CC BY
25
роль стволовых ОПУХОЛЕВЫХ КЛЕТОК в РАЗВИТИИ ЛЕКАРСТВЕННОЙ РЕЗИСТЕНТНОСТИ МЕЛАНОМЫ
С.В. Чулкова1' 2, И.Г. Маркина1, О.А. Чернышева1, Н.В. Грищенко1, А.С. Антипова1, К.С. Титов3, Д.А. Рябчиков1, А.В. Егорова2, Д.Р. Насхлеташвили1, Н.Н. Тупицын1
ФГБУ«Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России;
Россия, 115478 Москва, Каширское ш., 24; 2ФГБОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России; Россия, 117997Москва, ул. Островитянова, 1а; 3ГБУЗ «Московский клинический научно-практический центр им. А.С. Логинова Департамента здравоохранения
г. МосквыI»; Россия, 111123 Москва, ш. Энтузиастов, 86
Контакты: Светлана Васильевна Чулкова chulkova@mail.ru
Несмотря на то, что меланома кожи относится к опухолям наружных локализаций, она является лидером по онкологической смертности во многих странах мира. Раннее метастазирование меланомы даже при начальных стадиях опухолевого процесса свидетельствует о высоком злокачественном потенциале опухоли. Более того, метастатическая меланома нередко устойчива к режимам лекарственной терапии, что является существенной проблемой на сегодняшний день. Агрессивность течения меланомы, ее устойчивость к противоопухолевым препаратам связывают с наличием популяции опухолевых стволовых клеток, для которых характерны нарушения регуляции сигнальных путей и аберрантные фенотипы. Формированию опухолевых стволовых клеток способствует их микроокружение. Поверхностные маркеры, экспрессируемые опухолевыми стволовыми клетками, включают в себя белки-транспортеры — медиаторы лекарственной резистентности. Изучение микроокружения, активности экспрессируемых антигенных детерминат позволяет понять процессы формирования резистентности и разработать стратегии ее преодоления. В статье приводится анализ современных данных литературы о значимости опухолевых стволовых клеток в развитии лекарственной резистентности меланомы.
Ключевые слова: опухолевые стволовые клетки, меланома, лекарственная резистентность, CD271, ABCB5
DOI: 10.17650/1726-9784-2019-18-2-6-14
THE ROLE OF TUMOR STEM CELLS IN THE DEVELOPMENT OF DRUG RESISTANCE OF MELANOMA
S. V Chulkova1,2, I.G. Markina1, O.A. Chernysheva1, N. V Grishchenko1, A. S. Antipova1, K.C. Ttov3, D.A. Ryabchikov1, A. V Egorova2, D. R. Naskhletashvili1, N. N. Tupitsyn1
'N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology of the Ministry of Hearth of Russia; 24 Kashyrskoe Sh., Moscow 115478, Russia;
2N.I. Pirogov Russian National Research Medical University of the Ministry of Health of Russia;
1 Ostrovitianov St., Moscow 117997, Russia;
3A. S. Loginov Moscow Clinical Scientific Center; 86 Shosse Entuziastov, Moscow 111123, Russia
Despite the fact that melanoma is a tumor of visual localization, mortality from skin melanoma remains one of the leading causes of mortality worldwide. Early metastasis of melanoma, even during the initial stages of the tumor process, indicates a high malignant potential of the tumor. Moreover, metastatic melanoma is resistant to current chemotherapy regimens, which is a significant problem today. Progression, resistance to drug therapy of skin melanoma is associated with a population of tumor stem cells, which are characterized by dysregulation of signaling pathways and aberrant phenotypes. The formation of tumor stem cells contributes to their microenvironment. Surface markers expressed by tumor stem cells include transporter proteins that mediate chemoresistance. The study of the microenvironment, the activity of the expressed antigenic determinants makes it possible to understand the processes of chemoresistance formation and to discover (develop) strategies for its overcoming. The article provides an analysis of the literature data on the significance of tumor stem cells in the development of drug resistance of melanoma.
Key words: tumor stem cells, melanoma, drug resistance, CD271, ABCB5
Введение
Меланома кожи — агрессивная злокачественная неэпителиальная опухоль с высоким потенциалом метастазирования. Несмотря на то, что выживаемость пациентов с диагнозом «меланома» значитель-
но улучшилась за последние десятилетия, современные эпидемиологические исследования четко демонстрируют рост заболеваемости [1]. По прогнозу Всемирной организации здравоохранения, частота возникновения меланомы в течение ближайших 10 лет
вырастет на 25 %, что позволяет рассматривать этот факт как общемировую тенденцию [2].
Своевременная диагностика меланомы кожи на ранних стадиях и радикальное хирургическое удаление первичной опухоли могут служить залогом успешного лечения меланомы. Тем не менее даже при современном уровне развития медицины каждый 3-й случай меланомы заканчивается летальным исходом. Это обусловлено выраженной инвазивной способностью опухолевых клеток и, как следствие, высокой частотой прогрессирования, что является одной из основных проблем, с которой сталкивается онколог при лечении больных меланомой. Так, для пациентов с «тонкой» меланомой (толщина по Брес-лоу <1 мм), на долю которых приходится около 70 % новых случаев, риск диссеминации составляет 25 % [3]. Несмотря на совершенствование адъювантной терапии меланомы, приблизительно у 75 % больных, относящихся к группе высокого (стадии ПС, ШВ и ШС) риска прогрессирования, метастазы развиваются в первые 2 года [4].
Лечение метастатической меланомы является особенно сложной задачей, поскольку пациенты имеют высокую склонность к рецидивам и часто становятся резистентными к используемому терапевтическому агенту [5]. Несмотря на разработку и широкое внедрение в практическое здравоохранение таргетной и иммуноонкологической терапии, показавшей несомненное клиническое преимущество по сравнению со стандартными химиотерапевтическими режимами, 5-летняя выживаемость пациентов с метастазами составляет не более 16 % [6], а 10-летний рубеж переживают не более 10 % больных пациентов [7]. Устойчивость меланомы к лекарственной и лучевой терапии — основным методам лечения опухолей остается серьезной проблемой для клиницистов [8, 9].
Все больше появляется доказательств того, что минорная популяция опухолевых стволовых клеток (ОСК) является причиной развития резистентности меланомы к системной лекарственной терапии. ОСК характеризуются экспрессией определенных поверхностных маркеров резистентности, а также антиапоптотических молекул, вместе с тем для них свойственна относительная устойчивость к окислительным процессам и повреждениям ДНК.
В связи с этим изучение фенотипа ОСК, сигнальных путей, микросреды — неотъемлемая ступень к пониманию процессов формирования лекарственной резистентности меланомы кожи. Таким образом, глобальной целью перед мировым научным сообществом на сегодняшний день является разработка лечебных стратегий по элиминации популяции резистентных ОСК для достижения полного контроля над заболеванием, которое остается одной из ведущих причин смертности во всем мире [10, 11].
Опухолевые стволовые клетки
Хотя на протяжении десятилетий было известно, что опухоли не являются однородными, недавнее исследование секвенирования следующего поколения показало, что злокачественные образования имеют гораздо более высокую степень генетической внутри-опухолевой гетерогенности, чем считалось ранее, и фенотипическое разнообразие этих субпопуляций может способствовать опухоли быстро адаптироваться и переживать химиотерапевтическое лечение [12].
Экспериментальные данные в онкологии последних нескольких лет подтверждают и углубляют хорошо известное положение о том, что злокачественные опухоли представляют собой гетерогенную популяцию клеток с различными биологическими свойствами [13—16]. Гетерогенность опухоли обусловлена мутациями, которые возникают в новых клонах опухолевых клеток, и зависит от ее микроокружения.
Существуют 2 доминирующие концепции для объяснения опухолевой гетерогенности: 1) теория ОСК, или иерархическая модель и 2) стохастическая модель (рис. 1) [17]. Стохастическая модель утверждает, что все клетки в опухоли обладают сходным онкоген-ным и самообновляющимся потенциалом и что гетерогенность является результатом процесса кло-нального отбора, при котором отдельные опухолевые клетки приобретают генетические или эпигенетические изменения. Эти изменения часто обусловлены микроокружением опухоли и являются результатом внешних факторов, таких как гипоксический стресс, иммунная атака, метаболический стресс или лекарственное/токсическое воздействие, которые придают фенотипические различия опухолевым клеткам и предоставляют им преимущество или недостаток в выживании [18].
Иерархическая модель, в отличие от стохастической, предполагает, что рост и прогрессирование многих видов рака обусловлены небольшими субпопуляциями клеток, которые называют опухолевыми стволовыми. ОСК обладают способностями к самообновлению и дифференцировке, а также к стимулированию роста и метастазирования опухолей, тогда как большинство опухолевых клеток имеет ограниченный пролиферативный потенциал [19—21]. По сравнению с доминирующим клоном опухолевых клеток и нормальными стволовыми клетками (СК) ОСК имеют нарушение регуляции сигнальных путей и аберрантные фенотипы. Несмотря на то что ОСК обладают определенными функциональными свойствами (неограниченное число делений и постоянное самовоспроизведение), они обычно идентифицируются на основании экспрессии специфических маркеров клеточной поверхности, что позволяет проводить их выделение из популяции опухолевых клеток [22].
Рис. 1. Модели опухолевых стволовых клеток: а — иерархическая; б — динамическая, управляемая TMEмодель (адаптировано из [17]) Fig. 1. Model of tumor stem cells: a — hierarchical; б — dynamic, TME-driven model (adaptedfrom [17])
Фенотип клеток меланомы и микроокружение
Физиологические СК меланоцитов характеризуются фенотипом Pax3+, SoxlO— и Mitf [23]. Баланс между самообновлением и дифференцировкой СК меланоцитов, располагающихся в определенном месте волосяного фолликула, покоем и пролиферацией дополнительно регулируется сигнальными молекулами Notch и/или Wnt (рис. 2). Нарушение этих ре-гуляторных сигналов приводит к ошибкам в способности СК меланоцитов поддерживать свои пулы СК или обеспечивать пигментированное потомство [24].
Считается, что гомеостаз этих ограниченных по происхождению СК меланоцитов поддерживается посредством взаимодействий с физиологической микросредой, в основном состоящей из E-кадге-рин-экспрессирующих кератиноцитов. На СК также влияют эпителиальные СК, белки внеклеточного матрикса и ряд секретируемых факторов, которые способствуют или ограничивают их мультипотент-ность или самообновление. Таким образом, микросреда предотвращает истощение СК, одновременно защищая организм от их избыточной пролиферации. СК, в свою очередь, способны влиять на стромальное окружение, используя его для своего развития.
Фенотип меланомы описан как пластический и мультипотентный, аналогичный во многих отношениях фенотипу эмбриональных СК [25]. Поверхностные маркеры, которые экспрессируются стволовыми клетками меланомы (СКМ), включают ABCB5, CD133, 271, CD20. Кроме того, Nodal или BMP4 могут секретироваться популяциями СКМ. Различные изменения в микроокружении могут способствовать формированию СКМ и последующему СКМ-управляемому меланомагенезу.
Клетки злокачественного микроокружения (в числе которых мезенхимальные СК) продуцируют большое количество пролиферативных факторов роста, включая bFGF, HIF, IGF-1, TGF-p и VEGF. Последние стимулируют пролиферацию СКМ [26].
Факторы роста продуцируются N-кадгерин-экс-прессирующими эндотелиальными клетками, фибро-
бластами. СКМ могут активно изменять окружающую микросреду с помощью секретируемых факторов (Nodal или BMP), поддерживая тем самым нишу, благоприятную для возникновения и роста опухоли [27]. CD166, CXCR4 или NEDD9 могут играть роль в инвазии, миграции и метастазировании клеток меланомы [28].
Для ОСК характерна аберрантная активация сигнальных путей, что приводит к нарушению баланса между самообновлением и дифференцировкой ОСК и, как следствие — неконтролируемой пролиферации клеток [29]. Молекулы Nodal и меланотрансферрин ассоциированы с онкогенным потенциалом меланомы и ростом опухоли [27]. В ходе меланомагенеза возможно слияние СКМ с более дифференцированными, включая нормальные типы, клетками [30]. Это позволяет ОСК имитировать нормальные фенотип и функции СК. Пластичность СКМ таким образом маскирует популяции от иммунного надзора. Вместе с тем относительный покой, нарушение функции апоптоза, выраженная экспрессия ABCB5 и других медиаторов способствуют устойчивости СКМ к терапии.
Лекарственная резистентность и опухолевые стволовые клетки
Исследователи сообщают, что субпопуляции СКМ могут быть причиной резистентности данной опухоли к лекарственной терапии и инициировать рост опухоли через продолжительное время после полной клинической ремиссии [14, 31, 32]. Субпопуляции СК отличаются выраженной экспрессией антиапоптотических белков и высокой активностью медиаторов химиорезистентности. Установлено, что гиперэкспрессия СD133 популяцией СКМ связана с прогрессированием заболевания на фоне стандартной системной лекарственной терапии, в то время как ингибирование CD133 приводит к торможению опухолевого роста и процессов метастазирования [33]. E. Monzani и соавт. обнаружили, что СКМ с фенотипом, характеризующимся позитивностью CD133,
Незрелые меланоциты в ЛПП/
Immature melanocytes in LPP
Зрелые меланоциты в луковице/Mature melanocytes in bulb
Торможение Кит/Inhibition of Kit -►
Потеря канонической передачи сигналов Wnt/ Loss of canonical Wnt signaling
Потеря зрелых меланоцитов в луковице/Loss of mature melanocytes in bulb
Потеря мультипотентности стволовых клеток/ Loss of stem ceel multipotency
Нарушение регуляции TGFp или Notch, сигнализирующих о сверхактивной канонической передаче сигналов Wnt при генотоксическом стрессе/Dysregulation of TGFeor Notch signaling overactive canonical Wnt signaling genotoxis stress
Пигментированные меланоциты в ЛПП / Pigmented melanocytes in LPP
Потеря зрелых меланоцитов в луковице пулов стволовых клеток / Loss of mature melanocytes in bulb of stem cell pools
Потеря самообновления стволовых клеток / Loss of stem ceel seif-renewal
Рис. 2. Роль передачи сигналов Wnt, TGFp, Notch в нарушении гомеостаза СКмеланоцитов. Адаптировано из [23] Fig. 2. The role of Wnt, TGFp, Notch signaling in impaired homeostasis of SC melanocytes. Adapted from [23]
выраженно экспрессировали ABCG2. N.Y. Frank и соавт. продемонстрировали, что при меланоме хе-морезистентность к доксорубицину обусловлена повышенной экспрессией СКМ транспортера ABCB5. G. Rappa и соавт. предложили рассматривать популяцию СКМ CD133+ в качестве потенциальной мишени для таргетной терапии при метастатической меланоме [34]. В аналогичной роли рассматриваются СКМ, экспрессирующие CD20, поскольку использование анти-CD20-антител у больных меланомой кожи, резистентных к нескольким видам системной лекарственной терапии, приводило к длительным ремиссиям [35, 36].
Установлено, что высокие уровни экспрессии маркера CD271 СКМ у пациентов коррелируют с высоким метастатическим потенциалом опухоли и худшим прогнозом [37, 38]. G. Restivo и соавт. в исследовании показали, что CD271 является ключевым эффектором в переключении фенотипа клеток меланомы [39]. Согласно модели «переключения фенотипов» агрессивный характер клеток меланомы обусловлен их внутренним потенциалом для динамического перехода от высокопролиферативного/низкоинвазивно-го к низкому пролиферативному/высокоинвазив-ному состоянию [28, 40, 41]. CD271 играет двоякую
роль в этом процессе, уменьшая распространение, одновременно способствуя инвазивности опухоли. Динамическая модификация экспрессии CD271 позволяет опухолевым клеткам пролиферировать при низких уровнях экспрессии CD271 [22]. 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 нейротрофина Тгк-А модулирует клеточную адгезию и инвазивность [39].
Приобретение инвазивного поведения клеток сопряжено также с процессом эпителиально-мезен-химального перехода (ЭМП), при котором наблюдается ослабление межклеточной адгезии ввиду утраты или снижения экспрессии клетками молекул Е-кад-герина. Последнее является одним из механизмов, запускающих процессы метастазирования, формирования преметастатических ниш [26]. С учетом научных данных в отношении популяции СКМ, экспрессирующих CD271, интересными представляются результаты исследования А. Lehraiki и соавт., которые выявили, что блокирование маркера CD271
приводило не только к уменьшению выживаемости клеток меланомы, но и к повышенной чувствительности к терапии BRAF-ингибиторами. Безусловно, этот факт указывает на то, что популяции СКМ, экспрессирующие CD271, устойчивы к лекарственной терапии [42]. Кроме того, к эффекту противоопухолевых препаратов резистентны популяции ОСК меланомы, имеющие выраженную экспрессию медиатора химиорезистентности ABCB5 [31].
Следует отметить, что в основе более высокой выживаемости популяции резистентных ОСК мела-номы при длительном на них воздействии химио-терапевтических препаратов могут лежать разные механизмы лекарственной устойчивости. Одним из важнейших механизмов химиорезистентности является активность транспортных белков семейства АВС-1,2,5. Известно, что транспортные белки семейства АВС (белки-траспортеры) экспрессируются популяциями ОСК и выводят из клеток организма токсические соединения. Гены, кодирующие АВС-белки, содержатся во всех живых клетках. ABCB5 — белок, который коэкспрессируется в перекрывающейся, но не идентичной структуре с CD133 в клеточной линии меланомы G3361 и образцах первичной опухоли меланомы, а также субпопуляцией клеток, экспрессирующих маркер CD271 [31]. АВСВ5 входит в подсемейство В, как и АВСВ1, и гомологичен ему на 73 %. Он выбрасывает родамин-123 и доксоруби-цин из клеток [31, 43], влияет на электрический потенциал клеточной мембраны и способствует слиянию клеток. АВСВ5 экспрессируется также СК гепатом и лекарственно-устойчивыми клетками ко-лоректального рака [43, 44]. АВСВ2 — белок, который вовлечен в контроль клеточного цикла СК/клеток-предшественников сердечной мышцы [45]. Это позволяет предположить, что АВС-транспортеры, возможно, участвуют в регуляции «стволового фенотипа» клеток, поддерживая их популяцию [46].
В целом ряде клинических исследований по изучению роли транспортного белка ABCB5 ученые установили, что гиперэкспрессия ОСК меланомы транспортера ABCB5 строго коррелирует с опухолевой прогрессией, развитием рецидивов и лекарственной резистентности [43, 47—50]. Кроме того, выраженная экспрессия медиатора ассоциирована с клоногенетическим потенциалом клеток меланомы in vitro [51—53].
Без сомнения, полученные данные не остались без внимания, и учеными были предприняты попытки по разработке лекарственных препаратов, способных блокировать экспрессию транспортных белков семейства АВС. Хотя ABCB5 широко изучался при различных злокачественных опухолях человека, лишь немногие исследовали траспортер ABCB5 при мышиной меланоме. Так, китайские исследова-
тели в ходе поиска путей решения преодоления лекарственной резистентности ОСК меланомы получили весьма обнадеживающие результаты. Блокирование активности траспортера ABCB5 приводило к торможению опухолевого роста in vivo и восстановлению чувствительности клеток меланомы B16F10 к химиотерапевтическим препаратам in vitro [11]. В этом исследовании X. Zhang и соавт. использовали специально разработанное антитело VNP20009, безопасность которого доказана в I фазе клинических испытаний. Его вводили мышам совместно с цикло-фосфамидом. Результатом такого комбинированного лечения было снижение экспрессии траспортера ABCB5, которое восстанавливало чувствительность к химиотерапевтическим препаратам, вело к уменьшению роста опухоли и увеличению выживаемости на первичной модели мышей B16F10.
Американские ученые получили также весьма любопытные данные в ходе исследования потенциального таргентного препарата — фенилэтилового эфира кофейной кислоты (CAPE), представляющего собой биологически активную жидкость, противоопухолевая активность которой установлена при многих видах злокачественных опухолей. CAPE индуцировал как апоптоз, так и экспрессию E2F1 в CD^-œra-тивных субпопуляциях СКМ, однако этот эффект не наблюдался в субпопуляциях CD133+. Отмечено, что устойчивость клеток СКМ, экспрессирующих CD133+, ассоциирована с выраженной экспрессией медиатора лекарственной устойчивости ABCB5. В эксперименте нокдаун генов, кодирующих белки-транспортеры ABCB5, приводил к повышению чувствительности СКМ субпопуляции CD133+ к CAPE. CAPE-индуцированный апоптоз опосредуется белком E2F1, поскольку нокдаун гена, кодирующего E2F1, приводил к подавлению апоптоза. Кроме того, в результате индукции экспрессии E2F1 повышалась экспрессия проапоптотических белков (Bax, Noxa и Puma) и снижалась экспрессия антиапоптотического белка Mcl-1. В ходе исследования учеными установлено усиление активации регулирующей сигнал апоптоза киназы (ASK1), c-Jun N-терминальной киназы и p38, а также (связывающих активность ДНК) факторов транскрипции АР-1 и р53. Таким образом, авторы показали, что Е2А1 преодолевает химиорезистент-ность СКМ субпопуляции CD133+ посредством механизма, запускающего митохондриальную дис-регуляцию и ER-стресс-зависимые пути [54].
Важной причиной развития лекарственной устойчивости меланомы к традиционным видам терапии является дисрегуляция сигнальных путей Notch, Hedgehog, Wnt. Баланс между самообновлением и дифференцировкой, покоем и пролиферацией СК обеспечивается сигнальными молекулами Notch, Wnt. Ранее было установлено, что продукт
гена Numb действует как ингибитор путей Notch, Hedgehog. Конститутивная активация Notchl путем эктопической экспрессии внутриклеточного домена (NIC) Notchl позволяет клеточным линиям первичной меланомы пролиферировать in vitro независимо от факторов роста и расти более агрессивно с метастатической активностью in vivo. Важно отметить, что передача сигналов Notch может быть опосредована путем активации путей р-катенина или митоген-активируемой протеинкиназы/фосфатидилинози -тол-З-киназы-Akt. Это представляет особый интерес, поскольку передача сигналов Notch участвует в поддержании популяции СК в нескольких типах тканей [55]. В своих исследованиях M. Moriyama и соавт. подчеркнули ключевую роль аберрантной активации сигнального пути Notch в поддержании выживания клеток-предшественников меланоцитов, меланобла-стов и СК меланоцитов [55, 56]. Кроме того, они установили, что гиперэкспрессия рецепторов Notch и их лигандов (Jagged-1, Jagged-2 и Delta) коррелировала с ростом и прогрессированием меланомы in vivo.
Итак, Notch является транспортным рецептором, осуществляющим передачу регуляторных воздействий при непосредственном контакте с клетками. При его участии осуществляется регуляция клеточной пролиферации, апоптоза, процессов метастази-рования [46]. Notch-сигнальный путь задействован в процессах формирования метастатических ниш, дифференцировки клеток, в том числе в процессах ЭМП, при котором клетки приобретают инвазивное поведение. ЭМП характеризуется ослаблением межклеточной адгезии, которая происходит в результате гипоэкспрессии Е-кадгерина или полной его утраты [57]. С процессом ЭПМ также тесно связана экспрессия АВС-транспортеров. В экспериментальных исследованиях установлено, что ЭМП в неинвазивных культурах клеток рака молочной железы повышает степень экспрессии АВС-транспортеров и способность клеток к миграции и инвазии [46]. Таким образом, оказывается, что развитие лекарственной устойчивости сопряжено с процессом ЭМП, приобретением ОСК инвазивных свойств, а также накоплением в популяции СК.
Многие исследования с целью преодоления лекарственной резистентности преследуют задачу снижения экспрессии указанных траспортеров. Так, Honokiol (HNK), бифенольное природное соединение, снижает экспрессию различных маркеров СК, таких как CD271, CD166, JARID1B, в том числе ABCB5, при меланоме. Кроме того, HNK также значительно ослабляет свойства ОСК посредством ин-гибирования передачи сигналов Notch-2. G. Kaushik и соавт. изучили влияние HNK на передачу сигналов Notch клетками меланомы [58]. В клетках существуют 4 разных рецептора Notch, приводящих при расщеп-
лении серией ферментативных реакций к высвобождению внутриклеточного домена Notch, который затем перемещается в ядро и вызывает экспрессию целевых генов, регулирующих баланс между пролиферацией, клеточной смертью и дифференцировкой. Вестерн-блоттинг показал, что в клетках, обработанных HNK, наблюдается значительное снижение экспрессии расщепленного Notch-2. Авторы сделали вывод, что HNK является мощным ингибитором клеток меланомы, частично посредством нацеливания на СКМ путем подавления передачи сигналов Notch-2.
Заключение
Указанные данные свидетельствуют о том, что небольшие популяции клеток меланомы способствуют формированию лекарственной устойчивости. По сравнению с другими клетками доминирующего опухолевого клона они обладают способностями к самообновлению и дифференцировке и известны как ОСК. Следует подчеркнуть, что ОСК отличаются выраженным метастатическим потенциалом и способствуют прогрессированию меланомы, что подтверждено многочисленными исследованиями.
Поверхностные маркеры, которые экспрессиру-ются СКМ, включают транспортные белки семейства АВС — АВСВ5, гиперэкспрессия которых способствует устойчивости ОСК меланомы к традиционной лекарственной терапии. Кроме того, в процессе развития химиорезистентности немаловажную роль играет дисрегуляция сигнальных путей Notch, Hedgehog, Wnt, обеспечивающих баланс между самообновлением и дифференцировкой, покоем и пролиферацией ОСК. Недавние исследования выявили, что взаимодействие между сигнальными путями Notch и Wnt/ß-катенин обеспечивает бесконтрольное самообновление ОСК. Вместе с тем изменения микроокружения могут способствовать формированию СКМ и последующему СКМ-управляемому меланомагенезу. Не следует забывать, что относительный покой, нарушение функции апоптоза, выраженная экспрессия ABCB5 и других медиаторов способствуют устойчивости СКМ к терапии. В свою очередь, ОСК, влияя на окружающую микросреду с помощью секретируемых факторов (Nodal или BMP), поддерживают тем самым нишу, благоприятную для возникновения и роста опухоли.
Таким образом, имеющиеся достижения в изучении ОСК меланомы показывают высокую динамичность и сложность этой популяции клеток. Чтобы разработать эффективные терапевтические средства, направленные на ОСК, мы должны лучше понять биологию этих клеток и роль, которую играют микроокружение, стрессовые факторы и соматическая эволюция. Создание точных методов анализа ОСК меланомы является приоритетным направлением
дальнейших исследований, окончательной целью которых остается разработка стратегий селективного ингибирования ОСК в результате воздействия на мембранные маркеры и сигнальные молекулы,
прерывания сигнальных путей и изменения состава и функции микроокружения, что в конечном итоге может обеспечить дальнейший необходимый прорыв в лечении меланомы.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
1. Karimkhani C., Green A.C., Nijsten T. et al. The global burden of melanoma: results from the Global Burden of Disease study 2015. Br J Dermatol 2017;177(1): 134-40. DOI: 10.1111/bjd.15510.
2. Jain D., Singh T., Kumar N. Daga M.K. Metastatic malignant melanoma in bone marrow with occult primary site — a case report with review of literature. Diagn Pathol 2007;2:38.
DOI: 10.1186/1746-1596-2-38.
3. Hieken T.J., Grotz T.E., Comfere N.I. et al. the effect of the AJCC 7th edition change in T1 melanoma substaging on national utilization and outcomes of sentinel lymph node biopsy
for thin melanoma. Melanoma Res 2015;25(2):157—63.
DOI: 10.1097/CMR.0000000000000143.
4. Balch C.M., Soong S.J., Gershenwald J.E. et al. Prognostic Factors Analysis
of 17,600 Melanoma Patients: Validation of the American Joint Committee on Cancer Melanoma Staging System. J Clin Oncol 2001;19(16):3622—34. DOI: 10.1200/JCO.2001.19.16.3622.
5. Holderfield M., Deuker M.M., McCormick F., McMahon M. Targeting RAF kinases for cancer therapy: BRAF-mutated melanoma and beyond. Nat. Rev. Cancer 2014;14(7):455—67.
DOI: 10.1038/nrc3760.
6. American Cancer Society. Cancer Fact and Figures 2015. https://www.cancer. org/research/cancer-facts-statistics/all-cancer-facts-figures/cancer-facts-figures-2015.html
7. Trotter S.C., Sroa N., Winkelmann R.R. et al. A Global Review of Melanoma Follow-up Guidelines. J Clin Aesthet Dermatol 2013;6(9):18—26.
8. Biddle A., Mackenzie I.C. Cancer stem cells and EMT in carcinoma. Cancer Metastasis Rev 2012. DOI:10.1007/s10555-012-9345-0.
9. El-Khattouti A., Selimovic D., Haikel Y. et al. Identification and analysis
of CD133(+) melanoma stem-like cells conferring resistance to taxol: An insight into the mechanisms of their resistance and response. Cancer Lett 2014;343:123-33. DOI: 10.1016/j.canlet.2013.09.024. 10. Титов К.С., Барышникова М.А., Казаков А.В. и др. Прогностическое значение стволовых клеток опухоли
и экспрессии АЬК у пациентов с первичной меланомой кожи. Практическая онкология 2019;20(1):72—9. DOI: 10.31917/2001072. [Titov K.S., Baryshnikova M.A., Kazakov A.M. Prognostic significance of stem cells tumors and ALK expression in patients with primary skin melanoma. Prakticheskaya oncologiya = Practical oncology 2019;20(1): 72—9. (In Russ.)].
11. Zhang X., Cheng X., La Y. et al. Salmonella VNP20009-mediated RNA interference of ABCB5 moderated chemoresistance of melanoma stem cell and suppressed tumor growth more potently. Oncotarget 2016;7(12):14940—50. DOI: 10.18632/oncotarget.7496.
12. Klein W.M., Wu B.P., Zhao S. et al. Increased expression of stem cell markers in malignant melanoma. Mod Pathol 2007;20(1):102—7.
DOI: 10.1038/modpathol.3800720.
13. Al-Hajj M., Wicha M.S., Benito-Hernandez A. et al. Prospective identification of tumorigenic breast cancer cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003;100:3983-8.
DOI: 10.1073/pnas.0530291100.
14. Fang D., Nguyen T.K., Lishear K. et al. A tumorigenic subpopulation with stem cell property in melanomas. Cancer Res 2005;65(20):9228—37.
DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-05-1343.
15. Ricci-Vitiani L., Lombardi D.G., Pilozzi E. et al. Identification and expansion
of human colon-cancer-initiating cells. Nature 2007;445(7123):111—5. DOI: 10.1038/nature05384.
16. Singh S.K., Hawkins C., Clarke I.D. et al. Identification of human brain tumour initiating cell. Nature 2004;432(7015):396—401.
DOI: 10.1038/nature03128.
17. Bissell M.J., Hines W.C. Why don't we get more cancer? A proposed role
of the microenvironment in restraining cancer progression. Nat Med 2011;17(3): 320—9. DOI: 10.1038/nm.2328.
18. M. Fukunaga-Kalabis, A. Roesch,
M. Herlyn. From cancer stem cells to tumor maintenance in melanoma. J Invest Dermatol 2011. DOI: 10.1038/jid.2011.159
19. Чулкова С.В. Биомаркеры стволовых клеток рака желудка. Вопросы биологической медицинской и фармацев-
тической химии 2018;10:11-8. DOI: 10.29296/25877313-2018-10-02. [Chulkova S.V. Biomarkers of gastric cancer stem cells. Voprosy biologiches-koy meditsinskoy i farmatsevticheskoy khimii = Questions of biological medical and pharmaceutical chemistry 2018;10:11-8. (In Russ.)].
20. Hanahan D., Weinberg R.A. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell 2011;144(5):646-74.
DOI: 10.1016/j.cell.2011.02.013.
21. Wang Z., Ouyang G. Periostin: a bridge between cancer stem cells and their metastatic niche. Cells Stem Cells 2012;10(2):111-2.
DOI: 10.1016/j.stem.2012.01.002.
22. Чулкова С.В., Маркина И.Г., Антипо-ва А.С. и др. Роль стволовых опухолевых клеток в канцерогенезе и прогнозе меланомы. Вестник Российского научного центра рентгенорадиологии 2018;4:100-6. [Chulkova S.V, Mariana I.G., Antipova A.S. et al. The role of stem tumor cells in carcinogenesis and prognosis of melanoma. Vestnik Rossiyskogo nauchnogo tsentra rentgenoradiologii = Bulletin
of the Russian Scientific Center of X-ray Radiology 2018;4:100-6. (In Russ.)].
23. Nishikawa S., Osawa M. Generating quiescent stem cells. Pigment Cell Res 2007;20:263-70.
DOI:10.1111/j.1600-0749.2007.00388.x.
24. Lang D., Mascarenhas J.B., Shea C.R. Melanocytes, melanocyte stem cells, and melanoma stem cells. Clin Dermatol 2013;31(2):166. DOI: 10.1016/j. clindermatol.2012.08.014.
25. Strizzi L., Hardy K.M., Kirsammer G.T. et al. Embryonic signaling in melanoma: potential for diagnosis and therapy. Lab Invest 2011;91(6):819-24.
DOI: 10.1038/labinvest.2011.63.
26. Alessio A.L., Biagioni F., Bianchini S.
et al. Inhibition of uPAR-TGFp crosstalk blocks MSC-dependent EMT in melanoma cells. J Mol Med 2015;93(7):783-94. DOI: 10.1007/s00109-015-1266-2.
27. Topczewska J.M., Postovit L.M., Margaryan N.V. et al. Embryonic and tumorigenic pathways converge via Nodal signaling: role in melanoma aggressiveness. Nat Med 2006;12:925-32. DOI: 10.1038/nm1448.
28. Schlegel N.C., von Planta A., Widmer D.S. et al. PI3K signaling is required for
a TGFpinduced epithelial-mesenchy-mal-like transition (EMT-like) in human melanoma cells. Exp Dermatol 2015; 24(1):22-8. DOI: 10.1111/exd.12580.
29. Hendrix M.J., Seftor E.A., Hess A.R., Seftor R.E. Vasculogenic mimicry and tumour-cell plasticity: Lessons from melanoma. Nature Rev Cancer 2003; 3(6):411-21. DOI: 10.1038/nrc1092.
30. Schatton T., Frank M.H. Cancer stem cells and human malignant melanoma. Pigment Cell Melanoma Res 2008;21(1):39-55.
DOI: 10.1111/j.1755-148X.2007.00427.
31. Frank N.Y., Margaryan A., Huang Y. et al. ABCB5-mediated doxorubicin transport and chemoresistance in human malignant melanoma. Cancer Res 2005;65(10):4320-33.
DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-04-3327.
32. Monzani E., Facchetti.F, Galmozzi E. et al. Melanoma contains CD133 and ABCG2 positive cells with enhanced tumourigenic potential. Eur J Cancer 2007;43(5):935-46.
DOI: 10.1016/j.ejca.2007.01.017.
33. Lai C.Y., Schwartz B.E., Shu M.Y. CD133+ melanoma subpopulations contribute to perivascular niche morphogenesis and tumorigenicity through vasculogenic mimicry. Cancer Res 2012;72(19):5111-8.
DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-12-0624.
34. Rappa G., Fodstad O., Lorico A.
The stem cell-associated antigen CD133 (Prominin-1) is a molecular therapeutic target for metastatic melanoma. Stem Cells 2008;26(12):3008-17. DOI: 10.1634/stemcells.2008-0601.
35. Schlaak M., Schmidt P., Bangard C.
et al. Regression of metastatic melanoma in a patient by antibody targeting of cancer stem cells. Oncotarget 2012;3(1):22-30. DOI: 10.18632/oncotarget.437.
36. Pinc A., Somasundaram R., Wagner C. et al. Targeting CD20 in Melanoma Patients at High Risk of Disease Recurrence. Mol Ther 2012;20(5):1056-62.
DOI: 10.1038/mt.2012.27.
37. Boiko A.D., Razorenova O.V.,
van de Rijn M. et al. Human melanoma-initiating cells express neural crest nerve growth factor receptor CD271. Nature 2010;466(7302):133-7. DOI: 10.1038/nature09161.
38. 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;71(8):3098-09.
DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-10-3997.
39. Restivo G., Diener J., Cheng P.F. et al. Publisher correction: the low affinity neurotrophin receptor CD271 regulates
phenotype switching in melanoma. Nat Commun 2018;9(1):314. DOI: 10.1038/s41467-018-02850-8.
40. Hoek K.S., Eichhoff O.M., Schlegel N.C. et al. In vivo switching of human melanoma cells between proliferative and invasive states. Cancer Res 2008;68(3):650-6.
DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-07-2491.
41. Kemper K., de Goeje P.L., Peeper D.S., van Amerongen R. Phenotype switching: tumor cell plasticity as a resistance mechanism and target for therapy. Cancer Res 2014;74(21):5937-41. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-14-1174.
42. Lehraiki A., Cerezo M., Rouaud F. et al. Increased CD271 expression
by the NF-kB pathway promotes melanoma cell survival and drives acquired resistance to BRAF inhibitor vemurafenib. Cell Discov 2015;1:15030. DOI: 10.1038/celldisc.2015.30.
43. Schatton T., Murphy G.F., Frank N.Y. et al. Identification of cells initiating human melanomas. Nature 2008;451(7176):345-9.
DOI: 10.1038/nature06489.
44. Cheung S.T., Cheung P.F., Cheung C.K. et al. Granulin-epithelin precursor and ATP-dependent binding cassette ABCB5 regulate liver cancer chemorestance. Gastroenterology 2011;140(3):344-55.
DOI: 10.1053/j.gastro.2010.07.049.
45. Sereti K.I., Oikonomopoulos A., Unno K. et al. ATP-binding cassette G-subfamily transporter 2 regulates cell cycle progression and asymmetric division in mouse cardiac side population progenitor cells. Circ Res 2013;112(1):27-34. DOI: 10.1161/ CIRCRESAHA.111.300010.
46. Красильников М.А., Зборовская И.Б. Молекулярный канцерогенез. М.: АБВ-пресс, 2016. С.148. [Krasilnikov M.A., Zborovskaya I.B. Molecular carcinogenesis. M.: ABCpress, 2016. P.148. (In Russ.)].
47. Chartrain M., Riond J., Stennevin A. et al. Melanoma chemotherapy leads to the selection of ABCB5-expressing cells. PLOS One 2012;7(5):36762. DOI: 10.1371/journal.pone.0036762.
48. Ma J., Frank M.H. Isolation
of Circulating Melanoma Cells. Methods Mol Biol 2015. 26415609. DOI: 0.1007/7651_2015_300.
49. Suzuki N., Tanaka M., Shirafuji Y. et al. Assessment of melanoma-initiating cell markers and conventional parameters in sentinel lymph nodes of malignant melanoma. Acta Med Okayama 2015;69:17-27.
DOI: 10.18926/AMO/53118.
50. Bertolotto C., Lesueur F., Giuliano S. et al. A SUMOylation-defective MITF
germline mutation predisposes to melanoma and renal carcinoma. Nature 2016;531(7592):126. DOI: 10.1038/nature16158.
51. Keshet G.I., Goldstein I., Itzhaki O. et al. MDR1 expression identifies human melanoma stem cells. Biochem Biophys Res Commun 2008;368:930-6.
DOI: 10.1016/j.bbrc.2008.02.022.
52. Touil Y., Zuliani T, Wolowczuk I.
et al. the PI3K/AKT signaling pathway controls the quiescence of the low-Rhodamine123-retention cell compartment enriched for melanoma stem cell activity. Stem Cells 2013;31(4):641-51. DOI: 10.1002/stem.1333.
53. Czyz M., Koprowska K., Sztiller-Sikorska M. Parthenolide reduces the frequency of ABCB5-positive cells and clonogenic capacity of melanoma cells from anchorage independent melanospheres. Cancer Biol Ther 2013;14:135-45.
DOI: 10.4161/cbt.22952.
54. El-Khattouti A., Sheehan N.T., Monico J. et al. CD133+ melanoma subpopulation acquired resistance
to caffeic acid phenethyl ester-induced apoptosis is attributed to the elevated expression of ABCB5: significance for melanoma treatment. Cancer Lett 2015;357(1):83-104. DOI: 0.1016/j.canlet.2014.10.043.
55. Грищенко Н.В. Гемопоэтические стволовые клетки. Интернаука 2018;11(15):93—100. [Grishchenko N.V. Hematopoietic stem cells. Internauka = International science 2018;11(15): 93—100. (In Russ.)].
56. Moriyama M., Osawa M., Mak S.S. et al. Notch signaling via Hes1 transcription factor maintains survival of melanoblasts and melanocyte stem cells. J Cell Biol 2006;173:333—9.
DOI: 1083/jcb.200509084.
57. Титов К.С., Оганесян А.П., Ро-
тин Д.Л. и др. Опухолевые стволовые клетки при раке молочной железы. Роль в патогенезе и подходы к терапии. Злокачественные опухоли 2016;2:22-7. DOI: 10.18027/22245057-2016-2-22-27. [Titov K.S., Oganesyan A.P., Rotin D.L. et al. Tumor stem cells in breast cancer. The role in the pathogenesis and approaches to therapy. Zlokachestvennyye opukholi = Malignant tumors 2016;2:22-27 (In Russ.)].
58. Kaushik G., Venugopal A., Ramamoorthy P. et al. Honokiol inhibits melanoma stem cells by targeting notch signaling. Mol Carcinog 2015;54(12):1710—21.
DOI: 10.1002/mc.22242.
вклад авторов
C.В. Чулкова, И.Г. Маркина: написание текста статьи; А. С. Антипова: получение данных для анализа;
О.А. Чернышева, Н.В. Грищенко, Д.А. Рябчиков, А.В. Егорова: обзор публикаций по теме статьи;
К.С. Титов: разработка плана, дизайна статьи;
Д.Р. Насхлеташвили: перевод, оформление статьи;
Н.Н. Тупицын: анализ рукописи.
Author's contributions
S.V. Chulkova, I.G. Markina: article writing; A.S. Antipova: obtaining data for analysis;
O.A. Chernyshova, N.V. Grichshenko, D.A. Ryabchikov, A.V. Egorova: reviewing of publications of the article's theme; K.S. Titov: developing of the plan and design of the article;
D.R. Naskhletashvili: translation and design of the article; N.N. Tupitsyn: manuscript analysis.
ORCID авторов/ORCID of authors
С.В. Чулкова/S.V. Chulkova: https://orcid.org/0000-0003-4412-5019 Н.В. Грищенко/N.V. Grishchenko: https://orcid.org/0000-0002-7515-8182 Н.Н. Тупицын/N.N. Tupitsyn: https://orcid.org/0000-0003-3966-128X Д.А. Рябчиков/D.A. Ryabchikov: https://orcid.org/0000-0003-2670-236 К.С. Титов/K.S. Titov: https://orcid.org/0000-0003-4460-9136
конфликт интересов. Авторы сообщают об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Финансирование. Исследование проведено без спонсорской поддержки. Financing. The study was performed wishout external funding.
Статья поступила: 03.03.2019. Принята в печать: 23.04.2019. article reseived: 03.03.2019. accepted for publication: 23.04.2019.
