CC BY
104
Молекулярно-генетические маркеры при колоректальном раке
Телышева Е.Н., Новикова Е.И., Снигирева Г.П.
ФГБУ "Российский научный центр рентгенорадиологии" Минздрава России 117997 Москва, ул. Профсоюзная, д. 86 Об авторах
Телышева Екатерина Николаевна - к.б.н., м.н.с. лаборатории молекулярной биологии и цитогенетики
Новикова Екатерина Ивановна - к.б.н., м.н.с. лаборатории молекулярной биологии и цитогенетики
Снигирева Галина Петровна - д.б.н., заведующая лабораторией молекулярной биологии и цитогенетики
Ответственный за переписку: Снигирева Галина Петровна
тел.: +7-910-422-41-90; e-mail: [email protected]
Резюме
В статье представлен анализ и систематизация информации о молекулярно-генетических маркерах, имеющих первостепенное значение для выбора оптимальной тактики ведения больных колоректальным раком, а именно для повышения эффективности противоопухолевой терапии и прогноза заболевания.
Ключевые слова: колоректальный рак, молекулярно-генетические маркеры, таргетная терапия, персонифицированная медицина Colorectal cancer biomarkers
Telysheva E. N., Novikova E.I., Snigireva G.P.
FBSI "Russian Scietific Center of Roentgenology & Radiology" Ministry of Health 117997 Moscow, Profsoyuznaya 86
Telysheva E. N. - PhD, researcher of the laboratory of molecular biology and cytogenetics Novikova E.I. - PhD, researcher of the laboratory of molecular biology and cytogenetics Snigireva G.P. - PhD, head of the laboratory of molecular biology and cytogenetics Abstract
This article is a review of molecular genetic markers that are important for individualizing the treatment of colorectal cancer and improving the effectiveness of antitumor therapy, as well as for predicting the outcome of the disease.
Key words: colorectal cancer, molecular-genetic markers, target therapy, personalized medicine
Оглавление
1. Введение
2. Молекулярно-генетические маркеры колоректального рака в практической онкологии
2.1. Маркеры, ассоциированные с наследственными формами КРР
2.2. Молекулярно-генетические маркеры опухоли при колоректальном раке
3. Национальные клинические рекомендации по лечению колоректального рака
4. Заключение
5. Список литературы
1. Введение
Колоректальный рак (КРР), который включает рак, развивающийся в ободочной и прямой кишке, представляет собой гетерогенную группу злокачественных опухолей, отличающихся особенностями патогенеза, течением болезни и прогнозом. Данная патология занимает
лидирующее место в структуре онкологических заболеваний и является одной из наиболее частых причин смерти [7]. Пятилетняя выживаемость при КРР составляет примерно 60-65% и не меняется на протяжении последних десятилетий. Приблизительно 20% пациентов на момент диагностирования заболевания имеют метастический КРР (мКРР). Вероятность 5-летней выживаемости при мКРР составляет около 14% [11]. На риск развития КРР влияют как внешние (образ жизни, особенности питания, уровень физической активности), так и внутренние факторы (генетические и эпигенетические изменения). Одним из методов лечения КРР является химиотерапия, которая была разработана еще в 50-х годах XX века и основана на применении 5-фторурацила и лейковерина в комбинации с оксалиплатином или иринотеканом [24].
Благодаря достижениям в сфере молекулярной биологии и генетики в последние десятилетия произошел существенный прогресс в области понимания биологии КРР. Были идентифицированы молекулярные механизмы, которые лежат в основе злокачественной трансформации клеток и прогрессирования КРР. Множественные молекулярно-генетические нарушения при КРР определяют высокую пластичность клеток опухоли и их устойчивость к лекарственной терапии. Фундаментальные исследования в области молекулярных механизмов патогенеза КРР привели к тому, что спектр специфически направленных лекарственных средств (таргетных препаратов) постоянно расширяется. Одним из перспективных путей для разработки новых эффективных подходов к лекарственной терапии является детальное изучение механизмов регуляции отдельных ступеней сигнальных каскадов в клетках опухоли. Однако, учитывая гетерогенность опухоли даже внутри одной нозологии, существует необходимость поиска реальных возможностей для индивидуализации терапии, внедрения новых цитостатических и таргетных препаратов в клиническую практику. При этом очень важно иметь информацию о мутационном профиле опухоли, которая должна помочь врачу выбрать наиболее подходящую противоопухолевую терапию, а также оценить прогноз развития заболевания. На сегодняшний день, несмотря на
существование множества молекулярно-генетических маркеров, определяющих малигнизацию и опухолевую прогрессию, всего лишь несколько из них изучены достаточно для того, чтобы применять их в клинической практике.
Целью настоящего обзора стало обобщение данных о некоторых молекулярно-генетических маркерах, связанных с возникновением и развитием КРР, а также возможностью их применения при диагностике и лечении данного заболевания.
2. Молекулярно-генетические маркеры КРР в практической онкологии Сегодня достаточно хорошо изучены причины возникновения злокачественных новообразований, одной из которых являются мутации, которые могут происходить либо вследствие воздействия внешних факторов (курение, химические вещества, радиация, инфекционные агенты), либо внутренних (гормоны, иммунная система, наследуемые мутации). Определенный прогресс достигнут как в идентификации генов, нарушение функции которых ведет к развитию новообразований, так и в выяснении их значения для диагностики, прогноза и лечения заболевания. Ниже будет представлен обзор некоторых из важнейших молекулярно-генетических маркеров, ассоциированных с КРР, а также возможности их применения в клинической практике. 2.1. Маркеры, ассоциированные с наследственными формами КРР
Известно, что генетические факторы оказываются значимыми при развитии КРР примерно в 10% случаев, причем около 5% из них обусловлены терминальными мутациями в генах АРС и MMR. Примерно столько же случаев КРР на сегодняшний день еще не имеет описанной генетической причины (наследственной мутации), однако наличие семейной предрасположенности позволяет говорить о наследственном характере заболевания [4]. К основным наследственным формам КРР относят синдром Линча (наследственный неполипозный рак толстой кишки), семейный аденоматозный полипоз, а также гамартомные полипозные синдромы (Пейтца-Егерса, Коудена и ювенильный полипоз).
Наследственный неполипозный колоректальный рак (ННКРР) или синдром Линча I и II типа является наиболее распространенной формой наследственного КРР, на долю которого приходится около 5% всех форм наследственного КРР [17]. Причиной возникновения ННКРР являются терминальные мутации в ряде генов - MLH1, MSH2, MSH6, PMS2, EpCAM. Эти гены отвечают за репарацию ДНК («mismatch repair» genes, MMR-гены), а их инактивация (deficient MMR, dMMR) проявляется в форме «микросателлитной нестабильности» (MSI), которая наблюдается более чем у 95% пациентов с синдромом Линча, в отличие от 15-20% случаев при заболевании спорадическим КРР [6, 19, 33]. 95% наследственных мутаций, ответственных за предрасположенность к развитию данного заболевания, сосредоточено, в основном, в 2-х генах - MLH1 и MSH2 [17, 23]. Согласно базе данных Международного Общества по Гастроинтестинальным Наследственным Опухолям (http://www.insight-group.org) известно более 450 видов различных патогенных мутаций в этих генах, обнаруженных в разных популяциях мира. Риск развития КРР при наличии наследственной мутации в любом из этих двух генов составляет примерно 80-85%. У пациентов с синдромом Линча редко встречаются мутации гена BRAF, в отличие от спорадического КРР, когда мутации в данном гене встречаются в 40% случаев опухолей с высокой микросателлитной нестабильностью. Идентификация этих маркеров в опухолях очень важна для дифференциальной диагностики, позволяя исключить либо синдром Линча, либо спорадическую форму КРР [6].
Синдром Линча характеризуется высоким риском возникновения опухолей различной локализации, в том числе КРР (60-70%, средний возраст 44-61гг), рака эндометрия (40-70%, средний возраст 48-62гг), желудка (6-13%, средний возраст 56г), яичников (6-12%, средний возраст 42,5г) и других локализаций. Среди женщин с синдромом Линча, у которых развивается КРР и рак эндометрия, 50% пациентов первоначально обращаются по поводу рака эндометрия [23]. Также для пациентов с синдромом Линча характерно наличие
множественных синхронных и метахронных КРР с преимущественной правосторонней локализацией опухоли [17, 32].
Вторым по частоте встречаемости наследственным КРР является рак, возникающий на фоне семейного аденоматозного полипоза.
Семейный аденоматозный полипоз (FAP, Familial adenomatous polyposis) - аутосомно-доминантный наследственный синдром, который характеризуется наличием мутации в гене АРС, кодирующем белок опухолевой супрессии [17]. Клетки с подобной мутацией приобретают преимущество в росте, поскольку они делятся быстрее соседних клеток, вследствие чего возникают полипы, состоящие из клеток, несущих в своем геноме мутацию гена АРС. Риск развития полипоза у носителей мутации в гене АРС достигает 100%. Семейный аденоматозный полипоз характеризуется развитием большого количества полипов (от 100 до 1000), которые начинают формироваться на слизистой оболочке толстой кишки в раннем возрасте - около 16 лет [12]. При данном синдроме полипам свойственен прогрессивный рост и обязательная малигнизация при отсутствии своевременного лечения. Риск развития злокачественных опухолей у этих больных в 18 раз выше, чем в общей популяции [23]. Мутации в гене АРС встречаются примерно у 50-75% больных с классической формой семейного аденоматоза, [4]. Среди больных с клиникой семейного аденоматоза, у которых не были выявлены мутации в гене АРС, выявляют терминальные мутации в гене MutYH. В полипах и опухолях у этих больных часто обнаруживают соматические мутации в генах АРС и KRAS.
Принимая во внимание, что пациенты с генетическими синдромами предрасположенности к КРР имеют высокий риск развития злокачественных новообразований уже в достаточно молодом возрасте, все они должны находиться под особым контролем, направленным на раннюю диагностику онкологического заболевания. 2.2. Молекулярно-генетические маркеры опухоли
Выбор предиктивных и прогностических маркеров напрямую связан с изучением молекулярного патогенеза опухоли и исследованием его основных этапов. Патогенез КРР включает как активацию онкогенов, так и инактивацию супрессорных генов. Наиболее изученными сигнальными путями, которые участвуют в процессе малигнизации тканей при КРР, являются WNT (APC/Wnt/p-catenin), EGFR (EGFR/RAS/RAF/MAPK), PI3K (PI3K/AKT/mTOR) и TGF-P пути [49]. В таблице представлены основные молекулярно-генетические маркеры опухоли при колоректальном раке, а также частота их встречаемости и клиническое значение.
Наибольшее значение в определении тактики лечения при КРР имеют мутации в генах КЯЛ8, N№8, БЯЛЕ.
Таблица. Молекулярно-генетические маркеры опухоли и их клиническое значение при
колоректальном раке
Биомаркер Значение маркера Частота встречаемости при КРР Наличие официальных рекомендаций
мутации ЯЛ8 прогностический и предиктивный КЯЛ8 40-50%; N^8 5-10% NCCN; ESMO; RUSSCO для прогноза и выбора тактики лечения (анти-EGFR-терапия)
мутации БЯЛЕ прогностический, предиктивный, диагностический 8-12% NCCN; ESMO; RUSSCO для выбора тактики лечения, прогноза, дифференциальной диагностики
ЫБ1 прогностический, предиктивный, диагностический до 95% при синдроме Линча; 15-20% при NCCN; RUSSCO для выбора тактики лечения (иммунотерапия), прогноза, дифференциальной
спорадическом диагностики
КРР
ESMO для выбора тактики
мутации PIK3CA прогностический и предиктивный 20% лечения (анти-EGFR-терапия) в рамках клинических исследований (20 экзон)
ESMO для выбора тактики
мутации PTEN предиктивный 7-10% лечения (анти-EGFR-терапия) в рамках клинических исследований
ESMO для выбора тактики
мутации и лечения (анти-EGFR-терапия;
амплификация предиктивный 3-5% трастузумаб+лапатиниб) в
ERBB2 (HER2/neu) рамках клинических исследований
мутации и потеря
гетерозиготности прогностический 2-20% Нет рекомендаций
SMAD4
транслокации и ESMO для выбора тактики
мутации ШЖ1, МШ2, предиктивный 0,5% лечения (энтректиниб) в рамках клинических
NTRK3 исследований
KRAS. Ген KRAS является наиболее часто мутирующим членом семейства RAS при КРР -мутации в «горячих точках» гена KRAS обнаруживаются в 40%-50% спорадических КРР. Данный ген участвует в активации сигнального пути EGFR (RAS/RAF/MAPK), который тесно связан с пролиферацией опухолевых клеток. Активирующие мутации гена KRAS
приводят к конститутивным изменениям - непрерывной активирующей сигнальной трансдукции, что способствует клеточной пролиферации, злокачественной трансформации и выживанию [13].
Наиболее часто (90% случаев с мутацией в гене KRAS) мутации встречаются во 2-м экзоне гена KRAS (12,13 кодоны), реже (10% случаев с мутацией в гене KRAS) обнаруживаются мутации в 3-м и 4-м экзонах (59 и 61, 117 и 146 кодоны, соответственно). Однако все эти изменения имеют одинаковое предиктивное значение для выбора терапии [44]. NRAS. Ген NRAS, являясь членом семейства RAS, также включен в активирующий сигнальный путь RAS/RAF/MAPK; он определяет пролиферативную активность опухолевой клетки, способность ее к дифференцировке, метастазированию и апоптозу. Активирующие мутации в гене NRAS обнаруживаются в 5-10% случаев спорадического КРР. Наиболее часто такие изменения происходят в 3-м экзоне (61 кодон), реже во 2-м и 4-м экзонах (12 и 13, 146 кодоны, соответственно) [44]. Как правило, наличие мутаций в гене KRAS, которые более распространены при КРР, исключает возможность появления мутации в гене NRAS, и наоборот.
Исследования последних десятилетий привели к одному из важнейших событий в персонализированной медицине - валидации мутаций в генах KRAS/NRAS в качестве важного для КРР биомаркера, который позволяет оценивать эффективность лечения таргетными анти-EGFR-препаратами (моноклональные антитела к рецептору EGFR). Доказано, что активация гена KRAS/NRAS за счет мутации приводит к потере эффекта ингибирования EGFR моноклональными антителами, что позволяет рассматривать их мутационный статус в качестве независимого предиктивного маркера эффективности анти-EGFR терапии [1]. Это в свою очередь позволяет оптимизировать схемы лечения и индивидуально подходить к лечению каждого пациента, а именно назначать панитумумаб и цетуксимаб только больным мКРР с диким типом гена KRAS/NRAS.
Наличие мутации в гене KRAS/NRAS является также маркером агрессивного фенотипа опухоли и связано с более высоким риском развития рецидивов или метастазов у операбельных пациентов на II и III стадиях, по сравнению с пациентами, у которых выявлен дикий тип данного гена [13, 46].
BRAF. Ген BRAF, вовлеченный в сигнальный каскад EGFR, также оказывает влияние на процессы деления, выживания, миграции и дифференцировки клеток. Активирующие мутации в гене BRAF обнаруживают примерно в 10% случаев спорадического КРР. Наиболее распространенной мутацией является активирующая точечная замена валина на глутаминовую кислоту в 600-м кодоне - V600E, которая, по данным ряда авторов, может встречаться примерно у 10% больных КРР [ 1, 6]. Мутации BRAF обычно встречаются лишь в тех опухолях, которые не несут мутации в гене KRAS, так как они взаимоисключающие. Это свидетельствует о том, что для развития опухоли с участием сигнального пути EGFR может быть достаточно всего одной активирующей мутации [1].
Детекция мутантного гена BRAF также очень важна при назначении таргетной терапии, т.к. определяет устойчивость опухоли к анти-EGFR препаратам и чувствительность к ингибиторам RAF. Вероятность ответа опухоли на терапию цетуксимабом или панитумумабом у пациентов с активирующими мутациями гена BRAF значительно снижена, однако в сочетании с вемурафенибом проведение данной терапии возможно [32]. Кроме того, наличие мутации в гене BRAF ассоциируется с неблагоприятным прогнозом - с более агрессивным типом опухоли, высокой вероятностью метастазирования, худшей выживаемостью и более ранним прогрессированием заболевания, что позволяет использовать мутантный статус данного гена в качестве прогностического маркера [44, 48]. Согласно клиническим рекомендациям российских и зарубежных онкологических сообществ (ESMO, NCCN, RUSSCO) по лечению мКРР, типирование опухолевой ткани по генам KRAS, NRAS, BRAF необходимо проводить всем пациентам, которым в дальнейшем планируется назначение терапии таргетными анти-EGFR-препаратами.
Важно отметить, что мутации в генах KRAS, NRAS и BRAF являются ранними молекулярно-генетическими событиями в патогенезе КРР, что подтверждается исследованиями пар «первичная опухоль-метастаз». Молекулярно-генетический профиль ткани первичной опухоли и метастазов по данным генам, как правило, не отличается. Благодаря этому факту молекулярно-генетическое тестирование можно проводить на материале метастаза, если по каким-либо причинам материал первичной опухоли недоступен для исследования [1, 6, 18]. Как известно, не все пациенты с диким типом генов RAS и BRAF отвечают на терапию моноклональными анти-EGFR-антителами (цетуксимаб и панитумумаб), поэтому были предприняты попытки найти другие молекулярно-генетические маркеры, которые могли бы предсказывать эффективность данного вида лечения самостоятельно или же в совокупности с генами RAS-каскада. Такими генами, не входящими в RAS-каскад, мутации в которых могут повлиять на выбор тактики лечения, а также служить потенциальными прогностическими маркерами, являются гены Р13К-сигнального пути (гены PIK3CA, PTEN), ген ERBB2 (HER-2/neu), а также ген SMAD4, являющийся одним из ключевых регуляторов сигнального пути TGF-p.
PIK3CA. Сигнальный путь PI3K (PI3K/AKT/mTOR) является альтернативным сигнальным путем, регулируемым EGFR [6]. Примерно в 40% случаев КРР в ткани опухоли присутствуют мутации в одном из 8 генов сигнального пути PI3K. Как правило, такие изменения являются взаимоисключающими с мутациями в других генах этого же сигнального пути [35].
Чаще других среди генов сигнального пути PI3K обнаруживаются мутации в гене PIK3CA (20% случаев при КРР), в основном в 9-м и 20-м экзонах [22]. Ген PIK3CA кодирует альфа-каталитическую субъединицу p110 PI3K и играет важную роль в регуляции клеточного роста, трансформации, адгезии, апоптоза [12]. Активирующие мутации в гене PIK3CA рассматривают в настоящее время как новые механизмы индуцирования сигнального пути PI3K [38].
Сигнальный путь Р13К имеет несколько форм регуляции, однако наиболее важной является активность гена-супрессора PTEN. Продукт этого гена, обладающий активностью тирозиновой фосфатазы, участвует в регуляции сигнального пути PI3K/AKT/mTOR и, как следствие, регулирует процессы клеточной пролиферации. Мутации в гене PTEN обнаруживают в 7-9% случаев КРР, а в 15-50% опухолей наблюдается потеря экспрессии белка. Данный ген защищает геном от нестабильности, контролирует образование межклеточных контактов, миграцию клеток и их метастатический потенциал [28]. В регуляции сигнального пути PI3K/AKT/mTOR участвует путь EGFR/RAS/RAF/MAPK. Поскольку мутации в последнем напрямую влияют на эффективность анти EGFR-терапии, то и мутации генов PIK3CЛ и PTEN могут служить маркерами эффективности ингибиторов тирозинкиназы. В ряде исследований было показано, что мутации в генах PIK3CЛ и PTEN могут определять чувствительность опухолевых клеток к анти-EGFR-терапии (цетуксимабу и панитумумабу) [6, 37]. Оценка молекулярного статуса сигнального пути PI3K в сочетании с анализом генов пути EGFR/RAS/RAF/MAPK способна выявить значительно больше больных мКРР, которые с определенной долей вероятности не ответят на анти-EGFR-терапию [26, 36, 41, 44, 45].
Имеются также публикации, пока немногочисленные, свидетельствующие о том, что изменения в гене PIK3CЛ (особенно мутации в 20-м экзоне) являются предиктивным маркером эффективного ответа на противоопухолевую терапию с добавлением аспирина [1 6, 21, 22, 34]. В двух крупных проспективных исследованиях у пациентов с мутантным геном PIK3CЛ в опухоли при регулярном приеме аспирина отмечено снижение общей смертности с 82% до 46% [15].
На сегодняшний день ESMO рекомендует определение мутационного статуса 20-го экзона гена PIK3CЛ и оценку инактивации гена PTEN только в рамках клинических испытаний [47].
Необходимо отметить, что мутации в гене PIK3CA являются также и прогностическим маркером, ассоциированным с плохим прогнозом заболевания [50].
Существование нескольких молекулярно-генетических маркеров, определяющих тактику лечения пациентов с ККР, свидетельствует о необходимости комплексного генетического тестирования, позволяющего одномоментно диагностировать все необходимые мутации. Это возможно с применением метода NGS, позволяющего одновременно проводить анализ большого количества генов. Метаанализ 22 исследований, которые включили 2395 пациентов, позволил оценить клиническое значение применения панели биомаркеров, включающих пять основных генов - KRAS, NRAS, BRAF, PI3KCA и PTEN, связанных с назначением анти-EGFR терапии [44]. Было показано, что при одновременном исследовании мутаций в этих генах значительно повышается эффективность выявления предиктивных маркеров, что в свою очередь позволяет значительно оптимизировать тактику лечения пациентов с мКРР.
Her2/neu. Ген Her2/neu (ERBB2), расположенный на длинном плече хромосомы 17 (17q12-
q21), кодирует рецептор эпидермального фактора роста HER-2 с выраженной
тирозинкиназной активностью. Основным физиологическим эффектом этого рецептора
является запуск клеточной пролиферации и подавление апоптоза. Нарушения в гене HER-2
(амплификация или активирующие мутации) встречаются при мКРР в 3-5% случаев.
Полученные в последнее время данные свидетельствуют о том, что эти изменения
опосредованно могут влиять на устойчивость опухолевых клеток к антителам к EGFR [9, 27].
II фаза клинического испытания показала, что амплификация гена HER-2 может служить
предиктивным маркером ответа на терапию двумя ингибиторами HER-2 - трастузумабом и
лапатинибом в группе пациентов с КРР, в которой терапия моноклональными анти-EGFR-
антителами не дала эффекта [43]. Во II фазе исследования HERACLES-A изучали
применение комбинации лапатиниба и трастузумаба у 33 пациентов с диким типом гена
KRAS и амплификацией гена HER-2 у пациентов с мКРР и прогрессированием заболевания
на фоне традиционных вариантов лечения, включая цетуксимаб или панитумумаб. Показатель клинической пользы составил 70% при общем коэффициенте ответа 30,3% при 2-летнем наблюдении. Среднее время до прогрессирования составило 5,5 месяцев [42]. Небольшие размеры выборки, а также нерандомизированный дизайн исследований затрудняют возможность сделать окончательные выводы относительно использования ингибиторов HER-2 при мКРР. Требуется проведение более масштабных проспективных исследований одиночного и комбинированного варианта таргетной терапии, направленной на ингибирование HER-2. На сегодняшний день ни одно из руководств по лечению КРР не рекомендует тестирование гена HER-2 в клинической практики, однако, ESMO не исключает возможности определения амплификации или активирующих мутаций в гене HER-2 в рамках клинических испытаний [47].
SMAD4. Ген SMAD4 кодирует одноименный белок, который играет ключевую роль в TGF-ß сигнальном пути, контролируя пролиферацию, клеточную дифференцировку и апоптоз. Спорадические мутации в гене SMAD4, по данным разных исследований, которые, к сожалению, не очень многочисленны, присутствуют в 2,1-20% случаев КРР [39]. Наиболее часто точечные мутации в данном гене встречаются в кодонах 361 и 356. Аминокислоты, кодируемые ими, локализуются в MH2 домене, который участвует в процессах гомо- и гетероолигомеризации, а также в регуляции транскрипции других генов [39]. Другой путь, приводящий к инактивации данного гена, - это потеря гетерозиготности (LOH). Возникновение мутаций в гене SMAD4 считается поздним событием и происходит, как правило, в сочетании с другими изменениями [25, 30]. В исследованиях, проведенных на парах «первичная опухоль-метастаз», мутации в гене SMAD4 были одними из самых частых новых генетических изменений в метастазах. Эти данные свидетельствуют о том, что изменения в гене SMAD4 могут участвовать в клональной дивергенции [20]. Ген SMAD4 является прогностическим маркером, мутации в котором ассоциируются с плохим прогнозом - с более коротким периодом общей выживаемости. В проведенных
исследованиях была показана связь между утратой гена SMAD4 и делецией хромосомы 18q, на которой расположен данный ген, с метастазированием КРР, плохим исходом заболевания и с устойчивостью к химиотерапии 5-фторурацилом, что подтверждает его роль в качестве опухолевого супрессора [1, 29, 51]. Утрата гена SMAD4 по механизму аллельного дисбаланса, продемонстрированная в экспериментах in vivo, ассоциируется с формированием аденом и прогрессией аденокарцином. Опухоли с мутантным типом гена SMAD4 характеризуются более агрессивным течением заболевания, нежели опухоли с диким типом данного гена [39]. При обследовании 734 пациентов с КРР мутации в гене SMAD4 были обнаружены в 12% случаев. Выявлена корреляция между наличием мутации в гене SMAD4 и более коротким сроком выживаемости, по сравнению с пациентами с диким типом гена SMAD4.
NTRK1, NTRK2 и NTRK3. В последние годы мишенями для терапии рака стали перестройки генов NTRK1, NTRK2 и NTRK3, которые кодируют рецепторы TrkA, B и C. Эти рецепторы экспрессируются в нервной ткани и играют важную роль в развитии и функционировании центральной и периферической нервной системы [5]. Все три рецептора участвуют в активации путей передачи сигнала, ведущих к пролиферации, дифференцировке и выживанию в нормальных и опухолевых клетках. Рецептор TrkA вызывает активацию сигнального пути RAS/RAF/MAPK, что приводит к усилению пролиферации и клеточного роста, в то время как TrkC вызывает преимущественно активацию пути PI3K/AKT, предотвращая апоптоз, а рецептор^к^ передает сигнал через путь RAS/RAF/MAPK и PI3K/AKT, что приводит к дифференцировке и выживанию клеток.
Основные молекулярные изменения, наблюдаемые при канцерогенезе - это слияние генов NTRK. Менее распространенными онкогенными механизмами являются делеции гена NTRK1. Первое сообщение о перестройке в гене NTRK при КРР было опубликовано еще 1986 году при обнаружении транслокации TPM3-NTRK1 в биопсийном материале опухоли [31]. Онкогенный потенциал выявленной редкой генной аномалии был в те годы должным
образом не оценен, главным образом, из-за отсутствия соответствующей таргетной терапии. Только в 2014 году Ardini и соавт. описали выявленную перестройку как повторяющуюся, хотя и редко встречающуюся при КРР. В то же время появился новый селективный ингибитор тирозинкиназ - энтректиниб, который способен подавлять фосфорилирование TPM3-NTRK, проявляя при этом противоопухолевую активность. В 2015 году появилось сообщение о 0,5% распространенности данной перестройки при КРР [14]. Недавно в рамках первого этапа исследования энтректиниба при молекулярном скрининге была выявлена аномальная экспрессия белка TrkA при мКРР, резистентном к стандартной терапии. В результате была обнаружена новая перестройка LMNA-NTRK1, выполняющая роль онкогенного фактора. Лечение энтректинибом через месяц продемонстрировало частичный ответ с уменьшением метастатических поражений в печени и надпочечниках [40]. В настоящее время проводятся исследования 1 фазы, которые позволят получить данные об эффективности использования энтректиниба при лечении КРР.
MSI. Еще одним важным предиктивным и прогностическим маркером при КРР является микросателлитная нестабильность (MSI). "Микросателлиты" - это короткие тандемно повторяющиеся последовательности (длина повтора от одного до шести нуклеотидов), которые разбросаны по всему геному. Микросателлитная изменчивость проявляется либо за счет уменьшения, либо за счет увеличения количества повторов [4]. Повышение уровня мутирования микросателлитов в результате нарушения процесса репарации ДНК, вызванного изменениями в системе MMR, ферменты которой действуют как дополнительная система для сохранения геномной целостности, и получило название «микросателлитная нестабильность» [6].
Микросателлитная нестабильность является отличительной чертой синдрома Линча (наследственного неполипозного рака толстого кишечник). При спорадическом КРР она выявляется лишь в 10% случаев [19]. О высокой микросателлитной нестабильности (MSI-H)
говорят в случае нестабильности 30% и более маркеров [33], в случае же нестабильности менее 30% локусов говорят о микросателлитной нестабильности низкой степени (MSI-L). Высокий уровень MSI у пациентов с I, II и даже III стадиями КРР свидетельствует о благоприятном прогнозе. В зависимости от стадии заболевания и наличия или отсутствия высокого уровня MSI рекомендуется либо наблюдение, либо проведение различных курсов адъювантной химиотерапии [2]. Высокий уровень MSI у пациентов с более поздними стадиями требует обязательного применения режимов химиотерапии с включением оксалиплатина. Опухоли с высоким уровнем MSI (с нарушенной системой MMR, dMMR) при мКРР чувствительны к иммунотерапии с использованием ингибиторов PD-1 -пембролизумаба и ниволумаба [2, 8, 10].
3. Национальные клинические рекомендации по лечению колоректального рака.
Клинические рекомендации по диагностике и лечению больных колоректальным раком (рак ободочной кишки, рак прямой кишки), утвержденные Министерством здравоохранения РФ, являются основой для разработки тактики ведения онкологических больных. Обновление клинических рекомендаций проводится один раз в три года на основе предложений экспертов из профессиональных онкологических сообществ, учитывая самую новейшую информацию о диагностике и тактике ведения пациентов. Действующие на сегодняшний день клинические рекомендации МЗ РФ, утвержденные в 2018 году, в разделе 2.5. Иная диагностика содержат следующую информацию, касающуюся молекулярно-генетических исследований при КРР:
«Рекомендуется выполнить анализ биоптата опухоли на мутацию RAS (экзоны 2-4 генов KRAS и NRAS), BRAF и на микросателлитную нестабильность, если диагностированы или заподозрены отдаленные метастазы аденокарциномы, это может повлиять на выбор таргетного агента в лечении метастатического процесса. Генетическое тестирование рекомендуется в следующих случаях:
1) Подозрение на синдром Линча. Выполняется тестирование на мутации в генах MLH1, MSH2, MSH6, PMS2:
o при соответствии пациента критериям Amsterdam II (приложение С) o при наличии у пациента родственника первой или второй линии с установленным диагнозом синдрома Линча
o при развитии у пациентки рака эндометрия в возрасте до 50 лет
2) Подозрение на синдром Линча у пациентов, не отвечающих критериям Amsterdam. При соответствии критериям Bethesda (приложение С) выполняется тестирование на MSI, при выявлении MSI-H - тестирование на мутации в генах MLH1, MSH2, MSH6, PMS2.
3) Подозрение на семейный аденоматоз - тестирование на мутацию гена АРС: o при наличии у пациента более 20 полипов кишечника
o при наличии у пациента родственника первой линии с установленным диагнозом семейного аденоматоза
4) Подозрение на наличие аттенуированной формы семейного аденоматоза, MYH-ассоциированный полипоз - тестирование на мутацию гена АРС, мутацию MYH - пациенты, у которых выявлено более 20 полипов толстой кишки, но с отрицательным анализом на мутацию АРС:
o пациенты, у которых в семье прослеживается рецессивное наследование семейного аденоматоза;
o пациенты, у которых полипы выявляются в более позднем возрасте (34-44 лет)». Несмотря на достаточно ограниченную информацию о молекулярно-генетических исследованиях при КРР, включенную в клинические рекомендации, очень важно иметь представление об исследованиях, которые проводятся в этой области, и о потенциальных биомаркерах, которые, мы надеемся, уже в ближайшее время будут востребованы при назначении лекарственной терапии.
5. Заключение
Достижения молекулярной биологии и генетики позволяют не только понять фундаментальные основы канцерогенеза, но и находят широкое применение в практической медицине. Понимание механизмов злокачественной трансформации клетки, открытие новых потенциальных биомаркеров помогает создавать новые лекарственные препараты, непосредственно воздействующие на опухолевые клетки. С развитием технологии секвенирования нового поколения объем информации о мутационном профиле опухоли значительно увеличился. Определение диагностических, предиктивных и прогностических биомаркеров для выбора оптимальной тактики ведения больных стало неотъемлемой частью современного лечения онкологических заболеваний, что способствует совершенствованию персонализированного подхода в медицине. При этом очень важно из огромного массива информации об опухоли выбрать то, что необходимо для лечения каждого конкретного пациента. Поэтому одной из актуальных задач молекулярно-генетического исследования в практической онкологии является разработка эффективных алгоритмов генетического тестирования, что, несомненно, окажет положительное влияние на диагностику, лечение и профилактику КРР. Список литературы
1. Кит И., Водолажский Д. И. Молекулярная биология колоректального рака в клинической практике. Молекулярная биология. 2015. Т. 49. № 4. С. 531-540.
2. Федянин М. Ю., Гладков О. А., Гордеев С. С. и др. Практические рекомендации по лекарственному лечению рака ободочной кишки и ректосигмоидного соединения. RUSSCO. Злокачественные опухоли. 2018. Т. 8. № 3. Б01: 10.18 027 / 2224-5057-2018-8-3в2-289-324.
3. Цуканов А.С., Шубин В.П., КузьминовМ.Х., и др. Дифференциальный диагноз MutYH-ассоциированного полипоза и спорадических полипов толстой кишки. Рос журн гастроэнетерол гепатол колопроктол 2018; 28(6), 51-57.
4. Abeloff M. D. Clinical Oncology. Sutton. UK.Churchill Livingstone. 1995.
5. Amatu A., Sartore-Bianchi A., Siena S. NTRK gene fusions as novel targets of cancer therapy across multiple tumour types. ESMO Open. 2016. V. 1. No. 9. e000023.
6. Armaghany T., Wilson J. D., Chu Q., Mills G. Genetic Alterations in Colorectal Cancer. Gastrointest Cancer Res. 2012. V. 5. No. 1. P. 19-27.
7. ArnoldM., Sierra M.S., Laversanne M. et al. Global patterns and trends in colorectal cancer incidence and mortality. 2017. Gut. V. 66. No. 4. P. 683-691.
8. Benson A.B., Venook A.P., Al-Hawary M.M., et al. NCCN Guidelines Version 2.2018. Colon Cancer. Clinical Practice Guidelines in Oncology. J Natl Compr Canc Netw. 2018. V. 16. No. 4. P. 359-369. doi: 10.6004/jnccn.2018.0021.
9. Bertotti A., Migliardi G., Galimi F., et al. A molecularly annotated platform of patientderived xenografts ("xenopatients") identifies HER2 as an effective therapeutic target in cetuximab-resistant colorectal cancer. Cancer Discov. 2011. V. 1. No. 6. P. 508-523.
10. Bittoni A., Sotte V., Meletani T. et al. Immunotherapy in colorectal cancer treatment: actual landscape and future perspectives. J Cancer Metastasis Treat. 2018. V. 4. No. 55. DOI: 10.20517/2394-4722.2018.37
11. Cancer Stat Facts: Colorectal Cancer. Available Online: https:/ /seer.cancer.gov/stat.facts/html/colorect.html (accessed on 30 November 2018)
12. Cathomas G. PIK3CA in colorectal cancer. Front Oncol. 2014. V. 4. P. 35. doi: 10.3389/fonc.2014.00035
13. Conlin A., Smith G., Carey F.A. et al. The prognostic significance of K-ras, p53, and APC mutations in colorectal carcinoma. Gut. 2005. V. 54. No. 9. P. 1283-1286. doi: 10.1136/gut.2005.066514.
14. Créancier L., Vandenberghe I., Gomes B., et al. Chromosomal rearrangements involving the NTRK1 gene in colorectal carcinoma. Cancer Lett. 2015. V. 365. No. 107-111.
15. Di Popolo A., Memoli A., Apicella A. et al. IGF-II/IGF-I receptor pathway up-regulate COX-2 mRNA expression and PGE2 synthesis in Caco-2 human colon carcinoma cells. Oncogene. 2000. V. 19. P. 5517-5524. doi:10.1038/sj.onc.1203952
16. Domingo E., Church D.N., Sieber O., et al. Evaluation of PIK3CA mutation as a predictor of benefit from nonsteroidal anti-inflammatory drug therapy in colorectal cancer. J Clin Oncol. 2013. V. 31, No. 34. P. 4297-4305.
17. Duraturo F., Liccardo R., De Rosa M., Izzo P. Genetics, diagnosis and treatment of Lynch syndrome: Old lessons and current challenges. Oncology letters. 2019. V. 17. No. 3. P. 3048-3054. DOI: 10.3892/ol.2019.9945
18. Garde Noguera J., Jantus-Lewintre E., Gil-Raga M., et al. Role of RAS mutation status as a prognostic factor for patients with advanced colorectal cancer treated with first-line chemotherapy based on fluoropyrimidines and oxaliplatin, with or without bevavizumab: A retrospective analysis. Mol Clin Oncol. 2017. V. 6. No. 3. P. 403-408. doi: 10.3892/mco.2017.1149. Epub 2017 Feb 3.
19. Geiersbach K.B., Samowitz W.S. Microsatellite instability and colorectal cancer. Arch Pathol Lab Med. 2011. V. 135. No. 10. P. 1269-1277.
20. Goswami R.S., Patel K.P., Singh R.R. et al. Hotspot mutation panel testing reveals clonal evolution in a study of 265 paired primary and metastatic tumors. Clin Cancer Res. 2015. V. 21. No. 11. P. 2644-2651. Epub 2015/02/20. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-14-2391 PMID: 25695693.
21. Gray R.T., Cantwell M.M., Coleman H.G., et al. Evaluation of PTGS2 expression, PIK3CA mutation, aspirin use and colon cancer survival in a population-based cohort study. Clin Transl Gastroenterol. 2017. V. 8. No. 4. e91. doi: 10.1038/ctg.2017.18.
22. Hamada T., Nowak J.A., Ogino S. PIK3CA mutation and colorectal cancer precision medicine. Oncotarget. 2017. V. 8. No. 14. P. 22305-22306.
23. Hegde M., Ferber M., Mao R., et al. ACMG technical standards and guidelines for genetic testing for inherited colorectal cancer (Lynch syndrome, familial adenomatous polyposis, and MYH-associated polyposis). Genet Med. 2014. V. 16. No. 1. doi:10.1038/gim.2013.166
24. Heidelberger C., Chaudhuri N.K., Danneberg P., et al. Fluorinated pyrimidines, a new class of tumor-inhibitory compounds. Nature. 1957. V. 179. P. 663-666.
25. Jauhri M., Bhatnagar A., Gupta S., et al. Targeted molecular profiling of rare genetic alterations in colorectal cancer using next-generation sequencing. Med Oncol. 2016. V. 33. No. 10. P. 106. Epub 2016/08/29. doi: 10.1007/s12032-016-0820-2 PMID: 27568332
26. Karapetis C.S., Jonker D., DaneshmandM., et al. PIK3CA, BRAF, and PTEN status and benefit from cetuximab in the treatment of advanced colorectal cancer - results from NCIC CTG/AGITGCO.17. Clin Cancer Res. 2014. V. 20. No. 3. P. 744-753.
27. Kavuri S.M., Jain N., Galimi F., et al. HER2 activating mutations are targets for colorectal cancer treatment. Cancer Discov. 2015. V. 5. No. 8. P. 832-841.
28. Langlois M.J., Bergeron S., Bernatchez G., et al. The PTEN phosphatase controls intestinal epithelial cell polarity and barrier function: role in colorectal cancer progression. PLoS One. 2010. V. 5. No. 12. e15742. doi: 10.1371/journal.pone.0015742.
29. Li X., Liu B., Xiao J., et al. Roles of VEGF-C and Smad4 in the lymphangiogenesis, lymphatic metastasis, and prognosis in colon cancer. J Gastrointest Surg. 2011. V. 15. No. 11. P. 2001-2010. Epub 2011/07/26. doi: 10.1007/s11605-011-1627-2 PMID: 21786062
30. Malapelle U., Pisapia P., Sgariglia R., et al. Less frequently mutated genes in colorectal cancer: evidences from next-generation sequencing of 653 routine cases. J Clin Pathol. 2016. V.69. No. 9. P. 767-771. Epub 2016/01/23. doi: 10.1136/jclinpath-2015-203403.
31. Martin-Zanca D., Hughes S.H., Barbacid M. A human oncogene formed by the fusion of truncated tropomyosin and protein tyrosine kinase sequences. Nature. 1986. V. 319. No. 6056. P. 743-748.
32. Meyer L.A., Broaddus R.R., Lu K.H. Endometrial cancer and Lynch syndrome: clinical and pathologic considerations. Cancer Control. 2009. V. 16. No. 1. P. 14-22.
33. Ogino S., Kawasaki T., Kirkner G.J., et al. Molecular correlates with MGMT promoter methylation and silencing support CpG island methylator phenotype-low (CIMP-low) in colorectal cancer. Gut. 2007. V. 56. No. 11. P. 1564-1571.
34. Paleari L., Puntoni M., Clavarezza M., et al. PIK3CA mutation, aspirin use after diagnosis and survival of colorectal cancer. a systematic review and meta-analysis of epidemiological studies. Clin Oncol. (R Coll Radiol). 2016. V. 28. No. 5. P. 317-326. doi: 10.1016/j.clon.2015.11.008.
35. Parsons D.W., Wang T.L., Samuels Y., et al. Colorectal cancer: mutations in a signalling pathway. Nature. 2005. V. 436. No. 7052. P. 792.
36. Prenen H., De Schutter J., Jacobs B., et al. PIK3CA mutations are not a major determinant of resistance to the epidermal growth factor receptor inhibitor cetuximab in metastatic colorectal cancer. Clin Cancer Res. 2009. V. 15. No. 9. P. 3184-3188.
37. Razis E., Briasoulis E., Vrettou E., et al. Potential value of PTEN in predicting cetuximab response in colorectal cancer: an exploratory study. BMC Cancer. 2008. V. 8. P. 234.
38. Samuels Y., Wang Z., Bardelli A., et al. High frequency of mutations of the PIK3CA gene in human cancers. Science. 2004. V. 304. No. 5670. P. 554.
39. Sarshekeh A. M., Advani S., Overman J. M., et al. Association of SMAD4 mutation with patient demographics, tumor characteristics, and clinical outcomes in colorectal cancer. PLoS ONE. 2017. V. 12. No. 5. e0173345. doi: 10.1371/journal.pone.0173345. eCollection.
40. Sartore-Bianchi A., Ardini E., Bosotti R., et al. Sensitivity to entrectinib associated with a novel LMNA-NTRK1 gene fusion in metastatic colorectal cancer. J Natl Cancer Inst. 2015. V. 108. No. 1. djv306.
41. Sartore-Bianchi A., Martini M., Molinari F., et al. PIK3CA mutations in colorectal cancer are associated with clinical resistance to EGFR-targeted monoclonal antibodies. Cancer Res. 2009. V. 69. No. 5. P. 1851-1857.
42. Sartore-Bianchi A., Trusolino L., Martino C., et al. Dual-targeted therapy with trastuzumab and lapatinib in treatment-refractory, KRAS codon 12/13 wild-type, HER2-positive metastatic colorectal cancer (HERACLES): A proof-of-concept, multicentre, open-label, phase 2 trial. Lancet Oncol. 2016. V. 17. No. 6. P. 738-746.
43. Siena S., Sartore-Bianchi A., Lonardi S., et al. Trastuzumab and lapatinib in HER2-amplified metastatic colorectal cancer patients (mCRC): the HERACLES trial. J Clin Oncol. 2015. V. 3 (15 Suppl). abstr 3508.
44. Therkildsen C., Bergmann T.K., Henrichsen-Schnack T. et al. The predictive value of KRAS, NRAS, BRAF, PIK3CA u PTEN for anti-EGFR treatment in metastatic colorectal cancer: A systematic review and meta-analysis. J Acta Oncologica. 2014. P. 852-864. doi.org/10.3109/0284186X.2014.895036.
45. Tian S., Simon I., Moreno V., et al. A combined oncogenic pathway signature of BRAF, KRAS and PI3KCA mutation improves colorectal cancer classification and cetuximab treatment prediction. Gut. 2013. V. 62. No. 4. P. 540-549.
46. Tie J., Lipton L., Desai J. et al. KRAS mutation is associated with lung metastasis in patients with curatively resected colorectal cancer. Clin Cancer Res. 2011. V. 17. No. 5. P. 1122-1130.
47. Van Cutsem E., Cervantes A., Adam R., et al. ESMO consensus guidelines for the management of patients with metastatic colorectal cancer. Annals of Oncology. 2016. V. 27. No. 8. P. 1386-1422. doi:10.1093/annonc/mdw235.
48. Varghese M. A., Saltz B. L. BRAF mutation as a biomarker in colorectal cancer. Advances in Genomics and Genetics. 2015. P. 347-353.
49. Walther A., Johnstone E., Swanton C. et al. Genetic prognostic and predictive markers in colorectal cancer. Nat Rev Cancer. 2009. V. 9. No. 7. P. 489-499.
50. Wang Q., Shi Y.L., Zhou K., et al. PIK3CA mutations confer resistance to first-line chemotherapy in colorectal cancer. Cell Death Dis. 2018. V. 9. No. 7. doi: 10.1038/s41419-018-0776-6.
51. Zhang B., Zhang B., Chen X., et al. Loss of Smad4 in colorectal cancer induces resistance to 5-fluorouracil through activating Akt pathway. Br J Cancer. 2014. V. 110. No. 4. P. 946-957. Epub 2014/01/05. doi: 10.1038/bjc.2013.789 PMID: 24384683.
