген, кодирующий белок, функционирующий как убиквитинлигаза, способствующий росту клеток. Миссенс-мутации, нонсенс-мутации, молчащие мутации, делеции и вставки сдвига рамки считывания, а также делеции внутри рамки считывания наблюдаются при раке, таком как рак желчных путей, рак кишечника и рак желудка.

[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.