CC BY
602
ТОМ 5
НОМЕР 3
201 2
КЛИНИЧЕСКАЯ
БИОЛОГИЯ ОПУХОЛЕЙ
HKU ГЕМАТОЛОГИЯ
Modern concepts of the mechanisms of tumor growth: similarities and differences between solid tumors and leukemia
B.P. Kopnin
In Memory of Maya A. Volkova
SUMMARY
Malignant neoplasms are the result of excessive multiplication of cell clones which are capable to go beyond their own tissue and grow in other tissues. High genetic variability of these cell clones and Darwinian selection lead to appearance of more autonomous and aggressive subclones, that is described by the term «tumor progression». As a result of quite long evolution of the primary neoplastic clone malignant tumor is formed, that can kill the organism. In recent years there has been considerable progress in identifying genes, whose dysfunction leads to tumor development, as well as in elucidation the role of their protein products in cell physiology. All this gave a possibility to identify cell features, acquisition of which underlies the ability of cells to form malignant neoplasm [1-4] (see Fig. 1). Notably, along with a general resemblance of the scenarios of development of solid tumors and leukemia, the latter characterized by some distinctive peculiarities. This article summarizes the information about the basic properties of neoplastic cells and mechanisms of their occurrence, as well as some differences in the contribution of these properties in the development and malignant solid tumors and leukemia.
Keywords: cancer, leukemia, neoplastic cells proliferation, differentiation and migration, metastasis.
FSBI «N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center» RAMS, Moscow Контакты: bkopnin@mail.ru Принято в печать: 15 июня 2012 г.
Современные представления о механизмах злокачественного роста: сходства и различия солидных опухолей и лейкозов
Б.П. Копнин
Памяти Майи Александровны Волковой посвящается РЕФЕРАТ
Злокачественные новообразования возникают в результате избыточного размножения клеточных клонов, выходящих за пределы собственной ткани и способных к росту в других тканях. При этом в силу высокой генетической изменчивости и селекции, происходящей под давлением со стороны организма, в популяции клеток такого клона постоянно возникают и отбираются все более и более автономные и агрессивные субклоны, что описывается термином «опухолевая прогрессия». В результате довольно длительной эволюции первичного неопластического клона формируется новообразование, способное убить организм. В последнее время достигнут значительный прогресс как в идентификации генов, нарушение функции которых ведет к развитию новообразований, так и в выяснении роли белковых продуктов таких генов в физиологии клетки. Все это позволило выделить ряд важнейших свойств, приобретение которых предопределяет способность клетки образовывать злокачественное новообразование [1-4] (см. рис. 1). При этом выясняется, что наряду с общим сходством в сценариях развития солидных опухолей и лейкозов последние характеризуются рядом отличительных особенностей. В настоящей статье кратко представлены сведения о базовых свойствах неопластических клеток и механизмах их возникновения, а также отмечены некоторые различия во вкладе этих свойств в развитие и злокачественность солидных опухолей и лейкозов.
Ключевые слова:
рак, лейкоз, размножение, дифференцировка и миграция неопластических клеток, метастазирование.
1. ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА НЕОПЛАСТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ И МЕХАНИЗМЫ ИХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ
1.1. Неограниченный пролиферативный потенциал стволовых клеток опухолей
На всех этапах существования организма позвоночных (эмбриогенез, постнатальное развитие и поддержание тканей взрослого организма) размножение составляющих его клеток находится под строгим контролем. Опухоли возникают вследствие нарушения такого контроля. При этом чаще всего они
развиваются у особей среднего и пожилого возраста как результат нарушения естественного процесса обновления тканей. Поддержание нормальной структуры тканей в органах, в которых часть клеток постоянно гибнет (слущивание верхних слоев многорядного эпителия кожи, желудочно-кишечного тракта, дыхательных и мочевыводящих путей; постоянное обновление клеток крови и т. д.), происходит за счет деления так называемых стволовых клеток, т. е. клеток, находящихся в недифферен-
НИИ канцерогенеза ФГБУ «РОНЦ им. Н.Н. Блохина» РАМН, Москва
165
Б.П. Копнин
Злокачественный рост
Интенсивное и неограниченное во времени деление клеток
^ t
Метастазирование
\
Преметас- Паранео-татические пластические ниши ^ синдромы
Васкуляризация опухолевой ткани
Постоянная
инициация
митотических
циклов
Понижение чувствительности к рост-
ингибирующим сигналам и приобретение «бессмертия»
Подавление апоптоза и аутофагии, повышение жизнеспособности клеток
Реорганизация
клеточной
архитектуры,
увеличение
двигательной
способности
клеток
Подавление или изменение специфической дифференци-ровки клеток
Нестабильность генома'
(накопление мутаций и эпигенетических изменений в клетках, образующих опухоль)
Продукция факторов, модифицирующих микро-oкружения и ткани органов
. /
Уход от иммунологического надзора
Рис. 1. Основные свойства неопластических клеток, определяющие злокачественный характер роста возникающих из них тканей (объяснения в тексте)
А
і
/%
Долгоживущая стволовая клетка
Короткоживущая стволовая (амплифи-цирующая) клетка
^ Полипотентные предшественники
л л
4 * 4' щ
W W
&) (щ) (S') Зрелые клетки
Коммитированные
предшественники
Рис. 2. Алгоритм нормального обновления тканей (А) и его нарушения (Б, В), приводящие к развитию опухолей. (А) Обновление нормальных тканей происходит за счет долгоживущих стволовых клеток. Их деление дает либо аналогичные недифференцированные долгоживущие клетки, либо короткоживущие клетки, вступающие после недлительного интенсивного размножения на путь специфической дифференцировки
цированном состоянии. После деления стволовых клеток, индуцируемого модификациями их микроокружения, часть потомков может оставаться в стволовом состоянии, тогда как другая часть, после непродолжительного усиленного размножения, вступает на тот или иной путь дифференцировки и замещает гибнущие клетки (рис. 2, А).
Неопластические клетки, дающие начало опухолям, образуются из стволовых или незрелых клеток в результате нарушения в них генетических программ, обеспечивающих нормальное обновление тканей. Предполагается, что в долгоживущих и редко делящихся стволовых клетках первичные онкогенные события должны резко увеличивать вероятность инициации новых раундов репликации ДНК и деления клеток, тогда как неопластическая трансформация интенсивно пролиферирующих, но короткоживущих «амплифицирующих» или других незрелых клеток должна обеспечиваться, главным образом, в результате приобретения ими способности неограниченно долго давать подобных себе потомков (рис. 2, Б, В). При обоих сценариях может возникать пул пролиферирующих бессмертных клеток — так называемых стволовых клеток опухолей [СКО; англ, “cancer stem cells” (CSCs), “tumor initiating cells” (TICs), “tumor-propagating
cells” (TPCs)], в которых накапливаются дополнительные генетические изменения, детерминирующие дальнейшую опухолевую прогрессию [5, 6]. Доля стволовых неопластических клеток варьирует в различных опухолевых тканях, т. к. их потомки могут дифференцироваться и/или терять способность к самовоспроизведению (так, при хроническом миелоидном лейкозе и раке молочной железы их доля соответственно может составлять всего 0,1 — 1 и 2—5 % всех неопластических клеток). Тем не менее присутствие такого незначительного пула СКО, обладающих повышенной устойчивостью ко многим терапевтическим воздействиям, обеспечивает рецидивирующий опухолевый рост, а избирательное уничтожение этой фракции опухолевых клеток может приводить к полному излечению [7]. Однако необходимо учитывать, что в популяциях опухолевых клеток (в частности, при раке молочной железы) существуют механизмы, поддерживающие определенное соотношение между различными подтипами опухолевых клеток, например в результате формирования СКО из других неопластических клеток с определенной дифференцировкой [8—10]. Следует подчеркнуть также, что в других типах новообразований (меланоме, лимфомах и др.) опухоль-генерирующей спо-
166
Клиническая онкогематология
Рак и лейкозы
В
Неограниченное деление стволовых клеток опухолей
/ N
Интенсивное деление Иммортализация
/ \/ \
Пониженная потребность во внешних сигналах для инициации и поддержания пролиферации (генерирование внутренних пролиферативных стимулов)
Отмена росг-ингибирующих сигналов и/или нечувствительность к их действию
Высокая
активность
теломеразы,
поддержание
нормальной
структуры
концов
хромосом
Рис. 2. (Б) Первичные онкогенные события происходят в стволовых клетках и их незрелых потомках. При этом характер таких изменений и направленность их действия в данных типах клеток могут, по-видимому, отличаться: в долгоживущих стволовых клетках, которые делятся довольно редко, онкогенными могут быть события, которые вызывают стимуляцию пролиферации. С другой стороны, неопластическая трансформация интенсивно, но недолго пролиферирующих предшественников происходит при приобретении ими способности к неограниченному делению (описывается также термином «иммортализация» — приобретение бессмертия). При обоих типах изменений возникают так называемые стволовые клетки опухолей, т. е. клетки, обладающие способностью интенсивно и неограниченно долго размножаться, накапливая при этом дополнительные генетические изменения, определяющие дальнейшую опухолевую прогрессию. Часть потомков стволовых клеток
собностью обладает, по-видимому, значительно большая доля неопластических клеток (30—60 %) [11, 12].
В норме процессы деления стволовых клеток и диф-ференцировки их потомков регулируются различными внешними сигналами — разнообразными растворимыми факторами (в первую очередь, цитокинами и, кроме того, в некоторых типах клеток гормонами), а также взаимодействием клеток друг с другом и с белками окружающего их внеклеточного матрикса. Генетические программы, обеспечивающие стволовое состояние клеток разных типов, пока изучены плохо (в настоящее время лишь идентифицирован ряд секретируемых факторов, трансмембранных и внутриклеточных белков, присутствие которых необходимо для длительного функционирования некоторых типов нормальных стволовых клеток). Соответственно, неясны и детальные механизмы приобретения клетками свойств, превращающих их в СКО. Тем не менее совокупность имеющихся данных позволяет полагать, что в основе интенсивного и неограниченного во времени размножения таких клеток лежат нарушения регуляции клеточного цикла, приводящие, во-первых, к их постоянному вступлению в новые акты клеточного деления даже при отсутствии внешних стимулов, в норме регулирующих этот процесс, а во-вторых — к отмене генерирования нормальных рост-ингибирующих сигналов или нечувствительности к их действию. Дополнительный вклад в неограниченность репликативного потенциала неопластических клеток вносит повышение активности в них фермента теломеразы, одна из функций которого
опухолей может дифференцироваться (при этом опухоли отличаются друг от друга по доле содержащихся в них таких клеток и их способности к полноценной дифференцировке в различных направлениях). Частично дифференцированные неопластические клетки пластичны и могут возвращаться в «стволовое» состояние при дополнительных изменениях генома или эпигенетических событиях, вызываемых модуляциями микроокружения. (В) В основе неограниченного размножения стволовых клеток опухолей лежат генетические изменения, во-первых, придающие им способность постоянно генерировать внутри себя пролиферативные сигналы, и, во-вторых, отменяющие появление рост-останавливающих/ дифференцирующих сигналов или вызывающие нечувствительность к ним. Дополнительный вклад вносят изменения генома, повышающие активность теломеразы, поддерживающей нормальную структуру концевых участков хромосом
заключается в поддержании нормальной структуры концевых участков хромосом. Необходимо также отметить, что избыточное размножение неопластических клеток обусловливается не только их интенсивным и неограниченным во времени делением, но и приобретением ряда других свойств, в частности повышенной жизнеспособности вследствие подавления программируемой клеточной смерти и способности стимулировать образование сосудов или сосудоподобных структур для кровоснабжения растущей опухолевой ткани и обеспечения ее кислородом и питательными веществами.
1.2. Пониженная потребность во внешних сигналах для инициации и поддержания клеточной пролиферации
Преобразование разнообразных внешних митогенных стимулов (цитокины, гормоны, контакты клеток с белками внеклеточного матрикса и другими клетками) в генетические программы, реализующие деление клеток, осуществляется с помощью специфических сигнальных каскадов. Общий алгоритм их функционирования заключается в передаче сигналов от специфических рецепторов (в большинстве случаев это трансмембранные белки, реже, как, например, в случае стероидных гормонов, — белки, локализующиеся в цитоплазме или ядре клетки) к ядерным факторам транскрипции. В результате изменяется интенсивность транскрипции регулируемых ими генов и индуцируется синтез белков, повышающих активность циклинзависимых киназ — ключевых регуляторов клеточного цикла (рис. 3 и 4).
www.medprint.ru
167
Б.П. Копнин
Репликация ДНК, деление клетки
Рис. 3. Алгоритм реализации митогенных сигналов (пунктиром указаны пути, функционирующие в части клеточных типов). Для опухолевых клеток характерны генетические изменения, которые приводят к перманентной активации компонентов сигнальных путей, инициирующих деление клеток (прямоугольники)
Рис. 4. Общие принципы регуляции клеточного цикла. Вход в митотический цикл из стадии покоя (G0) и продвижение по нему (фаза G0 — подготовка к синтезу ДНК, S — период репликации ДНК, G2 — подготовка к митозу, М — собственно митоз — процесс разделения клетки на две новые) определяются активацией последовательно сменяющих друг друга циклинзависимых киназ. Каждая циклинзависимая киназа представляет собой комплекс, состоящий из каталитической субъединицы (Cdk) и регуляторной субъединицы — циклина. Связывание с циклином увеличивает киназную активность Cdk и определяет ее субстратную специфичность. Уровень экспрессии каждого из циклинов и, в меньшей степени, Cdk направленно изменяется в определенные фазы клеточного цикла. Согласно «классической» модели регуляции клеточного цикла, образование комплексов циклинов D (D1-D3) с Cdk4 или Cdk6 (в зависимости от типа клеток) определяет выход клетки из стадии покоя и вход в фазу G1, образование комплексов циклин E-Cdk2 и циклин A-Cdk2 — соответственно переход из G1 в S и продвижение по S. Вход в митоз обусловлен образованием комплексов Cdk1 (другое название — Cdc2) с циклином В. Ряд новых данных, однако, показывает, что продвижение большинства типов нормальных клеток по всем фазам клеточного цикла может быть
осуществлено комплексами циклинов A, B, D, E с CDK1, а присутствие других CDK необходимо только для ряда специализированных типов клеток. Подобно этому, для пролиферации некоторых типов неопластических клеток необходимо присутствие не только CDK1, но и других киназ, в частности CDK2 [14]. Кроме связывания с циклинами активность Cdk регулируется также их взаимодействием с белками CKI — ингибиторами Cdk. CKI семейства Cip/Kip связывают и ингибируют комплексы Cdk2, а члены семейства Ink4 непосредственно взаимодействуют с Cdk4(6). Связывая Cdk4(6), находящиеся в составе активных комплексов с циклином D и белками Cip/Kip, они вытесняют белки Cip/Kip, направляя их на связывание с Cdk2. Поэтому повышение активности белков Ink4, в частности опухолевого супрессора р16"*4а, вызывает как прямое ингибирование активности комплексов циклин D-Cdk4(6), так и непрямое блокирование комплексов циклин E-Cdk2 и циклин A-Cdk2. Повышение активности Cdk инициируется сигналами от рецепторов ростовых факторов и интегринов. Рост-ингибирующие сигналы вызывают остановку клеточного цикла за счет активации белков CKI. Для опухолевых клеток характерны изменения, ведущие к перманентной стимуляции активности Cdk4(6), Cdk2 и подавлению функции их ингибиторов
168
Клиническая онкогематология
Рак и лейкозы
Для большинства типов клеток наиболее мощными стимуляторами размножения служат цитокины, принадлежащие к группе факторов роста (PDGF, EGF, VEGF и т. д.). Их связывание со своими рецепторами, обладающими тирозинкиназной активностью (так называемые рецепторные тирозинкиназы), индуцирует цепь событий, приводящих к активации MAP (Mitogen Activated Protein) киназных каскадов и, как следствие, к повышению активности циклинзависимых киназ. В результате инициируется синтез ДНК и деление клетки.
Существуют и независимые от МАР-киназ пути передачи митогенных сигналов от рецепторов цитокинов к транскрипционным факторам, регулирующим экспрессию и активность циклинзависимых киназ. Так, они характерны для рецепторов, которые не содержат «встроенные» тирозинкиназные домены и передают сигналы в ядро через пути Jak-STAT. Пролиферативные сигналы от рецепторов морфогенных цитокинов Wnt и Shh передаются путем перемещения из цитоплазмы в ядро соответственно белков Р-катенина и Gli, где они, взаимодействуя с другими белками, образуют активные транскрипционные комплексы. Небелковые гормоны (стероидные, тиреоидные) оказывают рост-стимулирующее влияние на специфические клетки-мишени путем связывания в цитоплазме или ядре со своими рецепторами, в результате чего образующийся комплекс приобретает способность связываться со специфическими последовательностями ДНК и регулировать активность ряда генов. В частности, комплексы гормон—рецептор повышают транскрипцию генов циклинзависимых киназ (циклинов D, Cdk4, Cdk2) и подавляют экспрессию/активность их ингибиторов — белков CKI. Кроме того, существует взаиморегуляция сигнальных путей, активируемых рецепторами цитокинов и стероидными рецепторами, в результате чего стероидные гормоны могут активировать МАР-киназные каскады и сигнальные пути Jak-STAT.
Наряду с воздействием растворимых факторов (цитокинов и гормонов) для деления большинства типов нормальных клеток необходимо также и взаимодействие специфических рецепторов клетки (интегринов) с определенными белками внеклеточного матрикса (фибронектином, коллагеном и др.). Например, фибробласты могут делиться лишь при взаимодействии с фибронектином. В противном случае пролиферативный стимул, исходящий от цитокинов, не вызывает полноценного каскада передачи внутриклеточных сигналов, необходимого для стимуляции размножения клеток. В некоторых типах клеток стимуляция пролиферации может быть инициирована и межклеточными взаимодействиями, вызывающими связывание трансмембранного белка Notch со своими лигандами — трансмембранными белками других клеток. В результате происходит расщепление белка Notch и перемещение его цитоплазматического домена (NICD/ICN) в ядро, где он модифицирует функцию определенных транскрипционных факторов, что в некоторых клеточных контекстах приводит к активации циклинзависимых киназ и инициации деления клеток (см. рис. 3).
Основной причиной избыточного размножения неопластических клеток является их пониженная по-
требность во внешних сигналах для инициации и поддержания клеточной пролиферации [1-4, 13, 14]. Большинство типов неопластических клеток способно размножаться при содержании ростовых факторов в окружающей среде в десятки и сотни раз меньшем, чем необходимо для стимуляции размножения нормальных клеток. Кроме того, многие типы опухолевых клеток, в отличие от их нормальных предшественников, способны пролиферировать, не прикрепляясь к субстрату и не взаимодействуя с белками внеклеточного матрикса (так называемая независимость от субстрата). Более того, неопластические клетки приобретают способность генерировать внутри себя пролиферативные сигналы, в норме исходящие от внешних стимулов. Это является следствием генетических изменений, вызывающих либо секрецию необходимых факторов роста самими неопластическими клетками, либо резкое увеличение количества рецепторов для необходимых факторов роста, либо, что наблюдается чаще всего, запуск в отсутствие ростового фактора каскада событий, обычно инициируемого связыванием ростового фактора со своим рецептором. Последний из перечисленных путей приобретения пониженной зависимости от внешних факторов достигается мутациями, приводящими к перманентной активации компонентов передачи митогенного сигнала. В результате, вне зависимости от того, присутствуют ли специфические цитокины и активируют ли они соответствующие рецепторы, происходит активация циклинзависимых киназ, ответственных за выход клетки из состояния покоя (G0) и постоянную стимуляцию в ней новых раундов репликации ДНК и митотического деления (см. рис. 4). К таким последствиям приводят структурные изменения рецепторных тирозинкиназ, активирующие мутации генов семейства RAS, Р-катенина, гиперэкспрессия транскрипционных факторов семейства Мус, амплификация генов циклинзависимых киназ и многие другие генетические нарушения.
1.3. Нечувствительность к рост-ингибирующим сигналам
В организме существует множество антипролиферативных сигналов, поддерживающих определенное число клеток в каждой из тканей и предотвращающих размножение аномальных клеток. Они генерируются как нормальными физиологическими факторами (рост-ингибирующие цитокины — TGF-Р и др., взаимодействия клеток с внеклеточным матриксом и друг с другом и т. д.), так и неблагоприятными условиями окружающей среды и/или внутриклеточными повреждениями (гипоксия, разрывы ДНК и т. д.). Действие большинства антипролиферативных сигналов основано на активации ингибиторов циклинзависимых киназ (CKI) семейств Ink4 и Cip/Kip (см. рис. 4), что приводит к остановке клеточного цикла.
В зависимости от типа воздействия и распознающих его молекул наблюдается остановка клеточного цикла в фазах Gj, S, G2 или в митозе (рис. 5). Контрольные механизмы, отслеживающие правильность прохождения клеточного цикла и обеспечивающие его остановку в тех или иных его фазах в случае каких-либо неполадок, получили название чекпойнтов.
www.medprint.ru
169
Б.П. Копнин
Рис. 5. Рост-ингибирующие сигналы, нарушение реализации которых характерно для неопластических клеток. Представлены пути реализации в нормальных клетках некоторых рост-ингибирующих сигналов. Для неопластических клеток характерны мутации и/или дисфункция белков (прямоугольники), обеспечивающих остановку клеточного цикла в определенные его периоды (овалы)
Опухолевые клетки, как правило, значительно менее чувствительны к действию различных рост-ингибирующих факторов вследствие нарушения в них функции различных чекпойнтов. Классическим примером здесь может быть отсутствие у многих типов неопластических клеток солидных опухолей так называемого контактного торможения размножения. Большинство типов нормальных клеток в культурах in vitro размножается до тех пор, пока не установятся плотные межклеточные контакты. В отличие от них неопластические фибробласты и эпителиальные клетки при контактировании друг с другом не останавливают свою пролиферацию, а продолжают делиться. Кроме того, во многих опухолевых клетках не происходит остановка клеточного цикла при исчезновении контактов интегринов с внеклеточным матриксом или действии цитокина TGF-p. В неопластических клетках частично инактивированы также системы остановки пролиферации при ДНК-повреждающих воздействиях, нарушениях структуры митотического аппарата или неблагоприятных условиях: недостатке пула нуклеотидов, гипоксии и т. д. Особое значение для опухолевой прогрессии имеет развитие невосприимчивости к программам/сигналам, ограничивающим число клеточных делений, — так называемая иммортали-зация, или приобретение бессмертия (описание этого феномена и его механизмов дано в следующем разделе).
В основе нечувствительности неопластических клеток к различным рост-ингибирующим сигналам могут лежать разные механизмы. Часто она возникает в результате подавления активности белков CKI, осуществляющих негативную регуляцию циклинзависимых киназ [13—17] (см. рис. 4 и 5). Так, характерные для многих типов опухолей мутации или эпигенетическая инактивация 16Ink4a (см. разд. 2) ослабляют контактное торможение размножения клеток и отменяют некоторые программы, обеспечивающие так называемое репликативное старение, т. е. ограничение числа возможных клеточных делений. Инактивация другого представителя белков Ink4 — р 15Ink4b — вызывает снижение чувствительности к антипролиферативному действию цитокина TGF-p. К сходным последствиям ведет и инактивация белка pRb, являющегося основной мишенью действия циклинзависимых киназ Cdk4 и Cdk2,
фосфорилирование которого необходимо для перехода из Gj-фазы в S-фазу клеточного цикла. Нечувствительность к различным повреждающим воздействиям и внутриклеточным нарушениям обеспечивается дисфункцией белка р53, приводящей наряду с другими последствиями к подавлению индукции при стрессах активности белка р21Clp1 (CKI из семейства Cip/Kip, ингибирует Cdk2), а также уменьшению экспрессии и активности циклина В и Cdc2 (Cdkl). Повышение активности белка HIF-1 вследствие инактивации его ингибитора VHL или других событий обеспечивает устойчивость опухолевых клеток к условиям гипоксии. Инактивация чекпойнта, оперирующего в митозе и предотвращающего образование клеток с неправильным числом хромосом, возникает в результате мутаций, инактивирующих функции белков Chfr, Bubl, BubRl, Madl и т. д. [18, 19].
1.4. Отсутствие репликативного старения (иммортализация)
Предполагается, что число возможных делений большинства типов нормальных клеток человека ограничено. Развитие злокачественного новообразования (сначала первичной опухоли, а затем и метастазов) в условиях жесткого давления со стороны организма и при терапевтических воздействиях, убивающих значительное число неопластических клеток, требует, очевидно, очень большого числа клеточных делений, возможно выходящих за пределы, предназначенные для нормальных клеток.
В основе ограничения репликативного потенциала нормальных клеток лежит несколько запрограммированных молекулярных событий [20—22]. Важнейшим из них, по крайней мере для некоторых типов стволовых и незрелых клеток, является повышение после ряда циклов клеточных делений экспрессии локуса CDKN2/INK4, белковые продукты которого (p16Ink4a, p15Ink4b, p14Arf) ингибируют активность циклинзависимых киназ Cdk4 и Cdk2, что ведет к необратимой остановке клеточного цикла, получившей название старение клеток (англ. «cell senescence»). В основе этих событий лежит повышение экспрессии в стареющих клетках ряда факторов транскрипции (Bmi1, CBX8, Twist и др.), подавляющих синтез продуктов локуса CDKN2/INK4 и/или регулируемых ими белков (p53, p21Waf1/Clp1, pRb и др.) [20, 23-30] (рис. 6, А).
170
Клиническая онкогематология
Рак и лейкозы
Рис. 6. Модели репликативного старения клеток. (А) В основе репликативного старения клеток лежат по меньшей мере два механизма: 1) снижение экспрессии факторов транскрипции Bmi1, CBX8 и/или Twist, приводящее к увеличению синтеза продуктов локуса CDKN2/INK — p16Ink4a, p15Ink4b, p14Af, ингибирующих циклинзависимые киназы; 2) нарушения структуры теломерных участков хромосом вследствие их неполной репликации и подавления активности теломеразы, исправляющей возникающий дефект (инактивация теломеразы может происходить в результате изменения активности ряда транскрипционных факторов, в т. ч. падения экспрессии Bmi1, осуществляющего позитивную регуляцию гена TERT)
Существенный вклад в репликативное старение клеток вносит также изменение структуры теломер — концевых участков хромосом [3, 20]. ДНК теломер, представляющая собой более тысячи повторов гексануклеотида TTAGGG, в силу известной проблемы репликации концов линейной ДНК синтезируется не полностью, и при каждом акте репликации, т. е. после каждого клеточного деления, теломеры укорачиваются. Это может приводить к тому, что они достигают какой-то критической минимальной длины, когда сенсорные системы начинают распознавать их как аномальные структуры ДНК и индуцировать остановку клеточного цикла (так называемая фаза М1 репликативного старения). При нарушениях в сигнальных системах, детерминирующих остановку клеточного цикла, клетки с укороченными теломерами продолжают делиться до тех пор, пока теломеры практически не исчезнут и перестанут выполнять свои функции, т. е. предотвращать слипание хромосом. Тогда хромосомы потеряют свою целостность,
и наступит так называемая генетическая катастрофа, или стадия M2 репликативного старения (рис. 6, Б).
Сигналом к необратимой остановке размножения клеток служит не только уменьшение общей длины теломер, т. е. числа повторов TTAGGG, но и изменение структуры самого концевого участка теломеры, представляющего собой однонитевую ДНК, которая складывается в петлю и защищает теломеру от действия нуклеаз. Укорочение длины этой однонитевой ДНК вследствие ее неполной репликации или повреждений при генотоксических стрессах (активные формы кислорода и другие мутагены) приводит к нарушению структуры петли и «отвязыванию» от нее белков (TRF2, POT1 и др.), подавляющих функцию киназ ATM и ATR. Вызываемая такими событиями активация ATM/ATR ведет, как и в случае других нарушений структуры ДНК, к остановке клеточного цикла. Существует специализированный фермент теломераза, обладающий способностью достраивать теломерные повторы и однонитчатый концевой участок, поддерживая тем самым нормальную структуру петли. В результате предотвращается остановка деления клеток (рис. 6, В).
У каталитической субъединицы теломеразы TERT есть и другие функции, основанные на ее способности активировать за счет не выясненных пока механизмов транскрипционные программы, контролируемые цитокином Wnt и онкобелком Myc, что ведет к стимуляции пролиферации стволовых и амплифицирующих эпидермальных клеток и инактивации некоторых чекпойнтов клеточного цикла [31—33]. Во многих типах нормальных клеток человека теломераза неактивна, тогда как в опухолевых клетках она, как правило, активирована. Интересно, что Bmil не только подавляет активность ингибиторов циклинзависимых киназ, но и повышает экспрессию гена TERT [34] (см. рис. 6). В опухолевых клетках экспрессия Bmil, как правило, сохранена и нередко даже увеличена по сравнению с нормальными предшественниками. Повышение экспрессии TERT и активности теломеразы индуцируется также рядом характерных для новообразований человека генетических изменений: гиперэкспрессией Мус, инактивацией р53, присутствием вирусного онкобелка Е6 и т. д.
1.5. Подавление программируемой смерти клеток
Важнейшим свойством неопластических клеток является их повышенная жизнеспособность, возникающая
Ранний кризис (стадия М1), остановка деления как при повреждениях ДНК
«Генетическая катастрофа» (стадия М2), слипание хромосом
В
Деление клеток, генотоксические стрессы
TTAGGGTTAGGG
AATCCCAATCCC
Продолжение
пролиферации
Остановка деления клеток (стадия М1)
Рис. 6. (Б) Теломерная модель репликативного старения клеток
Рис. 6. (В) Механизм остановки деления клеток при нарушении длины/ структуры теломер
www.medprint.ru
171
Б.П. Копнин
вследствие ингибирования программируемой клеточной смерти, в частности апоптоза, некроптоза и аутофагии [35-39].
Апоптоз — регулируемый процесс самоликвидации клеток, в результате которого они распадаются на фрагменты, окруженные плазматической мембраной (так называемые апоптотические тельца). При этом содержимое разрушающихся клеток не попадает в межклеточное пространство, что предотвращает развитие воспалительной реакции. Образующиеся апоптотические тельца в дальнейшем фагоцитируются макрофагами либо соседними клетками. Путем индукции апоптоза в организме поддерживается необходимое число клеток и, кроме того, предотвращается накопление аномальных вариантов. Апоптоз вызывается как физиологическими сигналами (изменения гормонального статуса и/или экспрессия киллерных цитокинов, обусловливающие цикличное ремоделирование эндометрия матки, возрастную инволюцию тимуса и т. д.), так и различными внутриклеточными повреждениями или неблагоприятными условиями (нехватка факторов роста, повреждения ДНК, гипоксия и др.) [3, 35-39]. Уход от апоптоза резко повышает жизнеспособность неопластической клетки, делает ее менее чувствительной к неблагоприятным условиям микроокружения, факторам противоопухолевого иммунитета и терапевтическим воздействиям [3, 35-41].
Деструкция клетки при апоптозе осуществляется, как правило, путем активации каспаз — протеаз, расщепляющих свои субстраты по остаткам аспарагиновой кислоты. Расщепление каспазами 3, 6, 7 (так называемые эффекторные, или «казнящие», каспазы) ряда субстратов, в частности ингибиторов нуклеаз, ядерных цитоскелетных белков и т. д., приводит к фрагментации ДНК и разрушению клетки.
Существует два принципиально разных пути активации эффекторных каспаз и индукции апоптоза (рис. 7). Один из них, так называемый инструктивный апоптоз (англ. «extrinsic apoptosis»), инициируется связыванием специфических киллерных лигандов (Fas-L, TNF-a, TRAIL) со своими рецепторами («рецепторы смерти»),
что вызывает привлечение к ним адаптерных белков (FADD и др.) и прокаспазы 8. Агрегация молекул про-каспазы 8 достаточна, чтобы инициировать их аутопроцессирование (расщепление) и образование активных форм каспазы 8, которая, в свою очередь, расщепляется до активных форм — эффекторных каспаз [39].
При альтернативном рецептор-независимом пути индукции апоптоза (англ, «intrinsic apoptosis») ключевую роль играют митохондрии, поэтому его еще называют митохондриальным путем. Он инициируется, главным образом, различными повреждающими воздействиями, вызывающими увеличение проницаемости митохондриальной мембраны и выход в цитоплазму ряда митохондриальных белков, в частности цитохрома С, который связывается с белком APAF-1 и стимулирует образование его олигомеров. Это, в свою очередь, вызывает привлечение к образовавшемуся комплексу молекул прокаспа-зы 9, их агрегацию, аутопроцессирование и формирование активного комплекса каспазы 9. На следующем этапе происходит привлечение к этому комплексу молекул прокаспазы 3 и их процессирование до активных форм, которые расщепляют ключевые мишени и вызывают апоптоз. Повреждения и стрессы приводят к выходу из митохондрий не только цитохрома С, но и ряда других молекул, индуцирующих апоптоз, в частности Smac, Omi/HtrA2 (инактивируют белки IAP — Inhibitors of Apoptosis). Кроме того, из митохондрий выбрасывается ряд молекул (эндонуклеазы G, AIF и др.), способных вызвать так называемый каспаза-независимый апоптоз [39].
Ключевую роль в регуляции проницаемости митохондриальной мембраны для апоптогенных молекул играют белки семейства Вс12, подразделяющиеся на несколько подсемейств и обладающие либо проапоптотическими (Bad, Bid, Noxa, Puma, Bak, Bax, Bok и др.), либо анти-апоптотическими (Bc12, Bc1-XL, Bcl-W, Mcll и др.) функциями [3, 39, 42].
Для неопластических клеток характерны генетические изменения, ведущие к ослаблению различных путей индукции апоптоза [3, 36, 41,43]. Так, в них закономерно обнаруживаются:
Рис. 7. Основные пути индукции апоптоза (объяснения в тексте)
172
Клиническая онкогематология
Рак и лейкозы
• потеря экспрессии на поверхности клетки «рецептора смерти» Fas;
• нарушения проведения апоптогенного сигнала к митохондриям (например, при инактивации опухолевых супрессоров р53 и PTEN);
• ингибирование проницаемости митохондриальной мембраны для цитохрома С и AIF вследствие изменений экспрессии белков семейства Вс12;
• блокирование активации каспаз вследствие подавления экспрессии белка APAF-1 в результате метилирования его гена, или инактивации р53, или инактивирующих мутаций в генах каспаз;
• уменьшение времени жизни каспаз из-за их связывания с белками IAP, экспрессия которых повышается вследствие функциональной активации белков Ras, PKB/Akt или инактивации опухолевого супрессора PTEN.
Следует заметить, однако, что молекулярные изменения, ведущие к подавлению апоптоза, могут не стимулировать, а ингибировать опухолевую прогрессию [44—48]. Дело в том, что ключевые регуляторы апоптоза осуществляют и другие функции. В частности, они участвуют в регуляции деления клеток, причем в направлении, противоположном их воздействию на жизнеспособность клеток. Так, «рецептор смерти» Fas/ CD95 в случае экспрессии в клетке белка FLIP вызывает не апоптоз, а стимуляцию пролиферации в результате активации МАР-киназы JNK и регулируемых ею факторов транскрипции [44, 45]. Члены семейства Bcl2 регулируют клеточный цикл: антиапоптотический белок Bcl2 стимулирует выход клетки из цикла и переход в фазу G0, а про-апоптотический белок Bax ускоряет прохождение S-фазы [49]. Наконец, активация каспазы 3 в погибающей клетке вызывает секрецию из нее митогенных молекул (PGE2 и др.), что ведет к стимуляции размножения окружающих клеток и неблагоприятно сказывается на эффектах лучевой и химиотерапии [47, 48].
Апоптоз как программируемое событие долгие годы противопоставлялся некрозу, который рассматривался исключительно как смерть клетки от несчастного случая. В последние годы выяснилось, что некротический тип гибели клетки, характеризующийся резким повышением проницаемости плазматической мембраны, выходом из нее «аларминов» (SAP130 и др.; привлекают нейтрофилы и вызывают воспаление), нарушением целостности ли-зосом и лизисом клетки, также может иметь регулируемый характер. Индукторами такого типа программируемой клеточной смерти, получившего название некроптоз, могут быть повреждения ДНК алкилирующими агентами, внеклеточные токсины и активация «рецепторов смерти» в определенных клеточных контекстах [39]. Механизмы регуляции некроптоза и роль их нарушений в развитии опухолей пока изучены плохо. В то же время уже сейчас ясно, что подавление некроптоза играет существенную роль в развитии устойчивости опухолевых клеток к лучевой и химиотерапии, что побуждает искать новые способы его усиления [50, 51].
Вероятность неопластической трансформации клеток и развития опухолей увеличивается при подавлении еще одного типа программируемой гибели — аутофагии [52—54]. Процесс аутофагии заключается в образовании в цитоплазме двухслойных мембранных пузырьков (аутофагосом), последующем слиянии ау-
тофагосом с лизосомами с образованием аутолизосом и деградации их содержимого (белков, органелл и др.) лизосомальными ферментами. Умеренная аутофагия — нормальный физиологический процесс, позволяющий клетке избавляться от поврежденных компонентов и использовать образующиеся продукты их расщепления (пептиды и др.) для нормального метаболизма — синтеза белков, АТФ и др. Аутофагия резко усиливается при недостатке питательных веществ (аминокислот, глюкозы и т. д.), некоторых повреждающих воздействиях (оксидативный стресс и др.) или прекращении действия гормонов на гормонозависимые ткани. Благодаря этому клетки, мобилизуя внутренние ресурсы, способны какое-то время выживать и выполнять наиболее важные свои функции. Однако далеко зашедшая аутофагия вызывает гибель клетки (сама по себе или путем индукции апоптоза). На стимуляции аутофагии основаны некоторые широко применяемые виды противоопухолевой терапии, в частности лечение рака молочной железы тамоксифеном — препаратом, блокирующим активность рецепторов эстрогенов. Подавление аутофагии в опухолевых клетках обусловлено понижением активности белков (Atg7, Beclinl, UVRAG и др.), обеспечивающих разные этапы образования аутофагосом. Так, уменьшение экспрессии Atg7 в гемопоэтических стволовых клетках ведет к развитию острого миелобластного лейкоза [55]. Снижение экспрессии белка Beclinl вследствие делеции одного из его генных аллелей характерно для рака молочной железы, яичников, простаты (ингибирование активности белка Beclinl может происходить не только при делециях и инактивирующих мутациях его гена, но и при его связывании с белком Bcl2, который гиперэкспрессирован во многих типах опухолевых клеток и регулирует таким образом не только апоптоз, но и аутофагию) [56].
Следует заметить, что аутофагия играет неоднозначную роль в процессах онкогенеза. Нормальная ее интенсивность, обеспечивая постоянное очищение клетки от потенциально вредоносных продуктов (поврежденные митохондрии — источник мутагенных активных форм кислорода и многие другие), уменьшает вероятность неопластической трансформации клеток и возникновения опухолей. В то же время она, увеличивая жизнеспособность уже возникших неопластических клеток, способствуют опухолевой прогрессии. Однако чрезмерное усиление аутофагии вызывает гибель клеток, что используется при ряде терапевтических воздействий (тамоксифен и др.) [53, 57].
1.6. Изменения морфогенетических реакций и миграции клеток, инвазивный рост
«Асоциальное» поведение многих типов злокачественных клеток выражается в первую очередь в инвазивном росте, т. е. в прогрессирующем проникновении в окружающие здоровые ткани. Инвазия детерминирована не только неконтролируемым размножением, но и нарушениями морфогенетических реакций (т. е. реакций, ответственных за формирование многоклеточных тканевых структур в организме), обусловленными изменениями клеточной морфологии и подвижности [58—60].
Как известно, нормальные клетки разных типов исходно обладают разной двигательной способностью. Так, клетки крови высокоподвижны за счет их способ-
www.medprint.ru
173
Б.П. Копнин
ности к амебоидному типу движения; разные типы фибробластов могут активно мигрировать, используя так называемый фибробластоподобный тип движения, тогда как эпителиальные клетки, тесно связанные между собой Е-кадгериновыми контактными структурами, малоподвижны [60].
В основе увеличения двигательной активности фибробластов и приобретения эпителиальными клетками способности к миграции лежат связанные между собой изменения цитоскелета, адгезивных взаимодействий клеток друг с другом и с внеклеточным матриксом [58—60]. Они выражаются в реорганизации системы актиновых микро-филаментов и нарушениях формирования фокальных и межклеточных контактов, приводящих к увеличению активности псевдоподий — динамичных выростов цитоплазмы клетки, прикрепляющихся к неклеточным поверхностям, в частности матриксным белкам, за которым следует либо активное подтягивание тела клетки к новому месту прикрепления за счет развивающегося центростремительного натяжения (фибробластоподобное движение), либо плавное перетекание цитоплазмы (амебоидное движение). В результате повышается двигательная способность клеток. Другим важным фактором инвазии опухолевых клеток представляется их способность продуцировать протеолитические ферменты, которые, во-первых, разрушают окружающий внеклеточный матрикс (базальную мембрану эпителиальных органов и т. д.), создавая тем самым «дороги» для миграции клеток, а во-вторых, обеспечивают конвертацию неактивных форм мотогенных цитокинов, депонированных на матриксе, в активные формы, стимулирующие миграцию клеток [61, 62].
Как правило, локомоторный фенотип неопластических клеток возникает в результате генетических изменений компонентов сигнальных сетей, которые в норме обеспечивают временное приобретение клетками повышенной миграционной способности (такие программы, в частности эпителиально-мезенхимальный (фи-бробластоидный) переход клеток эпителия, характерны для морфогенеза при эмбриональном и постнатальном развитии) [63, 64]. Более глубокие морфологические из-
менения фибробластов и эпителия, приводящие к полной потере их полярности, могут обеспечивать приобретение способности к амебоидному движению, характерному для клеток крови [60]. Еще одной возможной стратегией увеличения двигательной активности эпителиальных неопластических клеток является приобретение способности к коллективному движению групп клеток, не утративших между собой Е-кадгериновые контакты [60]. Предполагается, что в основе этого явления могут лежать определенные изменения строения Е-кадгериновых межклеточных контактов и связанных с ними актиновых цитоскелетных структур [65] и/или увеличение содержания на поверхности клеток подопланина [66].
Часто в основе возникновения локомоторного фенотипа лежат те же самые молекулярные изменения, которые вызывают перманентную стимуляцию пролиферации неопластических клеток. Дело в том, что верхние и средние этажи сигнальных путей, активируемых цитокинами, регулируют не только размножение, но и движение клеток. Поэтому многие из цитокинов являются одновременно и митогенами, и мотогенами (например, EGF, HGF/SF, PDGF, VEGF и др.). Активация белков семейства Ras и PI3K, находящихся на пересечении сигнальных путей от многих рецепторов, ведет к повышению активности как МАР-киназ и циклинзависимых киназ — ключевых регуляторов клеточного цикла, так и малых ГТФаз семейства Rho (Rho, Rac, Cdc42), играющих центральную роль в контроле полимеризации актина, реорганизации цитоскелета и регуляции движения клеток (рис. 8).
Более того, вызываемые МАР-киназными каскадами, активированными белками Rho и STAT, изменения активности большого набора факторов транскрипции приводят одновременно к повышению синтеза различных протеаз и подавлению синтеза Е-кадгерина, что обусловливает разрушение межклеточных контактов. Таким образом, наряду с инициацией деления клеток происходит запуск сложной программы стимуляции их миграции. В частности, для опухолевых клеток характерны генетические изменения (мутации рецепторных и нерецепторных тирозинкиназ, белков Ras и др.), вызывающие конститутивную стимуляцию такой сигнализации. Существенный
Рис. 8. Верхние и средние этажи сигнальных путей, активируемых рецепторами ростовых факторов и других цитокинов, контролируют как размножение, так и движение клеток. Для эпителиальных опухолевых клеток характерны генетические изменения (мутации рецепторов митогенов/мотогенов, белков Ras и др.), обеспечивающие перманентную стимуляцию пролиферации и миграции клеток
174
Клиническая онкогематология
Рак и лейкозы
вклад в возникновение локомоторного фенотипа вносят также изменения, приводящие к нарушению образования межклеточных контактов (мутации Е-кадгерина), и ряд других событий.
1.7. Блокирование клеточной дифференцировки
Для многих опухолевых клеток характерны нарушения клеточной дифференцировки, т. е. образования специализированных типов клеток, синтезирующих специфические белки. Особенно ярко это проявляется при острых лейкозах — новообразованиях из кроветворных тканей, при которых клетки оказываются как бы замороженными на той или иной стадии созревания. Меньшая зрелость клеток острых лейкозов, как и клеток многих других опухолей, отражает их происхождение из незрелых клеток, в которых блокированы процессы дальнейшей дифференцировки [67—70]. Следует заметить, однако, что это свойство не является универсальным и в некоторых типах новообразований наблюдается сохранение способности к дифференцировке (примерами могут служить хронический миелоидный лейкоз, плоскоклеточный ороговевающий рак кожи и высокодифференцированные аденокарциномы толстой кишки, происходящие из незрелых клеток, которые сначала несколько раз делятся, а затем дифференцируются). При этом в ходе опухолевой прогрессии в клетках высокодифференцированных новообразований могут возникать дополнительные генетические изменения, приводящие к потере способности клеток дифференцироваться или синтезировать отдельные белки дифференцировочного репертуара, в особенности те, отсутствие которых придает клеткам селективные преимущества. В частности, при развитии многих эпителиальных опухолей закономерно утрачивается экспрессия Е-кадгерина, что способствует эпителиально-мезенхимальному переходу, обеспечивающему инвазивный рост. При прогрессии рака молочной железы и простаты часто наблюдается потеря экспрессии рецепторов стероидных гормонов, также увеличивающая автономность и способность к инвазии.
Включение нормальных дифференцировочных программ обеспечивается внешними стимулами: цитокинами/гормонами и двумя типами позиционных сигналов — взаимодействием интегринов и Notch со-
ответственно с белками внеклеточного матрикса и лигандами, расположенными на соседних клетках (рис. 9). Все это запускает сигнальные каскады, приводящие к изменению активности в ядре определенных транскрипционных факторов, регулирующих экспрессию генов, продукты которых выполняют те или иные специализированные функции клетки данного типа. В результате происходит изменение набора синтезируемых клеткой белков, т. е. ее дифференцировка. Одновременно сигналы от клеточных рецепторов могут вызывать изменение пролиферативного статуса клетки: она либо перестает делиться (характерно для подавляющего большинства типов терминальной дифференцировки), либо, наоборот, побуждается к делению, как это происходит с покоящимися стволовыми и амплифицирующими клетками на начальных этапах запуска дифференцировочных программ.
В опухолевых клетках могут быть нарушены самые разные компоненты сигнальных путей, ответственных за выполнение различных дифференцировочных программ. Так, развитие острых лейкозов связано с блокированием дальнейшей дифференцировки ранних гемопоэтических клеток-предшественниц, происходящим вследствие перестроек генов рецепторов цитокинов (c-Kit, Flt3), сенсоров позиционных сигналов от других клеток (Notch 1) и транскрипционных факторов, ответственных за миело-идную (AML1, RARa, C/EBPa, GATA1) или другие типы дифференцировки.
Генетические изменения, вызывающие избыточное размножение гемопоэтических предшественников без сильного нарушения их дифференцировки, могут стать причиной развития, например, синдрома поликлональной лимфопролиферации (следствие активации Вс12 или инактивации Fas), хронического миелоидного лейкоза (ХМЛ), обусловленного образованием химерного гена, кодирующего р210Всг/АЫ и т. д. Их переход в более поздние стадии (бластный криз ХМЛ и др.), как и возникновение подобных заболеваний de novo (острые лейкозы), вызван дополнительным присутствием мутаций, блокирующих созревание гемопоэтических клеток [70—72]. Тип возникающих острых лейкозов, т. е. дифференцировочный статус лейкозных клеток, зависит от конкретного
Рис. 9. Принцип регуляции специфической дифференцировки клеток. Развитие острых лейкозов обусловлено генетическими изменениями рецепторов и транскрипционных факторов (прямоугольники), ответственных за включение определенных диф-ференцировочных программ
www.medprint.ru
175
Б.П. Копнин
генетического изменения транскрипционных факторов, контролирующих определенные этапы созревания предшественников (рис. 10).
Так, развитие ряда форм острого миелоидного лейкоза (ОМЛ) связано с подавлением функции транскрипционного фактора CBF вследствие изменений его субъединицы AML1 (другое название — RUNX1) или CBFP [67, 72—75]. Хромосомная перестройка inv(16), дающая химерный ген CBFfi-SMMHC, обнаруживается в 8—9 % всех случаев ОМЛ, маркируя их подгруппу М4Ео — мие-ломоноцитарных лейкозов с эозинофилией. Хромосомная транслокация t(8;21), образующая химерный ген AML-ETO, наблюдается в 10—15 % всех случаев ОМЛ, причем чаще всего при ОМЛ-М2. Выявлены и другие изменения гена AML1, характерные для определенных форм ОМЛ и некоторых других гемобластозов.
Механизм лейкозогенного действия химерных белков AML1-ETO и CBFP-SMMHC заключается в том, что они, связываясь с генами-мишенями, привлекают к ним не активационные кофакторы, как это делает нормальный комплекс AML1—CBFP, а транскрипционные репрессоры. В результате вместо активации генов-мишеней, среди которых ключевые регуляторы и маркеры миелоидной дифференцировки (рецептор M-SCF, PU.1, С/ЕВРа, миелопероксидаза и др.), происходит их репрессия и, как следствие, блокирование созревания миелоидных предшественников (рис. 11).
Примечательно, что при ОМЛ-М2, не ассоциированном с перестройкой AML1-ETO, наблюдаются точечные инактивирующие мутации мишеней CBF — транскрипционного фактора PU.1 или C/EBPa, контролирующих транскрипцию генов миелоидного репертуара
Рис. 10. Роль нарушений функции некоторых транскрипционных факторов в развитии лейкозов:
А — во многих случаях развитие острых лейкозов обеспечивается одновременным присутствием двух типов генетических нарушений: 1) стимулирующих пролиферацию гемопоэтических предшественников и/или повышающих их жизнеспособность вследствие подавления апоптоза; 2) ингибирующих специфическую дифференцировку в избыточно размножающихся клетках. Однако некоторые из перестроек [образование химерного гена MLL-AF9 при t(9;11)(p22;q23) и, возможно, другие], по-видимому, могут блокировать определенные этапы дифференцировки и одновременно увеличивать репликативный потенциал клеток; Б — продукты мутантных/химерных генов AML1, CBF$, RARa, MLL, Е2А, SCL и др. блокируют отдельные этапы дифференцировки гемопоэтических клеток, что приводит к развитию определенных форм острых миелоидных (ОМЛ), острых лимфобластных (ОЛЛ) или острых бифенотипических лейкозов
176
Клиническая онкогематология
Рак и лейкозы
А
Норма
AML1-ETO CBFfi-SMMHC
TG(T/c)GGT
Активация
TG(T/c)GGT TG(T/c)GGT
Репрессия Репрессия
Норма
PML-RARa
PuGGTCA-PuGGTCA PuGGTCA-PuGGTCA Репрессия Активация
PuGGTCA-PuGGTCA PuGGTCA-PuGGTCA Репрессия Активация
Б
Цитокины
Ретиноевая кислота
Мутации AML1 AML1-ETO AML1-EVI1 CBF/3-SSMHC
Мутации
PU.1
—| PU.1
CBF (AML1/CBF/S)
RARaIRKRa
Мутации С/ЕВРa
1
С/ЕВРa
миелопероксидаза, M-CSFR, GM-SCF, IL-3, Cd36 и др.
GM-CSFR, G-CSFR, CD11/S и многие др.
PML-RARa
PLZF-RARa
STAT5-RARa
NPM-RARa
G-CSF, IL-6, первичные гранулярные белки и др.
\ I/ \ /
С/ЕВРе
лактоферрин, желатиназа, коллагеназа, липокалин и др. вторичные гранулярные белки
Ранняя миелоидная дифференцировка
Гранулоцитарная
дифференцировка
Рис. 11. Механизм лейкозогенного действия аномальных белков AML1, CBFp, RARa, C/EBPa и PU.1:
А — механизм подавления активности генов-мишеней химерными белками AML1-ETO и CBFjl-SMMHC (вверху) и PML/RARa (внизу); Б — характерные для ОМЛ изменения генов AML1, CBFp, RARa, C/EBPa и PU.1 подавляют реализацию программ миелоидной и гранулоцитарной дифференцировки
[74, 76, 77]. Вместе с тем пока неясно, почему при функциональной инактивации CBF, возникающей в результате различных генетических событий, блокируются разные этапы дифференцировки и, соответственно, возникают разные формы лейкозов: преимущественно ОМЛ-М0 при точечных мутациях AML1, ОМЛ-М2 при перестройке AML1-ETO и пре-пре-В-ОЛЛ (острый лимфобластный лейкоз) при транслокации TEL-AML1. Одной из возможных причин этих различий может быть степень и/или особенности функциональной инактивации CBF. Так, около 60 % случаев ОМЛ-М0 характеризуются
мутациями, затрагивающими оба аллеля субъединицы RUNX1/AML1, тогда как при других формах ОМЛ такие мутации обнаруживаются редко (2—3 %) [74].
Важную роль в гранулоцитарной дифференцировке играют изменения содержания ретиноевой кислоты и активности ее рецептора RARa. Хромосомные перестройки, приводящие к образованию химерных белков RARa, ингибируют дифференцировочные сигналы ретиноевой кислоты, вследствие чего нарушается созревание промиелоцитов и развивается острый промиелоцитарный лейкоз (ОМЛ-М3) [78].
www.medprint.ru
177
Б.П. Копнин
Комплекс RARa с другим рецептором ретиноевой кислоты RXRa связывается со специфическими генами-мишенями С/ЕВРа, С/ЕВРє и др., контролирующими синтез белков гранулоцитарной дифференцировки (см. рис. 11). В отсутствие ретиноевой кислоты он подавляет их активность. Связывание с ретиноевой кислотой меняет конформацию комплекса RARa—RXRa, что вызывает замену ассоциированных с ним транскрипционных репрессоров на коактиваторы, активацию генов-мишеней и индукцию дифференцировки. Химерные белки RARa также связываются с RXRa, специфическими последовательностями ДНК и ретиноевой кислотой. Однако связывание аномального рецепторного комплекса с ретиноевой кислотой при физиологических ее концентрациях в микроокружении не вызывает его освобождения от транскрипционных репрессоров. В результате гены-мишени не активируются и блокируется дальнейшее созревание промиелоцитов. Дополнительный вклад в развитие лейкоза вносит, по-видимому, способность химерного белка связывать респонсивные элементы, которые не узнаются RARa [79]. Тем не менее при повышенных (фармакологических) концентрациях ретиноевой кислоты комплексы некоторых химерных белков, в частности PML-RARa, активируются. Это, как и вызываемая триоксидом мышьяка избирательная деградация химерного белка PML-RARa, дает хороший терапевтический эффект [80—82]. Устойчивость к такой терапии случаев с химерным белком PLZF-RARa обусловлена, с одной стороны, способностью PLZF увеличивать экспрессию белка Crabpl, стимулирующего катаболизм ретиноевой кислоты [83], а с другой — большей стабильностью данного химерного белка при оксидативных воздействиях триоксида мышьяка и других соединений [84].
Описано еще более сотни различных перестроек транскрипционных факторов, нарушающих созревание определенных предшественников и вызывающих развитие острых лейкозов (некоторые из них приведены на рис. 10) [70, 85, 86]. Среди них можно отметить изменения генов MLL (более 40 разных перестроек, самая частая аномалия при ОЛ у детей) [87, 88], Е2А, SCL, PBX1, НОХА9 [89, 90] и т. д. Многие аспекты лейкозогенного действия большинства из таких перестроек пока далеки от понимания.
1.8. Индукция изменений микроокружения, обеспечивающих кровоснабжение опухолей и стимуляцию их роста и инвазии
К характерным свойствам неопластических клеток относится также их способность воздействовать на окружающие клетки нормальных тканей и вызывать в них ряд реакций, способствующих прогрессивному росту опухолей. Важнейшая из таких реакций — образование новых кровеносных сосудов. Это необходимое условие для дальнейшего роста опухолевого узелка, достигшего в диаметре 2—4 мм. Иначе клетки в центре опухоли, не получая кислород и питательные вещества, будут погибать [91—93].
Новые сосуды образуются главным образом за счет двух процессов: ангиогенеза — ветвления уже имеющихся в окружающих тканях мелких сосудов и васкуло-генеза — формирования сосудов из стволовых клеток, в частности гемангиобластов (общих предшественников кроветворных и эндотелиальных клеток) и ангиобластов (предшественников клеток эндотелия).
Предполагается, что в опухолевых тканях сосуды формируются в основном из капилляров окружающих тканей, т. е. за счет ангиогенеза, хотя ряд новых данных указывает на значительную роль в этом процессе и геман-гиобластов, небольшое количество которых постоянно циркулирует в кровеносном русле.
Стимуляция ангиогенеза вызывается увеличением содержания в окружении опухолевой ткани специфических ангиогенных цитокинов, которые секретируются неопластическими клетками и стимулируют размножение и миграцию (построение трубчатых структур) эндотелиальных клеток. Ключевая роль в этом процессе принадлежит VEGF-A, а также bFGF, PLGF, TGF-P, PD-EGF и некоторым другим митогенным/мотогенным цитокинам. Существенное значение имеет и увеличение содержания ангиопоэтина-2 — фактора, дестабилизирующего существующие сосуды и придающего им способность к ремоделированию под действием VEGF-A и других цитокинов [94]. Кроме того, росту новых сосудов способствует уменьшение содержания в микроокружении белков — ингибиторов ангиогенеза, таких как тромбоспондин-1 (Tsp-1), ангиостатин и эндостатин, а также секреция опухолевыми клетками протеаз, разрушающих внеклеточный матрикс, что необходимо для прорастания новых сосудов. Увеличение содержания VEGF-A в опухолевых клетках может быть обусловлено различными факторами (рис. 12). Среди них — возникновение гипоксии, которая вызывает активацию транскрипционного фактора HIF-1, повышающего транскрипцию гена VEGFА; повышение внутриклеточного уровня активных форм кислорода, что также активирует сигнальный путь HIF-l/VEGFА; активация функции белка Ras, который увеличивает активность транскрипционного комплекса АР-1, осуществляющего позитивную регуляцию гена VEGFA; инактивация р53, репрессирующего ген VEGFА, и др. С другой стороны, ангиогенез в опухолевых тканях стимулируется прекращением секреции в них Tsp-1 и, возможно, других белков, ингибирующих ангиогенез. При этом и активация Ras, и инактивация р53 — самые частые молекулярные изменения в различных новообразованиях человека — вызывают снижение транскрипции гена Tsp-1 и подавление синтеза кодируемого им белка.
Следует заметить, что наряду с «классическими» сосудами в опухолях могут формироваться так называемые мозаичные сосуды, частично состоящие из нормальных эндотелиальных клеток, а частично — из опухолевых клеток. Более того, для некоторых опухолей, например для меланом, характерно образование сети кровоснабжающих трубчатых структур, полностью состоящих из опухолевых клеток, — так называемая васкулогенная мимикрия неопластических клеток. Приобретение способности формировать такие структуры связано с активацией экспрессии в опухолевых клетках ряда белков эндотелиальной дифференцировки: VE-кадгерина, VEGFR2, CD34 и др. Молекулярные механизмы индукции васкуло-генной мимикрии во многом остаются неясными [95, 96].
Другой важный фактор воздействия неопластических клеток на микроокружение — индукция конверсии стромальных фибробластов в миофибробласты, стимулирующие опухолевый рост [97, 98]. Отличительным свойством миофибробластов служит мощный сократительный аппарат, состоящий из микрофиламентов гладкомышечного актина. Кроме того, они отличаются от нормальных
178
Клиническая онкогематология
Рак и лейкозы
Разрушение
внеклеточного
матрикса
Размножение, миграция эндотелиоцитов окружающих сосудов и построение новых трубчатых структур
АНГИОГЕНЕЗ
Рис. 12. Механизмы изменения продукции опухолевыми клетками VEGF-А и Tsp-1 и их воздействие на ангиогенез
фибробластов повышенной продукцией протеаз, разрушающих белки внеклеточного матрикса (MMP2, MMP3, MMP9), и ряда цитокинов, стимулирующих размножение и миграцию клеток (TGF-P, Wnt, SDF1, HGF/SF, IGF, NGF, FGF2 и др.). Физиологическая конверсия фибробластов в миофибробласты происходит в ранах (этот процесс индуцируется секрецией из поврежденных и/или окружающих клеток некоторых цитокинов — TGF-P, EGF, PDGF, FGF2). Присутствие миофибробластов способствует заживлению ран за счет: а) механического стягивания их границ; б) стимуляции размножения/ми-грации клеток и ремоделирования ткани. Неопластические клетки вызывают транс-дифференцировку стромальных фибробластов в миофибробласты, активируя в них Notch-сигнализацию [99] и/или секретируя TGF-P и другие цитокины, что стимулирует рост и инвазию опухолей [98].
Еще одной характерной модификацией микроокружения является привлечение в опухоль макрофагов и других клеток воспаления. Это связано с активацией в неопластических клетках ряда сигнальных путей (в частности, регулируемых белками Ras и NFkB), стимулирующих продукцию ими ряда провоспалительных цитокинов (IL-1, IL-6, IL-8). Подавление секреции или активности этих цитокинов, сопровождающееся уменьшением количества клеток воспаления в опухоли, замедляет рост новообразований. Предполагается, что присутствие клеток воспаления ускоряет опухолевую прогрессию за счет секреции ими цитокинов, стимулирующих размножение неопластических клеток, ангиогенез и образование мио-фибробластов, продукции металлопротеиназ, а также повышения содержания активных форм кислорода и азота, индуцирующих мутагенез [100—102].
1.9. Метастазирование
Метастазирование — образование вторичных очагов опухолевого роста — наиболее опасное проявление про-
грессии большинства форм солидных опухолей. Чтобы сформировать метастаз, клетка должна приобрести ряд свойств: умение проникать в глубину окружающих нормальных тканей, в т. ч. в кровеносные или лимфатические сосуды, способность выживать после попадания в сосуды, а затем выходить из них и размножаться в несвойственном для данного типа клеток микроокружении, образуя новый очаг опухолевого роста (рис. 13). Таким образом, способность к метастазированию складывается из комплекса более простых признаков, таких как приобретение локомоторного фенотипа; стимуляция образования новых сосудов, которые не только обеспечивают кровоснабжение опухолевых тканей, но и создают пути эвакуации неопластических клеток из первичного очага; способность к интравазации (проникновению в сосуды) и экстравазации; подавление апоптоза; появление независимости от субстрата и ростовых стимулов; и т. д. [103-108].
Важным достижением в понимании механизмов метастазирования стала концепция о предварительном формировании в отдаленных органах «ниш», привлекающих опухолевые клетки и стимулирующих рост образующихся метастазов [108-111]. На экспериментальных моделях установлено, что цитокины, хемокины и другие молекулы, секретируемые первичной опухолью, вызывают ряд реакций в тканях определенных отдаленных органов, ведущих к образованию преметастатических ниш. В частности, важную роль в этом процессе может играть секреция опухолевыми клетками лизилоксидазы (LOX), сшивающей молекулы коллагена IV в базальных мембранах, что способствует адгезии в такие места определенных клеток костного мозга (CD11b+), которые, в свою очередь, продуцируя матриксную металлопротеиназу-2 (MMP2), индуцируют протеолиз коллагена и привлечение опухолевых клеток [112]. При этом синтез LOX в опухолевых клетках значительно увеличивается при гипоксии. Факторами, секреция которых способствует
www.medprint.ru
179
Б.П. Копнин
Нормальный
эпителий
Базальная
мембрана
Рак in situ Инвазивный рак
Метастазирование
ЦИТОКІ
LOX
О О • О •
О •cfi • сосуд
« о • о ••
фибробласты ( ' 11Ь
сшивки коллагена IV, секреция фибронектина, ММР2
Формирование "преметастатической ниши" в отдаленном органе
Костный мозг
Образование и рост метастаза
в отдаленном органе
Рис. 13. Этапы развития злокачественных эпителиальных опухолей и их метастазов (объяснения в тексте)
образованию преметастатических ниш, служат также плацентарный ростовой фактор, VEGF-A и другие, вызывающие, в частности, продукцию фибробластами легких фибронектина, что обеспечивает миграцию и оседание в легких VEGFR1+ клеток костного мозга. Эти клетки могут привлекать опухолевые клетки и стимулировать их дальнейшее размножение, в результате продукции ими определенных адгезивных молекул (интегрин а4р1 и др.) и протеаз. Важно подчеркнуть, что прерывание указанных цепей событий путем подавления синтеза LOX в опухолевых клетках или инъекции животным антител к VEGFR1 резко ингибирует метастазирование в легкие и другие органы [112, 113].
1.10. Генетическая нестабильность
Канцерогенез — многоступенчатый процесс накопления мутаций и других генетических изменений, приводящих к нарушениям регуляции размножения и миграции клеток, понижению их чувствительности к различным рост-супрессирующим сигналам, ослаблению индукции в них апоптоза, подавлению дифференцировки и т. д. [1, 4, 114—116]. Вероятность возникновения в одной клетке нескольких генетических изменений, способствующих развитию из нее опухоли, резко повышается при нарушениях работы систем, поддерживающих целостность генома. Поэтому мутации, ведущие к генетической нестабильности, т. е. увеличению вероятности возникновения и закрепления в ряду клеточных поколений разнообразных изменений генома, являются неотъемлемым этапом опухолевой прогрессии [114—117]. Именно генетическая нестабильность вместе с постоянно идущим отбором обеспечивает накопление в одной клетке сразу нескольких онкогенных мутаций.
Генетическая нестабильность популяций опухолевых клеток складывается из пяти основных типов нарушений:
1) увеличение продукции в них активных форм кислорода и других эндогенных мутагенов;
2) уменьшение точности воспроизведения генетической информации, а именно снижение точности репликации ДНК и сегрегации хромосом во время митоза;
3) нарушения в системах репарации повреждений ДНК или ошибки, возникшие при ее репликации;
4) ослабление функции чекпойнтов клеточного цикла, активируемых в ответ на повреждения структуры ДНК или веретена деления в митотической клетке, в результате чего клетка, несмотря на разрывы ДНК или изменения числа хромосом, продолжает делиться и умножать число аномальных потомков;
5) ослабление индукции апоптоза, вследствие чего делящиеся клетки с генетическими нарушениями не погибают, а выживают.
Совокупность перечисленных нарушений обеспечивает повышенную частоту различных генетических изменений и их закрепление в ряду клеточных поколений. В основе развития генетической нестабильности лежат изменения ряда протоонкогенов, опухолевых супрессоров и различных генов-мутаторов [117]. Отражением нестабильности генома опухолевых клеток служат результаты масштабных исследований по анализу геномов и транс-криптомов клеток различных злокачественных новообразований. В каждой из проанализированных опухолей (рак молочной железы, ободочной кишки, поджелудочной железы, глиобластомы; всего более 50) найдено 40— 190 значимых мутаций (всего около 2000 мутированных генов) [118, 119].
В последние годы выяснилось, что повышенная изменчивость популяций опухолевых клеток связана не только с резким учащением истинных генетических изменений (генных мутаций, рекомбинаций, анеуплоидии и др.), но и со значительным увеличением вероятности
180
Клиническая онкогематология
Рак и лейкозы
возникновения в неопластических клетках так называемых эпигенетических изменений [120—123]. В основе таких изменений лежит ремоделирование структуры хроматина, обусловленное модификациями метилирования цитозинов ДНК и/или ацетилирования и метилирования гистоновых белков. В результате происходит подавление экспрессии одних генов и/или повышение экспрессии других генов, причем из-за характерных для опухолевых клеток нарушений процессов метилирования ДНК одновременно может изменяться транскрипция нескольких сотен генов.
1.11. Уход от иммунологического надзора
Многочисленные генетические и эпигенетические изменения в неопластических клетках ведут к появлению так называемых опухоль-специфических антигенов (Tumor-Specific Antigens, TSA) и опухоль-ассоциированных антигенов (Tumor-Associated Antigens, TAA), способных вызывать иммунные реакции, уничтожающие презен-тирующие их клетки. TSA — мутантные белки и/или пептиды, которые присутствуют в опухолевых клетках, но отсутствуют в нормальных [3, 124]. Это не только детерминанты канцерогенеза, но и «случайно» мутированные (вследствие генетической нестабильности) белки, обладающие сильной иммуногенностью. Примерами TSA в клетках меланомы служат мутантные формы циклин-зависимой киназы Cdk4 и Р-катенина [3, 124]. С другой стороны, многие важные для канцерогенеза мутации (Ras и др.) не создают значимые для отторжения антигены вследствие низкого содержания данных белков и/или их слабой иммуногенности. TAA — присутствующие в опухолевых клетках нормальные белки, к которым в силу той или иной причины не развилась иммунотолерантность (не распознаются как «свои»). Примерами таких антигенов в клетках меланомы являются тирозиназа и представители семейства CTA-специфических антигенов (Cancer-Testis Antigens) MAGE-1 и MAGE-3. Реактивация и высокий уровень экспрессии CTA в опухолевых клетках связаны с деметилированием их генов. При этом иммунные клетки не обучены распознавать CTA, т. к., во-первых, ряд типов тестикулярных клеток не экспрессируют MHC-I и не презентируют CTA иммунной системе, а во-вторых, тестикулярные клетки можно считать «иммунопривилегированными» вследствие высокой продукции ими FasL. Ключевую роль в иммунной элиминации неопластических клеток, презентирующих TSA и/или TAA, играет так называемый специфический (адаптивный) клеточный иммунитет, реализуемый цитотоксическими T-лимфоцитами (Tc). Дополнительную роль может играть неспецифический (врожденный) иммунитет, реализуемый NK-клетками и макрофагами [3, 124].
В ходе опухолевой прогрессии постоянно происходит так называемое иммуноредактирование новообразований, направленное на ускользание от иммунного ответа [3, 124—126]. Движущей силой этого процесса является нестабильность генома неопластических клеток, обеспечивающая появление новых генетических вариантов с пониженной иммуногенностью или приобретших способность инактивировать иммуноциты. Снижение иммуногенности опухолевых клеток может быть обусловлено потерей антигенов вследствие метилирования или делеции их генов и т. д. либо потерей белков, обеспечивающих презентацию антигенов (представителей MHC-I, Р2-микроглобулина, транспортеров TAP). Подавление
функции иммуноцитов может быть связано с секрецией опухолевыми клетками растворимых форм белка MICA, взаимодействующего с NKG2D-рецепторами NK- и T^ клеток, что ведет к их инактивации; продукцией факторов, обеспечивающих привлечение в опухоль регуляторных Т-клеток (T ), супрессирующих T-хелперы и T^ секрецией цитокинов (TGF-Р, IL-10) и киллерных лигандов (FasL), индуцирующих апоптоз в Т-лимфоцитах и/или NK-клетках; и т. д. [3, 124].
2. РАЗЛИЧИЯ ВО ВКЛАДЕ РАЗНЫХ ПРИОБРЕТАЕМЫХ СВОЙСТВ В РАЗВИТИЕ И ЗЛОКАЧЕСТВЕННОСТЬ ЛЕЙКОЗОВ И ЭПИТЕЛИАЛЬНЫХ ОПУХОЛЕЙ
В целом сценарии развития солидных опухолей и гемо-бластозов имеют много общего. Действительно, в их основе лежат мутационные и эпигенетические изменения, ведущие к избыточному размножению определенных клеточных клонов (генерирование в таких клетках собственных пролиферативных сигналов, нечувствительность к нормальным рост-ингибирующим сигналам, подавление программируемой клеточной смерти и др.) и их уходу от иммунологического надзора (см. рис. 1 и 12). Однако, очевидно, существуют и определенные различия во вкладе различных приобретаемых неопластическими клетками свойств в развитие и злокачественность солидных опухолей и гемобластозов.
Для удобства их описания ограничимся рассмотрением рака — эпителиальных опухолей, чаще всего развивающихся у человека и вносящих основной вклад в смертность от онкологических заболеваний (по данным Международного агентства по изучению рака, МАИР, www.iarc.fr, в 2000 г. они составляли около 90 % всех злокачественных новообразований), и лейкозов (в 2000 г. около 2,5 % всех новообразований). По общепринятым представлениям, главной причиной смерти при раке (около 90 %) является метастазирование [104, 105, 107] — образование вторичных очагов опухолевого роста и фатальное повреждение или дисфункция одного либо ряда органов (в т. ч. и не затронутых метастазами — следствие различных паранеопластических синдромов: кахексии, подавления иммунитета и др.). В то же время при лейкозах, несмотря на наблюдаемые инфильтрацию лей-козными клетками других органов и образование очагов экстрамедуллярного (внекостномозгового) поражения, причиной смерти в первую очередь является недостаточность функции органа, в котором развивается новообразование (костного мозга), что проявляется различными цитопениями: анемией, тромбоцитопенией (следствием являются кровотечения) и лейкопенией/лимфопенией (ведет к развитию оппортунистических инфекций). Угнетение нормального кроветворения может происходить как в результате вытеснения нормальных элементов неограниченно размножающимися лейкозными клетками, так и в результате резкого торможения пролиферации нормальных предшественников факторами, продуцируемыми неопластическими клетками, причем это может наблюдаться и при меньшем по сравнению с нормальным содержанием лейкозных клеток не только в крови, но и в костном мозге (так называемые лейкопенические формы, составляют около 40 % всех острых лейкозов; факторы, секретируемые лейкозными клетками и вызывающие угнетение нормального кроветворения, к сожалению, практически не изучены).
www.medprint.ru
181
Б.П. Копнин
Итак, первое существенное отличие: несмотря на исходно высокую миграционную активность кроветворных клеток (см. разд. 1.6), приобретение способности к метастазированию и диссеминации вносит значительно меньший вклад в злокачественность лейкозов по сравнению с раком и другими солидными опухолями (рис. 14).
Еще один дискуссионный вопрос — роль неоангиогенеза в развитии лейкозов. Вопреки первоначально существовавшим представлениям о несущественной роли неоангиогенеза в развитии лейкозов, ряд новых данных указывает на повышенную плотность кровеносных микрососудов в нишах лейкозных клеток в костном мозге у большинства больных острыми лейкозами [127]. Такая васкуляризация является следствием продукции лейкозными клетками VEGF-A — основного ангиогенного фактора (см. разд. 1.8). Поскольку многие типы лейкозных клеток экспрессируют рецепторы этого цитокина VEGFR-1 и VEGFR-2, предполагается, что таким способом осуществляется аутокринная стимуляция пролиферации самих лейкозных клеток. При этом повышенная васкуляризация ниш лейкозных клеток может быть побочным эффектом такой аутокринной регуляции, не имеющим существенного значения для прогрессии лейкозов. С другой стороны, высказывается точка зрения, что эндотелиальные клетки микрососудов, продуцируя VEGF-A и другие факторы, могут стимулировать размножение лейкозных клеток [127, 128]. Таким образом, основное значение неоангиогенеза для прогрессии лейкозов может заключаться не в его канонической функции —
обеспечении неопластических клеток кислородом и питательными веществами, а в стимуляции пролиферации лейкозных клеток по паракринному механизму клетками сосудов, подобно тому, как это могут делать другие клетки микроокружения (миофибробласты, макрофаги и др.; см. разд. 1.8).
Если васкуляризация опухолевых тканей и способность к метастазированию/диссеминации играют, очевидно, меньшую роль в злокачественности лейкозов, чем при раке, то нарушение дифференцировки клеток для развития острых лейкозов представляется намного более важным, чем для солидных опухолей, по крайней мере некоторых их типов. Действительно, подавление какого-либо из этапов специфической дифференцировки гемопоэтических предшественников является необходимым и определяющим фактором возникновения той или иной формы острого лейкоза (см. разд. 1.7 и рис. 9). В то же время развитие ряда форм рака может происходить и при сохранении способности опухолевых клеток к дифферен-цировке (высокодифференцированная аденокарцинома ободочной кишки, высокодифференцированный переходноклеточный рак мочевого пузыря и др.). Кроме того, пока неясно, имеются ли какие-нибудь нарушения диф-ференцировки при развитии фибросарком (возможно, это связано с плохой изученностью процессов дифферен-цировки фибробластов и фибробластоподобных клеток).
Остается неясным также вопрос о возможных различиях в пластичности фенотипа стволовых клеток лейкозов и эпителиальных опухолей. Полученные недавно данные
Постоянная инициация митотических циклов
Подавление апоптоза и аутофагии
Нарушение
дифференцировки
Уход от иммунологического надзора
«Локомоторный» фенотип, инвазия, метастазирование (диссеминация)
Нечувствительность к рост-ингибирующим сигналам, иммортализация
Модификация микроокружения
Васкуляризация новообразования
Рис. 14. Дифференциальный вклад различных приобретаемых свойств неопластических клеток в развитие и злокачественность лейкозов и эпителиальных опухолей. Толщина стрелок указывает на относительную роль данного свойства (объяснения в тексте)
182
Клиническая онкогематология
Рак и лейкозы
свидетельствуют не только о возможности возникновении так называемых стволовых раковых клеток (см. разд. 1.1) из нестволовых нормальных [9], но и о высокой частоте перехода в них нестволовых неопластических клеток, в частности, рака молочной железы [8—10]. Эти наблюдения ставят вопрос о том, действительно ли в раковых опухолях существует отдельная группа клеток со свойствами, приписываемыми стволовым клеткам опухолей, или это динамично регулируемый фенотип, постоянно приобретаемый и теряемый каким-то субклассом неопластических клеток [10]. Сообщений о переходе нестволовых лейкозных клеток в стволовые нет, и в отношении лейкозов общепринятая модель однонаправленной дифференцировки и поддержания клеточной иерархии пока сомнению не подвергалась.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В последнее десятилетие достигнут крупный прогресс в понимании отличительных свойств неопластических клеток, базовых механизмов их возникновения и развития новообразований. К основным свойствам малигнизированных клеток следует отнести способность стимулировать собственное деление путем генерирования внутриклеточных митогенных сигналов; понижение чувствительности к различным рост-ингибирующим сигналам и преодоление репликативного клеточного старения (иммортализация); ингибирование разных типов программируемой клеточной смерти; блокирование специфической дифференци-ровки; способность модифицировать микроокружение и ткани отдаленных органов, что обеспечивает васкуляризацию опухолей и привлечение клеток, промотирующих рост, инвазию и метастазирование новообразований; уход от иммунологического надзора. В основе развития этого набора свойств лежит нестабильность генома неопластических клеток, обеспечивающая возникновение и закрепление в ряду клеточных поколений большого числа генетических (мутационных) и эпигенетических изменений, ответственных за то или иное изменение фенотипа.
Очевидно, что для развития как солидных опухолей, так и гемобластозов неопластическим клеткам необходимо приобрести свойства, лежащие в основе их избыточного размножения, в частности способность самостоятельно генерировать внутриклеточные пролиферативные сигналы, нечувствительность к нормальным рост-ингибирующим сигналам, преодоление старения клеток (иммортализация), подавление программируемой клеточной смерти, уход от иммунологического надзора и др. С другой стороны, представляется неравнозначным вклад некоторых других свойств неопластических клеток в злокачественность рака и лейкозов. Так, для агрессивного течения лейкозов не столь существенной, как для рака, оказывается способность к диссеминации и метастазиро-ванию. Вместе с тем блокирование дифференцировки и неспособность клеток выполнять нормальные функции играют значительно большую роль в злокачественности лейкозов, чем солидных опухолей.
Несмотря на крупные успехи в понимании механизмов неопластической трансформации клеток и опухолевой прогрессии, многие детали этих процессов остаются неясными. При этом плохо изучены молекулярные механизмы системного воздействия злокачественных клеток на организм. Идентификация секретируемых опухолевыми клетками факторов, ответственных не только за развитие
кахексии, но и за нарушения нормальных функций костного мозга, иммунной системы и других органов, может существенно углубить наше понимание способности злокачественных новообразований убивать организм и дать принципиально новые молекулярные мишени для таргетной терапии онкологических заболеваний.
Благодарности
Работа выполнена при поддержке Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009—2013 гг.
ЛИТЕРАТУРА
1. Hanahan D., WeinbergRA. Hallmarks of Cancer. Cell 2000; 100(1): 57-70.
2. Копнин Б.П. Молекулярные механизмы канцерогенеза. Энциклопедия клинической онкологии. М.: Изд-во РЛС, 2004: 34-53.
3. WeinbergR.A. The biology of cancer. NY, Oxford: Garland Science, 2007.
4. Hanahan D., Weinberg R.A. Hallmarks of Cancer: The Next Generation. Cell 2011; 144(5): 646-74.
5. Polyak K., Weinberg R.A. Transitions between epithelial and mesenchymal states: acquisition of malignant and stem cell traits. Nat. Rev. Cancer 2009; 9(4): 265-73.
6. Li F., Tiede B., Massague J., Kang Y. Beyond tumorigenesis: cancer stem cells in metastasis. Cell Res. 2007; 17(1): 3-14.
7. Perez-Caro M., Cobaleda C., Gonzalez-Herrero I. et al. Cancer induction by restriction of oncogene expression to the stem cell compartment. EMBO J. 2009; 28(1): 8-20.
8. Gupta P.B., Fillmore C.M., Jiang G. et al. Stochastic state transitions give rise to phenotypic equilibrium in populations of cancer cells. Cell 2011; 146(4): 633-44.
9. Chaffer C.L., Brueckmann I., Scheel C. et al. Normal and neoplastic nonstem cells can spontaneously convert to a stem-like state. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2011; 108(19): 7950-5.
10. Li Y., Laterra J. Cancer stem cells: distinct entities or dynamically regulated phenotypes? Cancer Res. 2012; 72(3): 576-80.
11. Adams J.M., Strasser A. Is tumor growth sustained by rare cancer stem cells or dominant clones? Cancer Res. 2008; 68(11): 4018-21.
12. Quintana E., Shackleton M., Sabel M.S. et al. Efficient tumour formation by single human melanoma cells. Nature 2008; 456(7222): 593-8.
13. Malumbres M., Barbacid M. Cell cycle kinases in cancer. Curr. Opin. Genet. Dev. 2007; 17(1): 60-5.
14. Malumbres M., Barbacid M. Cell cycle, CDKs and cancer: a changing paradigm. Nat. Rev. Cancer 2009; 9(3): 153-66.
15. Sherr C.J. The Pezcoller lecture: cancer cell cycles revisited. Cancer Res. 2000; 60(14); 3689-95.
16. Sherr C.J. Principles of tumor suppression. Cell 2004; 116(2): 235-46.
17. Sherr CJ., Roberts J.M. Living with or without cyclins and cyclin-depen-dent kinases. Genes Dev. 2004; 18(22): 2699-711.
18. Chin C.F., Yeong F.M. Safeguarding entry into mitosis: the antephase checkpoint. Mol. Cell Biol. 2010; 30(1): 22-32.
19. Kim S., Yu H. Mutual regulation between the spindle checkpoint and APC/C. Semin. Cell Dev. Biol. 2011; 22(6): 551-8.
20. Collado M., Blasco M.A., Serrano M. Cellular senescence in cancer and aging. Cell 2007; 130(2): 223-33.
21. RodierF., Campisi J. Four faces of cellular senescence. J. Cell Biol. 2011; 192(4): 547-56.
22. Larsson L.G. Oncogene- and tumor suppressor gene-mediated suppression of cellular senescence. Semin. Cancer Biol. 2011; 21(6): 367-76.
23. Janzen V., Forkert R., Fleming H.E. et al. Stem-cell ageing modified by the cyclin-dependent kinase inhibitor p16INK4a. Nature 2006; 443(7110): 421-6.
24. MolofskyA.V., Slutsky S.G., Joseph N.M. et al. Increasing p16INK4a expression decreases forebrain progenitors and neurogenesis during ageing. Nature 2006; 443(7110): 448-52.
25. Gil J., Peters G. Regulation of the INK4b-ARF-INK4a tumour suppressor locus: all for one or one for all. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2006; 7(9): 667-77.
26. Romagosa C., Simonetti S., Lopez-Vicente L. et al. p16(Ink4a) overexpression in cancer: a tumor suppressor gene associated with senescence and high-grade tumors. Oncogene 2011; 30(18): 2087-97.
27. Bracken A.P., Kleine-Kohlbrecher D., Dietrich N. et al. The Polycomb group proteins bind throughout the INK4A-ARF locus and are disassociated in senescent cells. Genes Dev. 2007; 21(5): 525-30.
28. Siddique H.R., Saleem M. Role of BMI1, a stem cell factor, in cancer recurrence and chemoresistance: preclinical and clinical evidences. Stem Cells 2012; 30(3): 372-8.
29. Ansieau S., Bastid J., Doreau A. et al. Induction of EMT by twist proteins as a collateral effect of tumor-promoting inactivation of premature senescence. Cancer Cell 2008; 14(1): 79-89.
30. Shiota M., Izumi H., Onitsuka T. et al. Twist and p53 reciprocally regulate target genes via direct interaction. Oncogene 2008; 27(42): 5543-53.
www.medprint.ru
183
Б.П. Копнин
31. Masutomi K, Possemato R., Wong J.M. et al. The telomerase reverse transcriptase regulates chromatin state and DNA damage responses. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2005; 102(23): 8222-7.
32. Park J.I., Venteicher A.S., Hong J.Y. et al. Telomerase modulates Wnt signalling by association with target gene chromatin. Nature 2009; 460(7251): 66-72.
33. Mukherjee S., Firpo E.J., Wang Y., Roberts J.M. Separation of telomerase functions by reverse genetics. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011; 108(50): 1363-71.
34. Silva J., Garcia J.M., Pena C. et al. Implication of polycomb members Bmi-1, Mel-18, and Hpc-2 in the regulation of p16INK4a, p14ARF, h-TERT, and c-Myc expression in primary breast carcinomas. Clin. Cancer Res. 2006;12(23): 6929-36.
35. Fadeel B., Orrenius S., Zhivotovsky B. Apoptosis in human disease: a new skin for the old ceremony? Biochem. Biophys. Res. Commun. 1999; 266(3): 699-717.
36. Green DR, Evan G.I. A matter of life and death. Cancer Cell 2002; 1(1): 19-30.
37. Cotter T.G. Apoptosis and cancer: the genesis of a research field. Nat. Rev. Cancer 2009; 9(7): 501-7.
38. Long J.S., Ryan K.M. New frontiers in promoting tumour cell death: targeting apoptosis, necroptosis and autophagy. Oncogene 2012 Feb 6. doi: 10.1038/onc.2012.7 [Epub ahead of print].
39. Galluzzi L., Vitale I., Abrams J.M. et al. Molecular definitions of cell death subroutines: recommendations of the Nomenclature Committee on Cell Death 2012. Cell Death Differ. 2012; 19(1): 107-20.
40. Johnstone R.W., Ruefli A.A., Lowe S.W. Apoptosis: a link between cancer genetics and chemotherapy. Cell 2002; 108(2): 153-64.
41. Ashkenazi A. Directing cancer cells to self-destruct with pro-apoptotic receptor agonists. Nat. Rev. Drug Discov. 2008; 7(12): 1001-12.
42. Llambi F., Green D.R. Apoptosis and oncogenesis: give and take in the BCL-2 family. Curr. Opin. Genet. Dev. 2011; 21(1): 12-20.
43. Ghavami S., Hashemi M., Ande S.R. et al. Apoptosis and cancer: mutations within caspase genes. J. Med. Genet. 2009; 46(8): 497-510.
44. Green D.R. Cancer: A wolf in wolf’s clothing. Nature 2010; 465(7297): 433-4.
45. Chen L., Park S.M., Tumanov A.V. et al. CD95 promotes tumour growth. Nature 2010; 465(7297): 492-6.
46. Sun N., Meng Q., Tian A. Expressions of the anti-apoptotic genes Bag-1 and Bcl-2 in colon cancer and their relationship. Am. J. Surg. 2010; 200(3): 341-5.
47. Huang Q., Li F., Liu X. et al. Caspase 3-mediated stimulation of tumor cell repopulation during cancer radiotherapy. Nat. Med. 2011; 17(7): 860-6.
48. Galluzzi L., Kepp O., Kroemer G. Caspase-3 and prostaglandins signal for tumor regrowth in cancer therapy. Oncogene 2011 Oct 3. doi: 10.1038/ onc.2011.459 [Epub ahead of print].
49. Zinkel S., Gross A, Yang E. BCL2 family in DNA damage and cell cycle control. Cell Death Differ. 2006; 13(8): 1351-9.
50. Wu W., Liu P., Li J. Necroptosis: An emerging form of programmed cell death. Crit. Rev. Oncol. Hematol. 2011 Sep 28 [Epub ahead of print].
51. Long J.S., Ryan K.M. New frontiers in promoting tumour cell death: targeting apoptosis, necroptosis and autophagy. Oncogene 2012 Feb 6. doi: 10.1038/onc.2012.7 [Epub ahead of print].
52. Levine B., Kroemer G. Autophagy in the pathogenesis of disease. Cell 2008; 132(1): 27-42.
53. Kroemer G., Mari o G., Levine B. Autophagy and the integrated stress response. Mol. Cell 2010; 40(2): 280-93.
54. Mathew R., White E.C.P. Autophagy in tumorigenesis and energy metabolism: friend by day, foe by night. Curr. Opin. Genet. Dev. 2011; 21(1): 113-9.
55. Watson A.S., Mortensen M., Simon A.K. Autophagy in the pathogenesis of myelodysplastic syndrome and acute myeloid leukemia. Cell Cycle 2011; 10(11): 1719-25.
56. Kang R., Zeh H.J., Lotze M.T., Tang D. The Beclin 1 network regulates autophagy and apoptosis. Cell Death Differ. 2011; 18(4): 571-80.
57. Morselli E., Galluzzi L., Kepp O. et al. Anti- and pro-tumor functions of autophagy. Biochim. Biophys. Acta 2009; 1793(9): 1524-32.
58. Васильев Ю.М. Социальное поведение нормальных клеток и антисоциальное поведение опухолевых клеток. Сорос образоват. журн. 1997; 5: 20-5.
59. Васильев Ю.М., Гельфанд И.М. Поисковые миграции клеток в нормальном развитии и в канцерогенезе. Биохимия 2006; 71(8): 1013-20.
60. Yamazaki D., Kurisu S., Takenawa T. Regulation of cancer cell motility through actin reorganization. Cancer Sci. 2005; 96(7): 379-86.
61. Seiki M. The cell surface: the stage for matrix metalloproteinase regulation of migration. Curr. Opin. Cell Biol. 2002; 14(5): 624-32.
62. Gialeli C., Theocharis A.D., Karamanos N.K. Roles of matrix metallopro-teinases in cancer progression and their pharmacological targeting. FEBS J. 2011; 278(1): 16-27.
63. Thiery J.P., Acloque H., Huang R.Y., Nieto M.A. Epithelial-mesenchymal transitions in development and disease. Cell 2009; 139(5): 871-90.
64. Yilmaz M., Christofori G. EMT, the cytoskeleton, and cancer cell invasion. Cancer Metastasis Rev. 2009; 28(1-2): 15-33.
65. Ayollo D.V., Zhitnyak I.Y., Vasiliev J.M., Gloushankova N.A. Rearrangements of the actin cytoskeleton and E-cadherin-based adherens junctions
caused by neoplasic transformation change cell-cell interactions. PLoS One 2009; 4(11): e8027.
66. Wicki A, Christofori G. The potential role of podoplanin in tumour invasion. Br. J. Cancer 2007; 96(1): 1-5.
67. Tenen D.G. Disruption of differentiation in human cancer: AML shows the way. Nat. Rev. Cancer 2003; 3(2): 89-101.
68. Rosenbauer F., Tenen D.G. Transcription factors in myeloid development: balancing differentiation with transformation. Nat. Rev. Immunol. 2007; 7(2): 105-17.
69. Rosmarin A.G., Yang Z., Resendes K.K. Transcriptional regulation in myelopoiesis: Hematopoietic fate choice, myeloid differentiation, and leukemo-genesis. Exp. Hematol. 2005; 33(2): 131-43.
70. Shima Y, Kitabayashi I. Deregulated transcription factors in leukemia. Int. J. Hematol. 2011; 94(2): 134-41.
71. Scholl C., Gilliland D.G., Frohling S. Deregulation of signaling pathways in acute myeloid leukemia. Semin. Oncol. 2008; 35(4): 336-45.
72. Muller A.M., Duque J., Shizuru J.A., Lubbert M. Complementing mutations in core binding factor leukemias: from mouse models to clinical applications. Oncogene 2008; 27(44): 5759-73.
73. Pabst T., Mueller B.U., Harakawa N. et al. AML1-ETO downregulates the granulocytic differentiation factor C/EBPalpha in t(8;21) myeloid leukemia. Nat. Med. 2001; 7(4): 444-51.
74. Pabst T., Mueller B.U. Transcriptional dysregulation during myeloid transformation in AML. Oncogene 2007; 26(47): 6829-37.
75. Lam K., ZhangD.E. RUNX1 and RUNX1-ETO: roles in hematopoiesis and leukemogenesis. Front Biosci. 2012; 17: 1120-39.
76. Koschmieder S., Rosenbauer F., Steidl U. et al. Role of transcription factors C/EBPalpha and PU.1 in normal hematopoiesis and leukemia. Int. J. Hematol. 2005; 81(5): 368-77.
77. Paz-Priel I., Friedman A. C/EBPa dysregulation in AML and ALL. Crit. Rev. Oncog. 2011; 16(1-2): 93-102.
78. Reiter A, Lengfelder E., Grimwade D. Pathogenesis, diagnosis and monitoring of residual disease in acute promyelocytic leukaemia. Acta Haematol. 2004; 112(1-2): 55-67.
79. Mikesch J.H., GronemeyerH., So C.W. Discovery of novel transcriptional and epigenetic targets in APL by global ChIP analyses: Emerging opportunity and challenge. Cancer Cell 2010; 17(2): 112-4.
80. Lallemand-Breitenbach V, Zhu J., Chen Z., de The H. Curing APL through PML/RARA degradation by As2O3. Trends Mol. Med. 2012; 18(1): 36-42.
81. de The H., Chen Z. Acute promyelocytic leukaemia: novel insights into the mechanisms of cure. Nat. Rev. Cancer 2010; 10(11): 775-83.
82. Ablain J., de The H. Revisiting the differentiation paradigm in acute promyelocytic leukemia. Blood 2011; 117(22): 5795-802.
83. Guidez F., Parks S., Wong H. et al. RARalpha-PLZF overcomes PLZF-me-diated repression of CRABPI, contributing to retinoid resistance in t(11;17) acute promyelocytic leukemia. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2007; 104(47): 18694-9.
84. Jeanne M., Lallemand-Breitenbach V., Ferhi O. et al. PML/RARA oxidation and arsenic binding initiate the antileukemia response of As2O3. Cancer Cell 2010; 18(1): 88-98.
85. Scandura J.M., Boccuni P., Cammenga J., Nimer S.D. Transcription factor fusions in acute leukemia: variations on a theme. Oncogene 2002; 21(21): 3422-44.
86. Steffen B., Muller-Tidow C., Schwable J. et al. The molecular pathogenesis of acute myeloid leukemia. Crit. Rev. Oncol. Hematol. 2005; 56(2): 195-221.
87. Eguchi M., Eguchi-Ishimae M., Greaves M. Molecular pathogenesis of MLL-associated leukemias. Int. J. Hematol. 2005; 82(1): 9-20.
88. Bach C., Slany R.K. Molecular pathology of mixed-lineage leukemia. Fut. Oncol. 2009; 5(8): 1271-81.
89. Argiropoulos B., Humphries R.K. Hox genes in hematopoiesis and leuke-mogenesis. Oncogene 2007; 26(47): 6766-76.
90. Eklund E. The role of Hox proteins in leukemogenesis: insights into key regulatory events in hematopoiesis. Crit. Rev. Oncog. 2011; 16(1-2): 65-76.
91. Folkman J. Tumor angiogenesis. Adv. Cancer Res. 1985; 43: 175-203.
92. Folkman J. Angiogenesis. Annu Rev. Med. 2006; 57: 1-18.
93. RuoslahtiE. Specialization of tumour vasculature. Nat. Rev. Cancer 2002; 2(2): 83-9.
94. Pouyssegur J., Dayan F., Mazure N.M. Hypoxia signalling in cancer and approaches to enforce tumour regression. Nature 2006; 441(7092): 437-43.
95. Auguste P., Lemiere S., Larrieu-Lahargue F., Bikfalvi A. Molecular mechanisms of tumor vascularization. Crit. Rev. Oncol. Hematol. 2005; 54(1): 53-61.
96. Paulis Y.W., Soetekouw P.M., Verheul H.M. et al. Signalling pathways in vasculogenic mimicry. Biochim. Biophys. Acta 2010; 1806(1): 18-28.
97. De Wever O., Demetter P., Mareel M., Bracke M. Stromal myofibroblasts are drivers of invasive cancer growth. Int. J. Cancer 2008; 123(10): 2229-38.
98. KalluriR.,ZeisbergM. Fibroblasts in cancer. Nat. Rev. Cancer 2006; 6(5): 392-401.
99. Рыбко В.А., Копнин Б.П., Хромова Н.В., Зорин ВЛ., Копнин П.Б. Роль изменений активности белков Notch в онкогенезе: множественные механизмы и возможности прикладного использования. Клин. онкогематол. 2011; 4(2): 103-10.
100. de Visser K.E., Eichten A, Coussens L.M. Paradoxical roles of the immune system during cancer development. Nat. Rev. Cancer 2006; 6(1): 24-37.
184
Клиническая онкогематология
Рак и лейкозы
101. Condeelis J., Pollard J.W. Macrophages: obligate partners for tumor cell migration, invasion, and metastasis. Cell 2006; 124(2): 263-6.
102. Grivennikov S.I., Greten F.R., Karin M. Immunity, inflammation, and cancer. Cell 2010; 140(6): 883-99.
103. Mehlen P., PuisieuxA. Metastasis: a question of life or death. Nat. Rev. Cancer 2006; 6(6): 449-58.
104. Gupta G.P., Massague J. Cancer metastasis: building a framework. Cell 2006; 127: 679-95.
105. Steeg P.S. Tumor metastasis: mechanistic insights and clinical challenges. Nat. Med. 2006, 12(8): 895-904.
106. Nguyen D.X., Bos P.D., Massague J. Metastasis: from dissemination to organ-specific colonization. Nat. Rev. Cancer 2009; 9(4): 274-84.
107. Valastyan S., Weinberg R.A. Tumor metastasis: molecular insights and evolving paradigms. Cell 2011; 147(2): 275-92.
108. Geiger T.R., Peeper D.S. Metastasis mechanisms. Biochim. Biophys. Acta 2009; 1796(2): 293-308.
109. Kaplan R.N., Rafii S., Lyden D. Preparing the “soil”: the premetastatic niche. Cancer Res. 2006; 66(23): 11089-93.
110. Wels J., Kaplan R.N., Rafii S., Lyden D. Migratory neighbors and distant invaders: tumor-associated niche cells. Genes Dev. 2008; 22(5): 559-74.
111. Peinado H., Lavotshkin S., Lyden D. The secreted factors responsible for pre-metastatic niche formation: old sayings and new thoughts. Semin. Cancer Biol. 2011; 21(2): 139-46.
112. Erler J.T., Bennewith K.L., Cox T.R. et al. Hypoxia-induced lysyl oxidase is a critical mediator of bone marrow cell recruitment to form the premetastatic niche. Cancer Cell 2009; 15(1): 35-44.
113. Kaplan R.N., Riba R.D., Zacharoulis S. et al. VEGFR1-positive haematopoietic bone marrow progenitors initiate the pre-metastatic niche. Nature 2005; 438(7069): 820-7.
114. Lengauer C., Kinzler K.W., Vogelstein B. Genetic instabilities in human cancers. Nature 1998; 396(6712): 643-9.
115. Sieber O.M., Heinimann K., Tomlinson I.P. Genomic instability — the engine of tumorigenesis? Nat. Rev. Cancer 2003; 3(9): 701-8.
116. Vogelstein B., KinzlerK.W. Cancer genes and the pathways they control. Nat. Med. 2004; 10(8): 789-99.
117. Копнин Б.П. Нестабильность генома и онкогенез. Мол. биол. 2007; 41(2): 369-80.
118. Parmigiani G., Boca S., Lin J. et al. Design and analysis issues in genome-wide somatic mutation studies of cancer. Genomics 2009; 93(1): 17-21.
119. Curtis C., Shah S.P., Chin S.F. et al. The genomic and transcriptomic architecture of 2,000 breast tumours reveals novel subgroups. Nature 2012 Apr 18. doi: 10.1038/nature10983 [Epub ahead of print].
120. Киселева Н.П., Киселев ФЛ. Деметилирование ДНК и канцерогенез. Биохимия 2005; 70(7): 900-12.
121. Toyota M., Issa J.-P. Epigenetic changes in solid and hematopoietic tumors. Semin. Oncol. 2005; 32(5): 521-30.
122. Toyota M., Suzuki H. Epigenetic drivers of genetic alterations. Adv. Genet. 2010; 70: 309-23.
123. Sandoval J., Esteller M. Cancer epigenomics: beyond genomics. Curr. Opin. Genet. Dev. 2012; 22(1): 50-5.
124. Murphy K.M., Travers P., Walport M. Janeway’s Immunobiology. New York: Garland Science Textbooks, 2007.
125. Schreiber R.D., Old L.J., Smyth MJ. Cancer immunoediting: integrating immunity’s roles in cancer suppression and promotion. Science 2011; 331(6024): 1565-70.
126. ChowM.T., Moller A, Smyth M.J. Inflammation and immune surveillance in cancer. Semin. Cancer Biol. 2012; 22(1): 23-32.
127. Trujillo A, McGee C., Cogle C.R. Angiogenesis in acute myeloid leukemia and opportunities for novel therapies. J. Oncol. 2012; 2012: 128608.
128. Fiedler W., Graeven U., Ergun S. et al. Vascular endothelial growth factor, a possible paracrine growth factor in human acute myeloid leukemia. Blood 1997; 89(6): 1870-5.
www.medprint.ru
185
