CC BY
43
Раздел - обзоры
Опухолевые стволовые клетки и межклеточные взаимодействия в развитии, лечении меланомы
1 12 12 1 23
Грищенко Н.В., ' Чулкова С.В. , ' Пустынский И.Н., Бармашов А.Е., ' Титов К.С. 1 ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России, 115478, Москва, ул. Каширское шоссе, 23 2ФГБУ ВО РНИМУ им. И.М. Пирогова Минздрава России, 117997, Москва, ул. Островитянова, 1а
3ГБУЗ МКНЦ им. А С. Логинова, 111123, Москва, ш. Энтузиастов, 86 Информация об авторах
Грищенко Н.В. - кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории иммунологии гемопоэза НИИ клинической онкологии ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России
Чулкова С.В. - кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории иммунологии гемопоэза НИИ клинической онкологии ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России, доцент кафедры онкологии и лучевой терапии лечебного факультета ФГБОУ ВО «РНИМУ им. Н.И. Пирогова» Минздрава России Пустынский И. Н. - доктор медицинских наук, старший научный сотрудник хирургического отделения опухолей головы и шеи №4 НИИ клинической онкологии ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н.Блохина» Минздрава России, профессор кафедры онкологии и лучевой терапии лечебного факультета ФГБОУ ВО «РНИМУ им. Н.И. Пирогова» Минздрава России
Бармашов А.Е. - кандидат биологических наук, младший научный сотрудник лаборатории экспериментальной диагностики и биотерапии опухолей НИИ Экспериментальной
диагностики и терапии опухолей ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России
Титов К.С. - доктор медицинских наук, доцент, заведующий онкохирургическим отделением опухолей кожи и мягких тканей ГБУЗ МКНЦ им. А.С.Логинова, доцент кафедры онкологии и лучевой терапии ФГБУ ВО РНИМУ им. И.М.Пирогова Минздрава России Контактное лицо: Наталия Викторовна Грищенко, natali-2712@mail. ru
Резюме
Меланома является чрезвычайно агрессивным опасным злокачественным заболеванием с высоким риском рецидивирования и метастазирования, с высокой устойчивостью к цитотоксическим агентам, неблагоприятным прогнозом. При меланоме гетерогенность популяции опухолевых клеток является одной из причин низкой чувствительности этой опухоли к противоопухолевой лекарственной терапии. Объяснение в концепции стволовой опухолевой клетки. С одной стороны, стволовая клетка обладает способностью к саморегуляции и поддержанию пула подобных клеток, с другой -возможностью продуцировать клоны более дифференцированных клеток. В последнее время достигнуты значительные успехи в понимании патогенеза и лечении меланомы. Улучшение результатов лечения стало возможным благодаря выявлению потенциальных онкогенов -мишеней таргетной терапии.
Ключевые слова: меланома, типы злокачественной меланомы кожи, опухолевые стволовые клетки, маркеры опухолевых стволовых клеток, CD 133, CD271, CD34, CD20, аденозинтрифосфат (АТФ), CXCR6 , таргетная терапия меланомы, сигнальные пути, прогностическое значение
Tumor stem cells and cell - cell interactions in the development and treatment of melanoma
1Grishchenko N.V., 1,2Chulkova S.V., 1,2Pustynsky I.N., 1Barmashov A.E., 2,3Titov K.S. 1Federal State Budgetary Institution «N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology» of the Ministry of Health of the Russian Federation (N.N. Blokhin NMRCO), 115478 Moscow, Kashirskoye Highway, 23
9
Pirogov Russian National Research Medical University (RNRMU), 117997, Moscow, Ostrovitianov str., 1
3The Loginov Moscow Clinical Scientific Center (The Loginov MCSC MHD), 111123, Moscow,
Enthusiasts highway, 86
Authors
Grishchenko N.V. - PhD, researcher of the Laboratory of the Immunology of Hematopoiesis of the N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology
Chulkova S.V. - Phd, senior researcher of the Laboratory of the Immunology of Hematopoiesis of the N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology; associate professor of the Oncology and Radiotherapy Department of the Medical Faculty of the Pirogov Russian National Research Medical University (RNRMU)
Pustynsky I. N. - MD, PhD, senior researcher of the Surgical Department of Tumors of Head and Neck No. 4 of the N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology; professor of the Oncology and Radiotherapy Department of the Medical Faculty of the Pirogov Russian National Research Medical University (RNRMU)
Barmashov A.E. - PhD, junior researcher of the Laboratory of Experimental Diagnosis and Biotherapy of Tumors of the Research Institute of Experimental Diagnosis and Therapy of Tumors of the N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology
Titov K. S. - MD, PhD, associate professor, head of the Oncosurgical Department of Skin and Soft Tissue Tumors of the the Loginov MCSC MHD; associate professor of the Oncology and Radiotherapy Department of the Medical Faculty of the Pirogov Russian National Research Medical University (RNRMU)
Contact person
Natalia Viktorovna Grishchenko, natali-2712@mail.ru
Summary
Melanoma is an extremely aggressive dangerous malignant disease with a high risk of recurrence and metastasis, with high resistance to cytotoxic agents and poor prognosis. In melanoma, the heterogeneity of the tumor cell population is one of the reasons for the low sensitivity of this tumor to antitumor drug therapy. Explanation is in the concept of stem tumor cells. On the one hand, the stem cell has an ability to self-regulate and maintain a pool of similar cells; on the other hand, it is able to produce clones of more differentiated cells. Recently, significant progress has been made in understanding the pathogenesis and treatment of melanoma. An improvement of the results of melanoma treatment became possible due to the identification of potential oncogenes - targets for targeted melanoma therapy.
Key words: melanoma, types of malignant melanoma of the skin, tumor stem cells, tumor stem cell markers, CD133, CD271, CD34, CD20, adenosine triphosphate (ATP), CXCR6, melanoma targeted therapy, signaling pathways, prognostic value
Введение
Меланома - злокачественная опухоль, возникающая из трансформированных меланоцитов. Эти пигментопродуцирующие клетки имеют нейроэктодермальное происхождение и в процессе эмбриогенеза мигрируют из нервного гребешка в эпидермис и другие сайты, включая менингеальные, слизистые оболочки и сетчатку глаза. Несмотря на то, что меланома может развиваться в любой ткани, где в норме присутствуют меланоциты, кожная локализация остается наиболее распространенной - до 90% всех случаев заболевания
[4, 10].
В структуре заболеваемости злокачественными опухолями кожи меланома занимает особое место, поскольку она относится к разряду агрессивных мезенхимальных опухолей и составляет 1 - 3% от всех онкологических заболеваний человека [17,33]. За последние 40 лет заболеваемость меланомы кожи (МК) в мире возросла примерно в 3 раза, в России также отмечается рост заболеваемости [9]. Структурно меланома составляет не более 4% от всех форм злокачественных опухолей кожи, однако на ее долю приходится 80% всех летальных исходов данной категории пациентов [6, 8]. Это объясняется способностью меланомы не только к местному рецидивированию или проявлению регионарных лимфогенных метастазов, но и к развитию отдаленных метастазов [2, 8]. Развитие метастазов зависит от толщины и наличия изъязвления меланомы, от места расположения первичной опухоли, от времени первичного хирургического лечения, от возраста и от количества пораженных меланомой регионарных лимфатических узлов [33, 39]. Меланома кожи метастазирует гематогенным и лимфогенным путем и инвазирует в кожу, регионарные лимфоузлы, подкожные ткани, легкие, печень, головной мозг и кости [42]. Метастазирующая меланома прогностически крайне неблагоприятна и резистентна ко всем видам традиционной химиотерапии и биологическим препаратам, однако в последнее время улучшение результатов лечения стало возможным благодаря выявлению потенциальных онкогенов -мишеней таргетной терапии [11].
Развитие меланомы - сложный процесс, в который вовлечены различные факторы. Ультрафиолетовое излучение (УФИ) является главным внешним фактором, связанным с возникновением меланомы. Среди факторов риска меланомы кожи в настоящее время выделяют:
• семейную предрасположенность (накопление случаев меланомы у близких родственников);
• иммуносупрессию;
• фототип кожи 1-11 по Фитцпатрику (светлая кожа, склонность к солнечным ожогам);
• светлые/рыжие волосы, голубые глаза;
• большое количество приобретенных меланоцитарных невусов на коже;
• наличие атипичных и крупных врожденных меланоцитарных невусов;
• три и более эпизодов тяжелых солнечных ожогов кожи, полученных в детском и подростковом возрасте;
• использование искусственных источников УФИ (соляриев), особенно в возрасте до 30 лет [1].
Важным экзогенным фактором появления меланомы является травма пигментных невусов, которая часто вызывается одеждой.
Основные типы злокачественной меланомы кожи классифицируются в зависимости от локализации и прохождения определенной фазы роста.
• Поверхностно-распространенная меланома составляет 80 % случаев меланомы кожи, характеризуется наличием микроинвазии, состоит из крупных эпителиоидных неопластических меланоцитов. Одинаково часто встречается у мужчин и женщин, чаще возникает на коже спины у мужчин и коже бедер и голени у женщин.
• Злокачественное лентиго составляет 10-13 % случаев меланомы, представляет собой большое асимметричное пигментное поражение открытых частей кожи с увеличенным количеством атипичных меланоцитов в базальном слое эпидермиса, преимущественно локализуется на коже головы, шеи, тыльных частей конечностей.
• Акрально-лентигиозная меланома составляет 8 % случаев меланомы, состоит из атипичных неопластических меланоцитов в базальном слое в акральном эпидермисе, встречается на стопе, ладонной поверхности кисти, под ногтями.
• Лентигиозная меланома слизистых оболочек (мукозальная) составляет 1,2 % случаев меланомы, представлена опухолями синоназального тракта, гениталий женщин, аноректальной области. Крайне редко встречается меланома слизистых дыхательного и желудочно-кишечного трактов [32].
• Узловая меланома встречается в 15-30 % всех случаев меланомы, возникает из эпидермальных меланоцитов в виде опухолевого узла в результате вертикального роста клеток в дерму через все слои и в подлежащую жировую клетчатку. Клинически имеет форму узла темно-синего или черного цвета, характеризуется крайне неблагоприятным прогнозом.
Часто меланома является беспигментной (не содержит меланин), что затрудняет диагностику. Иногда клиническая картина обусловлена наличием метастазов, а первичную локализацию меланомы установить невозможно, поскольку первичная опухоль может подвергаться обратному развитию, вплоть до полного исчезновения [11]. Опухолевые стволовые клетки
Опухолевые стволовые клетки (ОСК) составляют по разным данным от 1 до 25% популяции клеток меланомы. Опухоли, подобно нормальным тканям, обладающим способностью к регенерации, имеют иерархическую структуру организации. ОСК, как и нормальные стволовые клетки, имеют свои структурные и функциональные особенности. ОСК могут являться родоначальниками опухолевых клеток любого типа, присутствующих в данной опухоли, они обладают способностью к самообновлению, а также генерации не стволовых опухолевых клеток, которые составляют основу опухолевого очага [16]. ОСК представляют не только фундаментальный, но и клинический интерес в связи с тем, что с их функционированием связывают высокую летальность пациентов от злокачественных новообразований, развитие рецидивов опухоли, а также ее резистентность к лучевой терапии и химиотерапии. ОСК подобны нормальной стволовой клетке и существуют в «спящем» состоянии большую часть времени и только иногда входят в клеточный цикл для самообновления, дифференцировки и дальнейшего увеличения опухолевой массы [27]. Известно, что ткань опухоли гетерогенна и включает клетки, которые могут характеризоваться генетическими и эпигенетическими различиями в пределах одной опухоли, в том числе на разных этапах ее развития [34]. Возможно, что ОСК происходят из
нормальных стволовых клеток, подвергшихся трансформации генома и/или эпигенетической модификации в результате мутаций или воздействия неблагоприятных факторов внешней среды. С другой стороны, существуют предположения о пластичности опухолевых клеток, благодаря которой может происходить их дифференцировка в ОСК [37]. Согласно стохастической модели опухоли, все опухолевые клетки эквивалентны друг другу, но их дальнейшая судьба регулируется внутренними сигналами, а также воздействием факторов внешней среды. Дочерние клетки обладают свойствами стволовых клеток. В иерархической модели ОСК биологически различны, могут воспроизводить дочерние клетки, которые не имеют способности к самообновлению [16]. Межклеточное взаимодействие в развитии меланомы
При меланоме гетерогенность популяции опухолевых клеток является одной из причин низкой чувствительности этой опухоли к противоопухолевой лекарственной терапии. Для объяснения опухолевой гетерогенности были предложены две концепции: теория раковых стволовых клеток, также названная иерархической моделью, и стохастическая модель. В стохастической модели раковые клетки либо гетерогенные, либо обладают сходными свойствами. Предполагается, что рак возникает после ряда генетических и эпигенетических событий, приводящих к последовательным волнам клональных селекций. Иерархическая модель раковых стволовых клеток предполагает, что рост и прогрессирование многих видов рака обусловлен небольшими субпопуляциями клеток, которые называют ОСК. ОСК обладают способностями к самообновлению и дифференцировке, а также к стимулированию роста и метастазирования опухолей, тогда как большинство опухолевых клеток имеют ограниченный пролиферативный потенциал [ 18]. Стволовые опухолевые клетки, составляющие от 1 до 25% популяции клеток меланомы [25], отличаются от прочих большей резистентностью к цитостатическим воздействиям и меньшей зависимостью от сигналов микроокружения. Именно эти клетки, как предполагают, ответственны за гетерогенность популяций клеток меланомы. На сегодняшний день
существует несколько маркеров ОСК меланомы [14, 40]. К ним могут быть отнесены: АВСВ5 - белок-транспортер, участвующий в формировании множественной лекарственной устойчивости, СD34 - маркер гемопоэтических стволовых клеток, СD133 - поверхностный гликопротеин, обнаруживаемый на стволовых клетках меланоцитов и подавляющий дифференцировку этих клеток, CD271 - рецептор фактора роста нервов, являющийся также маркером ряда мезенхимальных стволовых клеток, CXCR6 - хемокиновый рецептор. Все эти маркеры в экспериментальных исследованиях характеризовали популяции клеток, способных к образованию метастазов в большей степени, чем клетки, негативные по данному маркеру [14].
При меланоме строгая иерархическая модель, разработанная на примере организации гемопоэза с разделением гемопоэтических стволовых клеток на плюрипотентные и унипотентные, не может быть подтверждена, так как этому препятствуют несколько факторов [25]:
• возможность клеток меланомы входить в состояние покоя, при котором пролиферативная активность отсутствует, и при этом резко усиливается метастатический потенциал;
• способность к приобретению более дифференцированными клетками меланомы свойств ОСК - переключение фенотипов, что свидетельствует не о приобретении мутаций, а о временной эпигеномной регуляции активности гена.
Одним из ключевых регуляторов пролиферативного или метастатического фенотипа меланомы является белок MITF, входящий в сигнальный каскад RAS-RAF. Предполагается, что экспрессия МГ^ может определяться элементами опухолевого микроокружения [14]. Принципиальная возможность использования воздействия микроокружения опухолевых клеток была показана в опытах с трансплантацией клеток меланомы в невральную трубку куриного эмбриона, в которых пересаженные клетки теряли метастатический фенотип. В любом случае эти данные свидетельствуют о динамическом равновесии различных по
свойствам популяций опухолевых клеток, крайне чувствительных к изменениям окружающей обстановки, что требует учета данных параметров при разработке противоопухолевой терапии [14].
Маркеры опухолевых стволовых клеток
В ходе многочисленных исследований было установлено, что меланомы состоят из гетерогенных популяций клеток, которые экспрессируют различные маркеры [18]. Идентификация ОСК важна не только для экспериментальной онкологии, но и для целевого терапевтического воздействия на опухолевую популяцию стволовых клеток. Многие маркеры ОСК являются белками, расположенными на поверхности клетки, что позволяет выделять популяцию ОСК при помощи флуоресцентной микроскопии, иммуногистохимических методов. CD20-положительные клетки обнаружены на B-лимфоцитах здоровых людей и в стволовых клетках меланомы, что требует их дальнейшего изучения, как предполагаемого маркера стволовых клеток меланомы и как возможной терапевтической мишени [7]. Можно выделить несколько групп маркеров ОСК:
• белки, расположенные на поверхности клетки (CD133, IL-3R, CD184, EpCAM);
• компоненты сигнальных путей, связанных со способностью клетки к самообновлению (Hedgehog, Notch, Wnt/ß-катенин, BMI, BM1, PTEN);
• структурные/функциональные компоненты ниш стволовых клеток;
• белки, участвующие в системах детоксикации (ABC-транспортеры, альдегид-дегидрогеназа);
• теломераза, а также факторы, связанные со старением клетки;
• онкогены и онкосупрессоры;
• отдельные виды микроРНК [16].
CD133 (АС133), известный также как проминин-1, впервые был обнаружен Х. Yin и соавторами в 1997 г. на гемопоэтических стволовых клетках [46]. Гликопротеин с пятью трансмембранными доменами молекулярной массой 120 кД, взаимодействующий с холестеролом, принадлежит к семейству промининов, имеет 3 изоформы: CD133-1, CD133-2, CD133-3. Ген PROM1 картирован на коротком плече 4-ой хромосоме (4р15.32) [15]. CD133 является мембранным белком. В норме он выявлен на поверхности незрелых кроветворных клеток и стволовых клеток нервной ткани [43], а также в различных типах опухолей, включая меланому [28]. Показано, что CD133 экспрессирующие клетки обладают мультипотентностью и способностью к самообновлению, а также могут инициировать опухолевый рост [38]. Ингибирование экспрессии CD133 в меланоме приводит к снижению роста опухолевых клеток и склонности к метастазированию новообразования [19].
Повышенная экспрессия белков - представителей семейства АТФ-связывающих кассетных транспортеров (АВС-транспортеров) также была выявлена в стволовых клетках меланомы. Данная группа белков связывает и гидролизует АТФ для получения энергии для транспортировки некоторых субстратов [29]. Высокая экспрессия данных молекул при различных видах опухолей и, в частности, при меланоме кожи может способствовать формированию множественной лекарственной устойчивости в связи с возможной модуляцией процесса захвата клетками противоопухолевых препаратов. В частности, эти белки могут ограничивать всасывание, распределение и проникновение вемурафениба, препарата для лечения меланомы кожи, ассоциированной с мутацией онкогена BRAF [44]. Выявлено, что клетки меланомы, экспрессирующие маркер стволовых клеток АВСВ5 (белок семейства АВС-транспортеров), резистентны к противоопухолевому препарату доксорубицину [24].
В стволовых клетках меланомы была описана экспрессия белка CD271, характеризующаяся низкой аффинностью к рецепторам фактора роста нервов (NGFR). Повышенные уровни CD271 ассоциированы с периневральной инвазией и миграцией клеток
меланомы [16, 20, 23]. Субпопуляция клеток меланомы, экспрессирующая CD271, составляет приблизительно от 2,5% до 41% от общей популяции опухолевых клеток. Установлено, что высокие уровни экспрессии CD271 стволовыми клетками меланомы у пациентов коррелируют с высоким метастатическим потенциалом опухоли и худшим прогнозом [ 21]. В своем исследовании Restivo G. с соавторами показали, что CD271 является ключевым эффектором в переключении фенотипа клеток меланомы. CD271 играет двоякую роль в этом процессе, уменьшая распространение и одновременно способствуя инвазивности опухоли. Динамическая модификация экспрессии CD271 позволяет опухолевым клеткам пролиферировать при низких уровнях экспрессии CD271. Торможение опухолевого роста происходит при выраженной экспрессии данного маркера. Возобновление пролиферации ОСК на удаленном участке возможно после уменьшения экспрессии CD271. Механически расщепленный внутриклеточный домен CD271 контролирует пролиферацию, тогда как взаимодействие CD271 с рецептором нейтрофина Trk-A влияет на модулирование клеточной адгезии и инвазивности. Инактивация CD271 приводит не только к уменьшению выживаемости клеток меланомы, но и к повышенной чувствительности к терапии BRAF-ингибиторами, что указывает на то, что СК, экспрессирующие CD271 , устойчивы к лекарственной терапии [18].
Определенную роль в диагностике меланомы играет маркер CD44 (PgP-1, Ly-24, H-CAM, Hermes, lymphocyte homing receptor, HUTCH-1), который является широко распространенным многоструктурным и многофункциональным поверхностным клеточным гликопротеином, ответственным за адгезию клеток с клетками и клеток с матриксом, и управляющим различными клеточными сигналами [40]. CD44 экспрессируется на всех этапах эмбриогенеза, вовлечен в морфогенез и гомеостаз различных тканей и органов, присутствует на всех гемопоэтических клетках, за исключением тромбоцитов. Экспрессия CD44 на поверхности опухолевой клетки может потенциально повлиять на адгезию лейкоцитов и изменить иммунный ответ организма на опухоль. CD44 вовлечен в миграцию
меланомных клеток, и, таким образом, является показателем их туморогенности. Высокий уровень экспрессии CD44 коррелирует с повышенным риском метастазирования и уменьшением срока выживания [3].
Среди маркеров для диагностики меланомы кожи в современных публикациях обсуждается роль белков S100, представляющих группу низкомолекулярных протеинов участвующих во множестве клеточных функций [35]. Белки семейства S100 участвуют в регуляции процессов фосфорилирования, транскрипционных факторов, регуляции ферментативной активности, обмена кальция, компонентов цитоскелета, регуляции клеточной пролиферации, что связывает эти белки с такими процессами, как воспаление и канцерогенез. Белки S100 регулируют обмен р53 и апоптоз; некоторые из них выполняют роль опухолевых промоторов, некоторые - супрессоров. Вариант S100B широко распространен как в нормальных тканях, так и в различных опухолевых тканях, включая меланому. Этот белок широко используется как тканевый иммуногистохимический маркер в диагностике злокачественной меланомы [30]. S100B напрямую взаимодействует с белком р53 - супрессором образования злокачественных опухолей, подавляя его функцию и провоцируя тем самым онкогенез меланомы [36,41]. Высокий уровень S100B коррелирует с более агрессивным течением заболевания и сниженной выживаемостью, что позволяет его рассматривать как ценный прогностический маркер [13,26,31].
Биологическое значение прогностических факторов в развитии меланомы
Достижения в изучении механизмов развития меланомы позволили по новому взглянуть на роль давно известных факторов прогноза при меланоме, связанных с различными биологическими процессами, протекающими в опухоли и её окружении [14]. Краткая характеристика некоторых факторов прогноза развития меланомы представлена в таблице 1.
Таблица 1. Взаимосвязь прогностических факторов в биологических особенностях меланомы
(адаптировано из [9])
Прогностический фактор Гены, белки, клетки Биологическая роль
Толщина опухоли Кадгерин Потеря экспрессии связана с формированием метастатического фенотипа
ALCAM (CD166), PLAU/PLAUR (uPA/uPAR) Активация матриксных металлопротеиназ, инвазия и метастазирование
Фибробласты, эпителиальные клетки Секреция цитокинов, хемокинов, факторов роста
Изъязвление первичной опухоли CCN3, SPP1 (остеопонтин) Адгезия, хемотаксис, инвазия, метастазирование, гомеостаз эпидермиса
Неизвестные факторы Изъязвление может быть суррогатным признаком, связанным с биологией опухоли и ее микроокружения
Митотическая активность Гены репарации ДНК Восстановление повреждений ДНК
Гены семейства белков Replication Origins Firing (ROF) и PTTG1 (секьюрин) Репликация ДНК, разделение сестринских хроматид
Лимфоцитарная инфильтрация Опухоль-инфильтрирующие лимфоциты Противоопухолевый иммунный ответ
Пол Раково-тестикулярные антигены Мишени для иммунного ответа
Неизвестные гены-онкосупрессоры Подавление метастазирования
Механизмы развития меланомы
Наиболее важные достижения в области понимания механизмов образования и развития меланомы были получены благодаря анализу механизмов сигнальной трансдукции в данной опухоли и выявлению их нарушений. Несмотря на многообразие возможных генетических и эпигенетических поломок, отражающих гетерогенность самой опухоли, показана ассоциация меланомы с преимущественной активацией определенного сигнального каскада. Такое выделение является несколько условным, поскольку большинство этих сигнальных каскадов взаимосвязаны, а некоторые могут вызывать противоположные эффекты в зависимости от контекста.
Схематическое представление этих сигнальных путей представлено на Рис. 1.
Рис.1. Сигнальные пути, активные в клетках меланомы [по 14].
Стрелками показаны активирующие влияния, поперечными линиями - ингибирующие.
Основная роль в развитии меланомы принадлежит сигнальному пути RAS/MAPK -ключевому регулятору клеточной пролиферации, дифференцировки, выживания и метастазирования, c гиперактивацией которого связывают 75 % случаев меланомы кожи [12]. МАРК - путь служит основой для использования таргетной терапии. Классический МАРК-сигнальный путь включает RAS/RAF/MEK/ERK каскад, передающий пролиферативный сигнал с клеточной поверхности через цитоплазму в ядро. В нормальной клетке этот сигнал стимулируется митогенами, гормонами или нейротрансмиттерами, которые связываются с тирозинкиназными рецепторами. Последние димеризуются и активируют ГТФазу, RAS, в результате в клетке увеличивается уровень активной формы RAS-GTP. Активированный RAS запускает активацию МАРК-каскада протеинкиназ - RAF, MEK1/2, ERK1/2. Белки ERK 1/2 регулируют экспрессию генов, вовлеченных в клеточную пролиферацию, дифференцировку и выживание путем фосфорилирования транскрипционных факторов ETS, ELK-1, MYC. МАРК-путь также влияет на посттрансляционное фосфорилирование апоптотических сигнальных молекул BAD, BIM, MCL-1, каспазы 9 и BCL-2 и, таким
образом, регулирует апоптоз [12]. Важнейшим генетическим событием при развитии меланомы является активация сигнального пути Р13К-АКТ- mTOR, причем уровень активации серин-треонин киназы АКТ3 повышается с увеличением стадийности меланомы. Активация АКТ3 отмечена в 60% случаев спорадической меланомы, причем чаще за счет амплификации гена АКТ3 и редко за счет мутации АКТ3 либо Р13К [11,12]. Выявленные генетические нарушения в основных молекулах данных сигнальных путей послужили основой для разработки лекарственных препаратов, направленных на ингибирование сигнальных каскадов. В меланоцитах, помимо МАРК-пути, существенную роль играет аденилатциклазный путь. Важный молекулярный маркер метастатической меланомы -транскрипционный фактор КР-кВ, экспрессия которого повышена в трансформированных меланоцитах, что приводит к нарушению транскрипции регулируемых им генов-мишеней [12]. КР-кВ играет важную роль в патогенезе и прогрессии злокачественных опухолей человека, включая меланому, так как он участвует в регуляции экспрессии множества генов, контролирующих пролиферацию, дифференцировку и апоптоз клеток, а также генов воспалительного и иммунного ответа [5]. Таргетная терапия меланомы
Меланома агрессивное заболевание с высокой устойчивостью к цитотоксическим агентам. Стандартом терапии метастатической и неоперабельной меланомы остаются химиотерапевтические препараты [11]. Лечение метастатических форм и заболевания на III-IV стадиях включает системную терапию препаратами:
• дакарбазином и темодалом;
• производными нитрозомочевины (ломустин, фотемустин). Ломустин нарушает трансляцию и транскрипцию в опухолевых клетках. Ингибирование синтеза ДНК связано с карбамоилированием ДНК-полимеразы и других ферментов репарации ДНК и повреждением ДНК-матрицы. Ломустин влияет на фазы клеточного цикла, что, прежде всего выражено в замедлении прохождения клетками фазы Б, когда и
происходит значительное угнетение синтеза ДНК. Удлиняется также прохождение фазы G2. Особенно высокочувствительны к ломустину клетки в стационарной фазе роста. Ломустин проходит гематоэнцефалический барьер. Фотемустин отличается от других нитрозо-алкилмочевин способностью образовывать большое количество сшивок ДНК-ДНК и ДНК - белок [5];
• препаратами платины (цисплатин и карбоплатин);
• таксанами (паклитаксел) или их комбинациями.
Высокодозная терапия интерлейкином-2 дает длительные полные ремиссии у небольшого числа больных с легочными метастазами, но ее применение ограничено из-за высокой токсичности [7]. Альтернативой химиотерапии для пациентов с метастатической меланомой кожи с мутациями BRAF V600E является препарат вемурафениб (зелбораф). В основе его действия лежит ингибирование димеризации BRAF, поскольку при мутации V600E происходит усиление сигналинга ERK в результате димеризации мутантной киназы [45]. Однако у 20-30 % пациентов, получающих вемурафениб, наблюдаются побочные эффекты: малигнизация доброкачественных поражений и появление плоскоклеточного рака кожи, что связывают с активацией MAPK через мутации RAS при RAF [11, 22]. Заключение
Определение иммунофенотипа ОСК, роли маркеров в поддержании особых свойств этой клеточной популяции и клинического значения экспрессии маркеров ОСК позволит разработать новые подходы к терапии злокачественных новообразований [15]. Наиболее важные достижения в области понимания механизмов образования и развития меланомы получены благодаря анализу механизмов сигнальной трансдукции, активированных в опухоли, и выявлению их нарушений. Продолжается изучение механизмов метастазирования и путей воздействия на них, роли различных белков, в частности хемокинов, во взаимодействии между клетками меланомы и стромы. За последние десятилетия исследования в области молекулярной онкологии позволили разработать методы лечения
меланомы, обладающие высокой клинической эффективностью. Успехи в лечении и понимании биологии меланомы позволяют рассчитывать на повышение качества лечения. Конфликт интересов
Авторы сообщают об отсутствии конфликта интересов. Список литературы
1. Алиев М.Д., Бохян Б.Ю., Демидов Л.В. и др. Клинические рекомендации по диагностике и лечению больных меланомой кожи. Общероссийский союз общественных объединений ассоциация онкологов России. 2014. С. 1-11.
2. Барчук А.С. Хирургическое лечение меланом. Практическая онкология. 2001. №. 4. С. 3036.
3. Барышников А.Ю., Голубцова Н.В., Бурова О.С. и др. Экспрессия антигена GD44 у больных метастатической меланомой кожи. Российский биотерапевтический журнал. 2013. Т. 12. № 3. С. 17-19.
4. Гребенникова О.П., Прилепо В.Н. Меланома. В кн.: Онкология для практикующих врачей. Под ред. С.С. Чистякова. М. 2009. С. 548-563.
5. Грищенко Н.В. Преодоление лекарственной устойчивости липосомальными препаратами из группы нитрозоалкилмочевин. Дис.... канд. биол. наук: М. 2014. 154 с.
6. Демидов Л.В., Утяшев И.А., Харкевич Г.Ю. Подходы к диагностике и терапии меланомы кожи: эра персонализированной медицины. Дерматология. Приложение к журналу Consilium Medicum. 2013. No. 2-3. С. 42-47.
7. Демидов Л.В., Утяшев И.А., Харкевич Г.Ю. Роль вемурафениба в лечении диссеминированной меланомы кожи. Современная онкология. 2013. Т. 15. № 2. С. 58-61.
8. Злокачественные новообразования в России в 2012 году (заболеваемость и смертность). Под ред. А.Д. Каприна, В.В. Старинского, Г. В. Петровой. М. 2014. 250 c.
9. Константинова М.М., Савкова Р.Ф., Демидов Л.В. и др. Оценка эффективности и безопасности фотемустина в монорежиме и в комбинации с производными платины (карбоплатином или цисплатином) при лечении диссеминированной меланомы. Современная онкология. 2009. Т. 11. № 3. С. 56-62.
10. Корчагина К.С., Гамаюнов С.В., Воропаева Л.А. Клинические аспекты классификации меланомы кожи. Эффективная фармакотерапия. 2017. Т. 36. С. 6-12.
11. Мазуренко Н.Н. Генетические особенности и маркеры меланомы кожи. Успехи молекулярной онкологии. 2014. Т. 2. С. 26-35.
12. Мазуренко Н.Н., Гуляева Л.Ф., Кушлинский Н.Е. Генетические маркеры и мишени таргетной терапии меланомы. Клиническая лабораторная диагностика. 2017. Т. 62. № 6. С. 363-371.
13. Малишевская Н.П., Соколова А.В., Демидов С.М. Проблемы поиска и клинического применения биомаркеров в дифференциальной диагностике меланомы кожи. Фундаментальные исследования. 2014. № 7. (часть 2). С. 404- 411.
14. Новик А.В. Меланома кожи: новые подходы. Практическая онкология. 2011. Т. 12. №. 1. С. 36-42.
15. Пучинская М.В. Маркеры опухолевых стволовых клеток и их прогностическое значение. Архив патологии. 2016. Т. 2. С. 47-54.
16. Рукша Т.Г., Аксененко М.Б., Фефелова Ю.А. Опухолевые стволовые клетки: меланома. Российский журнал кожных и венерических болезней. 2015. Т. 18. № 4. С. 12 - 16.
17. Титов К.С., Ротин Д.Л., Казаков А.М., Щербакова Е.А. Роль интегринов в инвазии и метастазировании злокачественных опухолей кожи. Злокачественные опухоли. 2016. №. 1. С. 5-9.
18. Чулкова С.В., Маркина И.Г., Антипова А.С. и др. Роль стволовых опухолевых клеток в канцерогенезе и прогнозе меланомы. Вестник РНЦРР 2018. № 4. С. 100-116.
19. Blancas-Mosqueda M., Zapata-Benavides P., Zamora-Avila D. et al. CD133 antisense suppresses cancer cell growth and increases sensitivity to cisplatin in vitro. Exp Ther Med. 2012. V. 4. No. 5. P. 901-905.
20. Boiko A.D., Razorenova O.V., Rijn M. et al. Human melanoma-initiating cells express neural crest nerve growth factor receptor CD271. Nature. 2010. V. 466. No. 7302. P. 133-137.
21. Boonyaratanakornkit J.B., Yue L., Strachan L.R et al. Selection of tumorigenic melanoma cells using ALDH. J Invest Dermatol. 2010. V. 130. No. 12. P. 2799-2808. doi: 10.1038/jid.2010.237.
22. Chakraborty R., Wieland C. N., Comfere N. I. Molecular targeted therapies in metastatic melanoma. Pharmgenomics Pers Med. 2013. V. 6. P. 49-56.
23. Civenni G., Walter A., Kobert N. et al. Human CD271-positive melanoma stem cells associated with metastasis establish tumor heterogeneity and long-term growth. Cancer Res. 2011. V. 71. No. 8. P. 3098-3109. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-10-3997.
24. Frank N.Y., Margaryan A., Huang Y. et al. ABCB5-mediated doxorubicin transport and chemoresistance in human malignant melanoma. Cancer Res. 2005. V. 65. No. 10. P. 4320-4333.
25. Hoek K.S., Goding C.R. Cancer stem cells versus phenotypes witching in melanoma. Pigment Cell Melanoma Res. 2010. V. 23. No. 6. P. 746-759.
26. Karjalainen J.M., Tammi R.H., Eskelinen M.J. et al. Reduced level of CD44 and hyaluronan associated with unfavorable prognosis in clinical stage I cutaneous melanoma. Am J Pathol. 2000. V. 157. No. 3. P. 957-965.
27. Kobayashi N.C., Noronha S.M. Cancer stem cells: a new approach to tumor development. Rev Assoc Med Bras. 2015. No. 61. No. 1. P. 86-93. doi:10.1590/1806-9282.61.01.086.
28. Lai C.Y., Schwartz B.E., Hsu M.Y. CD133 + melanoma subpopulations contribute to perivascular niche morphogenesis and tumorigenicity through vasculogenic mimicry. Cancer Res. 2012. V. 72. No. 19. P. 5111-5118.
29. Lang D., Mascarenhas J.B., Shea C.R. Melanocytes, melanocyte stem cells, and melanoma stem cells. Clin Dermatol. 2013. V. 31. No. 2. P. 166-178.
30. Lin J., Yang Q., Wilder P.T. et al. The calcium-binding protein S 100B downregulates p53 and apoptosis in malignant melanoma. J Biol Chem. 2010. V. 285. No. 35. P. 27487-27498.
31. Liu S., Kirschmeier P., Simon J. et al. Prognostic and predictive molecular markers in cutaneous malignant melanoma: the first step toward personalized medicine. Current Pharmacogenomics and Personalized Medicine. 2008. V. 6. No. 4. P. 272-294. DOI: 10.2174/187569208786733866.
32. Mihajlovic M., Vlajkovic S., Jovanovic P., Stefanovic V. Primary mucosal melanomas: a comprehensive review. Int J Clin Exp Pathol. 2012. V. 5. No. 8. P. 739-753.
33. Mikheeva O.Y., Titov K.S., Seryakov A.P, et al. Melanoma skin metastasis. Malignant Tumours. 2016. V. 3. P. 37-43.
34. Mimeault M., Batra S.K. Molecular biomarkers of cancer stem/progenitor cells associated with progression, metastases, and treatment resistance of aggressive cancers. Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 2014. V. 23. No. 2. P. 234-254. doi: 10.1158/1055-9965.EPI-13-0785.
35. Salama I., Malone P.S., MihaimeedF., Jones J.L. A review of S100 proteins in cancer. Eur J Surg Oncol. 2008. V. 34. No. 4. P. 357-364.
36. Schaider H., Rech-Weichselbraun I., Richtig E. et al. Circulating adhesion molecules as prognostic factors for cutaneous melanoma. J Am Acad Dermatol. 1997. V. 36. No. 2. Pt. 1. P. 209213.
37. Shetzer Y., Solomon H., Koifman G. et al. The paradigm of mutant p53-expressing cancer stem cells and drug resistance. Carcinogenesis. 2014. V. 35. No. 6. P. 1196-1208. doi: 10.1093/carcin/bgu073.
38. Skirecki T., Hoser G., Kawiak J. et al. Flow cytometric analysis of CD133- and EpCAM-positive cells in the peripheral blood of patients with lung cancer. Arch Immunol Ther Exp (Warsz). 2014. V. 62. No. 1. P. 67-75.
39. Soyer H., Argenizano G., Hofmann-Wellenhof R., Johr R. (Eds.). Color Atlas of Melanocytic Lesions of the Skin. Springer. 2007. P. 260-264.
40. Spatz A., Stock N., Batist G. et al. The biology of melanoma prognostic factors. Discov Med. 2010. V. 10. No. 50. P. 87-93.
41. Sy M. S., Mori H., Liu D. CD44 as a marker in human cancers. Curr Opinn Oncol. 1997. No. 9. No. 1. P. 108-112.
42. van den Bosch T., Kilic E., Paridaens D., de Klein A. Genetics of uveal melanoma and cutaneous melanoma: two of a kind. Dermatol Res Pract. 2010. 2010:360136. doi: 10.1155/2010 /360136.
43. Wu Y., Wu P.Y. CD133 as a marker for cancer stem cells: progresses and concerns. Stem Cells Dev. 2009. V. 18. No. 8. P. 1127-1134. doi: 10.1089/scd.2008.0338.
44. Wu C.P., Sim H.M., Huang Y.H. et al. Overexpression of ATP-binding cassette transporter ABCG2 as a potential mechanism of acquired resistance to vemurafenib in BRAF (V600E) mutant cancer cells. Biochem Pharmacol. 2013. P. 85. No. 3. P. 325-334.
45. Wellbrock C., Hurlstone A. BRAF as therapeutic target in melanoma. Biochem Pharmacol 2010. V. 80. No. 5. P. 561-567.
46. Yu X., Lin Y., Yan X. et al. CD133, stem cells, and cancer stem cells: myth or reality? Curr Colorectal Cancer Rep. 2011. V. 7. No. 4. P. 253-259. doi: 10.1007/s11888-011-0106-1.
