CC BY
377
ф
ОКТЯБРЬ - ДЕКАБРЬ 2010
КЛИНИЧЕСКАЯ
ОНКОгематология
СЕМИНАР ПО ОНКОЛОГИИ
ТОМ 3
НОМЕР 4
Ф
Злокачественная опухоль как биологический феномен
А.В. Лихтенштейн
____________________РЕФЕРАТ
Существует две точки зрения на природу злокачественной опухоли. Общепринятый взгляд состоит в том, что она является следствием несовершенства многоклеточного организма (M. Greaves, 2007). Суть альтернативной точки зрения заключена в вопросе: «Рак убивает индивида и спасает вид?» (S.S. Sommer, 1994). Свидетельства, суммированные в обзоре, позволяют утвердительно ответить на этот вопрос. В итоге канцерогенез предстает как эволюционно консервативный биологический феномен (программируемая гибель организма), назначение которого состоит в защите генофонда популяции. Эта задача реализуется посредством специфической киллерной функции злокачественной опухолевой клетки, выяснение механизма которой может способствовать появлению принципиально новых методов лечения.
Ключевые слова
рак, злокачественная опухоль, канцерогенез, эволюция, программируемая гибель организма.
Carcinogenesis: New view
A.V. Lichtenstein SUMMARY
There exist two paradigms about the nature of cancer.
The generally accepted one suggests that cancer is a by-product of design limitations of a multi-cellular organism (M. Greaves, 2007). The essence of the second resides in the question «Does cancer kill the individual and save the species?» (S.S. Sommer, 1994). Recent data on mechanisms of carcinogenesis summarized in this review support the latter point of view, namely that carcinogenesis is an evolutionary conserved phenomenon — a programmed death of an organism. It serves to preserve integrity of species gene pool and to mediate its evolutionary adjustment. Cancer fulfills this important task by means of specific killer function, understanding mechanism of which may suggest new therapeutic strategy.
Keywords:
cancer, carcinogenesis, evolution, programmed death of an organism.
N.N. Blokhin Cancer Research Center RAMS, Moscow Контакты: alicht@online.ru Принято в печать: 08 ноября 2010 г.
ВВЕДЕНИЕ
В развитии науки есть периоды революционной смены парадигм — основополагающих идей [1]. Сегодня, возможно, именно это и происходит в наших представлениях о том, что такое злокачественная опухоль. Как это ни странно, но наряду с громадным интересом в научном сообществе к механизмам канцерогенеза практически отсутствует интерес к одному из главных вопросов: «Что такое злокачественная опухоль? Какова природа этого феномена?». Лишь в единичных работах этот вопрос становился объектом обсуждения.
Выражением общепринятой точки зрения служит статья M. Greaves, которая рассматривает рак как следствие несовершенства многоклеточного организма, свидетельство несостоятельности его адаптационных механизмов (failure of adaptation). Дело в том, что дарвиновская эволюция «не предвидит и не планирует будущее», она вынуждена оперировать лишь имеющимися в данный момент
у нее «под рукой» средствами, что делает неизбежными компромиссы и ограничения [2]. Злокачественные опухоли, тем самым, ставятся в один ряд с другими болезнями старческого возраста. Это мнение, не имеющее по сути серьезных оснований, тем не менее утвердилось как нечто само собой разумеющееся.
Уподобление рака другим болезням кажется сомнительным, поскольку игнорирует одно их кардинальное различие. В основе «обычной» болезни старческого возраста — снижение функции соответствующего органа (независимо от вызвавших его причин). Так, сердечно-сосудистые заболевания возникают из-за снижения сократительной функции сердца и/или проводящей способности сосудистой сети, диабет — из-за недостаточной продукции инсулина, болезнь Альцгеймера — из-за нарушения проводимости нервных импульсов и т. д.
Иное дело злокачественная опухоль — феномен, заключающийся в возникновении ранее не существовавшей структуры (опухоли), который
РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН, Москва
380
ONCO_GEM_4_2010.indd Sec3:380
Ф
24.02.2011
Ф
16:37:28
ф
Злокачественная опухоль как биологический феномен
Ф
реализует ранее не существовавшую функцию (гибель организма) и оказывает мощное и разностороннее воздействие на организм. Речь, таким образом, идет не о снижении «старой» функции (loss of function), как в «обычных» болезнях, а напротив, о появлении «новой» функции (gain of function). Этот сложный феномен не мог возникнуть сразу в готовом виде и формировался, очевидно, в ходе длительной эволюции (понятно также, что его обретение должно было приносить виду некие преимущества, без чего было бы невозможно его сохранение в череде поколений). В отличие от «обычных» болезней пожилых, природа которых ясна, даже если отсутствуют сведения о конкретных молекулярных механизмах, природа злокачественных опухолей остается загадкой. Несмотря на полтора века упорных усилий, нет достаточно ясного понимания, что это за феномен, в большинстве случаев нет эффективной защиты от него и средств борьбы с ним.
Неудовлетворенность старыми объяснениями породила ряд новых [3—5]. Новая парадигма наиболее четко выражена в статье S. Sommer [6], в самом названии которой «Does cancer kill the individual and save the species?» содержатся в неявной форме основные ее идеи: 1) рак выполняет определенную функцию и, следовательно, это не побочный, а прямой результат эволюции; 2) роль рака двойственна: будучи губительным для особи, он необходим виду; 3) рак — феномен альтруистический, поскольку спасение вида сопряжено с самоуничтожением особи. Напрашивается вывод: способность раковой (опухолевой) клетки убивать особь (ее так называемая киллерная функция [7]) — ключевое свойство, определившее появление данного феномена.
Новое понимание феномена злокачественной опухоли выделяет онкологию из ряда медицинских дисциплин. Их цель — борьба с ошибками природы и восстановление нормы (именно этим занят врач, когда устраняет дефект сердечного клапана, вставляет искусственные зубы или назначает гипотензивные препараты). Напротив, онкология — возможно, единственная медицинская дисциплина, которая ведет борьбу не с отклонениями от нормы и не с ошибками природы, а с природой как таковой (поскольку борется с естественным биологическим феноменом). В этом отношении онкология близка геронтологии, которая также борется с природой (с естественным феноменом старения). Возможно, именно поэтому борьба в обоих случаях так трудна.
В данной статье различные аспекты канцерогенеза рассматриваются с единой точки зрения, согласно которой злокачественная опухоль считается естественным эволюционно консервативным феноменом (программируемой гибелью организма). Его назначение — сохранение целостности генофонда популяции (имеется в виду его защита от распространения мутантных форм некоторых важнейших генов). Вначале рассматриваются вопросы происхождения злокачественной опухоли: закономерность ее возникновения, эволюционный консерватизм, парадокс Пето (см. разд. «Эволюционная роль злокачественной опухоли»). В разд. «Злокачественная опухоль как программируемая гибель организма» обосновывается представление о злокачественной опухоли как программируемой гибели, охватывающей весь организм (где опухоль и организм — не антагонисты, а партнеры) и развивающейся по предопределенным путям. Эта программа характеризуется закономерной сменой стадий и согласованностью множества событий, происходящих на разных уровнях (молекулярном, клеточном, тканевом). Киллерная функция (способность убивать) опухолевой
www.medprint.ru
клетки — ее неизменный атрибут независимо от происхождения, типа и локализации. Она необъяснима с точки зрения общепринятых представлений, но имеет естественное объяснение в рамках новой парадигмы. В разд. «Генетическая и эпигенетическая составляющие канцерогенеза» рассматриваются молекулярные (генетические и эпигенетические) механизмы, обеспечивающие реализацию этой самоубийственной программы.
ЭВОЛЮЦИОННАЯ РОЛЬ ЗЛОКАЧЕСТВЕННОЙ ОПУХОЛИ
Эволюционный консерватизм биологического феномена — одно из наиболее весомых свидетельств его значимости и «полезности»: природа тем крепче удерживает свои обретения, чем выше их ценность. Эволюционный консерватизм злокачественных опухолей поразителен: опухоли находят не только у множества ныне живущих видов животных (начиная с моллюсков и кончая млекопитающими), но и в ископаемых останках динозавров юрского периода [2, 5]. Это обстоятельство само по себе указывает на эволюционную востребованность данного феномена.
Парадокс Пето и трансформационная резистентность клетки
Способность злокачественных опухолей поражать разные виды животных — явление парадоксальное. Дело в том, что канцерогенез неразрывно связан с клеточной пролиферацией: именно благодаря ей возможно накопление мутаций в клеточном геноме (см. ниже). Величина ц (частота мутаций в расчете на 1 ген и 1 клеточное деление) варьирует в широких пределах [8], но само ее существование есть свидетельство неразрывной связи между пролиферацией и мутагенезом (и, следовательно, канцерогенезом): при достаточно интенсивной пролиферации появление полностью трансформированной (т. е. раковой) клетки — вопрос времени.
Из сказанного следует, что вероятность возникновения злокачественной опухоли повышается по мере увеличения продолжительности жизни животного и его массы (растет число пролиферирующих клеток и, соответственно, вероятность мутаций). Следуя этой логике, можно предположить, что при той же, что и у человека, трансформационной резистентности клеток (т. е. их способности противостоять раковой трансформации) голубые киты (масса более 100 т) должны болеть поголовно и исчезнуть как вид, тогда как мыши (масса около 20 г) не должны болеть раком вовсе. В реальной жизни, однако, ничего подобного не происходит: раку подвержены все виды (и киты, и мыши, и человек), но ни один не вымер.
Объяснить этот так называемый парадокс Пето [9] можно, только приняв неравенство трансформационной резистентности клеток соответствующих видов (у китов она должна быть много выше, чем у мышей). Одной из наиболее важных детерминант трансформационной резистентности служит число стадий трансформации: чем больше стадий трансформации, тем в большей степени при прочих равных условиях организм защищен от злокачественных опухолей [10]. Действительно, фибробласты человека трансформировать труднее, чем фибробласты мыши, именно из-за большего в первом случае числа необходимых для этого мутаций [11]. Таким образом, парадокс Пето (более или менее одинаковая подверженность раку животных, разительно различающихся массой и продолжительностью жизни) есть свидетельство видовой адаптации трансформационной резистентности клеток, способной, как мы видим, варьировать в широких преде-
381
ONCO_GEM_4_2010.indd Sec3:381
Ф
24.02.2011
Ф
16:37:28
ф
А.В. Лихтенштейн
Ф
лах. Сама лабильность этого показателя позволяет предположить, что в случае неблагоприятного воздействия злокачественной опухоли на жизнеспособность вида некоторого увеличения трансформационной резистентности было бы вполне достаточно для «вытеснения» злокачественной опухоли за пределы видовой продолжительности жизни. Действительно, у голого землекопа (naked mole-rat), не болеющего раком грызуна, это экстраординарное свойство объясняется очень небольшой модификацией регуляторной сети: в регуляции контактного торможения клеточного деления у него участвуют два гена-супрессора (p16 и p27), тогда как у мыши и человека всего лишь один — p27 [12]. Неизвестно, какие причины обусловили данную модификацию, но это исключение из общего правила свидетельствует о том, что злокачественные опухоли было бы легко устранить, если бы они не давали популяции неких преимуществ или, тем более, оказывали бы негативное воздействие на жизнеспособность вида.
Раковой трансформации подвержены не только разные виды животных, но и разные ткани одного животного. Они тоже сильно различаются массой и пролиферативной активностью и, соответственно, своей трансформационной резистентностью: для возникновения опухоли в разных тканях человека требуется неодинаковое число мутаций [13]. Так, для трансформации иммортализованных фибробластов человека необходима активация меньшего числа сигнальных путей (Raf и Ral-GEFs), чем для трансформации его эпителиальных клеток (Raf, PI3K и Ral-GEFs) [14]. Тот факт, что трансформационная резистентность клеток имеет не только видовую, но и тканевую специфичность, свидетельствует о том, что в ее формировании участвуют как генетические, так и эпигенетические механизмы.
Злокачественная опухоль: случайность или закономерность?
Вероятность возникновения опухоли у конкретной особи определяется интенсивностью мутагенеза, которая, в свою очередь, определяется балансом двух противоборствующих сил: мутагенеза и антимутагенеза.
Факторы мутагенеза по своему происхождению подразделяются на два типа: экзогенные и эндогенные. К первым относятся повреждающие факторы внешней среды: химические канцерогены, ультрафиолетовое излучение, ионизирующая радиация, вирусная и бактериальная инфекция. Эта внешняя составляющая мутагенеза поддается определенной коррекции и поэтому служит важным объектом профилактических мероприятий. Внутренняя составляющая мутагенеза, возможности влияния на которую сегодня крайне малы, обусловлена фундаментальными процессами жизнедеятельности: клеточное деление сопряжено с неизбежными ошибками репликации; метаболические процессы и дыхание — с накоплением агрессивных активных форм кислорода; укорочение теломер при клеточном делении — с хромосомными аберрациями; спонтанные процессы депуринизации ДНК и дезаминирования метилцитозина — с повреждением ДНК; фагоцитоз апоптотических телец — с крупномасштабной естественной трансфекцией.
Мутагенезу противостоят защитные механизмы: системы репарации ДНК и апоптоз. Они способны существенно снизить интенсивность мутагенеза, но не способны устранить его полностью. Поскольку накопление мутаций в клеточном геноме идет непрерывно, жизнедеятельности организма сопутствует параллельный процесс его «вползания в канцерогенез» [15]. Баланс противоборствующих сил мутагенеза и антимутагенеза у
382
большинства людей складывается благоприятно, благодаря чему «вползание в канцерогенез» у них настолько медленное, что не успевает завершиться формированием опухоли на протяжении жизни особи (как утверждает известное выражение, «не каждый доживает до своего рака»). Однако примерно у 20 % человеческой популяции этот баланс складывается неблагоприятно, в силу чего «вползание в канцерогенез» ускорено настолько, что злокачественная опухоль настигает особь еще при ее жизни: в зависимости от степени ускорения — в пожилом или даже молодом возрасте (в последнем случае чаще всего имеют место наследственные генетические дефекты).
Таким образом, доминирующее представление о случайности злокачественной опухоли, основанное на том, что, во-первых, болеет ею меньшинство и, во-вторых, вызывается она случайными событиями (мутациями), требует определенной коррекции: злокачественная опухоль, по всей видимости, закономерна, но не неизбежна. То же самое можно сказать о старости: она тоже закономерна и тоже не неизбежна (умереть можно и молодым).
Полностью трансформированная клетка возникает после накопления в ней нескольких мутаций, затрагивающих ряд ключевых генов (онкогенов и генов-супрессоров). Число мутаций, движущих процесс (driver mutations), варьирует в зависимости от типа клетки от 4 до 15 [13, 16]. Мутации, однако, редки, и накопление столь большого их числа в одной клетке крайне маловероятно. Если накопление, тем не менее, происходит, то только потому, что с каждой индуцирующей возникновение злокачественной опухоли мутацией клетка получает селективное преимущество и формирует клон. То, что маловероятно для одной клетки, вполне возможно для клона, и чем он больше, тем выше вероятность появления следующей мутации в одной из дочерних клеток. Затем процесс повторяется. Клеточная трансформация, таким образом, в соответствии с теорией многостадийного канцерогенеза [17] есть дарвиновский процесс последовательных циклов мутации-селекции.
Динамику накопления мутантных клеток в популяции символизирует «мутационная пирамида», в основании которой клетки с минимальным числом мутаций, а у вершины — с наибольшим [7]. По мере прогрессирования мутагенеза (и роста «мутационной пирамиды» вширь и вверх) трансформационная резистентность клеток постепенно снижается. Ее полное истощение у клетки, находящейся на вершине пирамиды (т. е. полностью трансформированной), означает переход канцерогенеза из скрытой фазы (когда формируется «подполье» опухоли, состоящее из массы предраковых, т. е. частично трансформированных, клеток) в открытую клиническую фазу (когда одна полностью трансформированная клетка формирует опухолевый очаг) [18].
Обязательное присутствие у каждой опухоли своего «подполья», которое следует из общих рассуждений, подтверждается экспериментальными свидетельствами, а именно обнаружением «полей канцеризации» (field cancerization), окружающих опухолевый очаг и состоящих из мутантных (частично трансформированных) клеток [19]. Невозможность, пользуясь рутинными методами анализа, определить границы «полей канцеризации» и полностью удалить их во время хирургической операции является, по-видимому, основной причиной рецидивов опухоли.
Мутагенез затрагивает все клетки организма, а следовательно, в каждой ткани растет своя «мутационная пирамида». Их рост можно уподобить спринтерскому бегу по параллельным дорожкам: бегут все, но кто первым достигнет финиша (в данном случае, кто первым сформирует опухоль), определяется множеством случайных
Клиническая онкогематология
ONCO_GEM_4_2010.indd Sec3:382
Ф
24.02.2011
Ф
16:37:28
ф
Злокачественная опухоль как биологический феномен
Ф
обстоятельств. Если скорость лидера в силу каких-то причин снижается, на его место становится другой. Это обстоятельство объясняет так называемый эффект сообщающихся сосудов (термин российского онколога Ю.И. Лорие): снижение заболеваемости какой-то формой рака часто не приводит к снижению общей заболеваемости, поскольку образовавшуюся нишу заполняет другая форма (так, резкое снижение частоты рака желудка у японцев, переселившихся в США, компенсируется соответствующим увеличением частоты рака легких).
Таким образом, если локализация опухоли во многом случайна, то появление ее закономерно (в силу постоянно идущего и прогрессирующего мутагенеза). Тот факт, что не каждая особь сталкивается на протяжении жизни с онкологическим заболеванием, объясняется, по-видимому, опережающей рак смертностью от других причин.
Злокачественная опухоль как страж генофонда
Выдвинутая недавно концепция феноптоза (программируемой гибели организма) постулирует существование в биологии так называемого принципа самурая: «Лучше умереть, чем ошибиться». В сложных биологических системах существует, как предполагают авторы, встроенная программа саморазрушения. Она дремлет до поры и вступает в действие, когда данная система начинает представлять опасность для другой, стоящей выше в биологической иерархии [20, 21].
Самое фундаментальное проявление этого альтруистического принципа — апоптоз, устраняющий индивидуальную клетку, когда она начинает представлять угрозу для сообщества (многоклеточного организма). По сигналу извне клетка взрослой особи «совершает суицид» ради поддержания гомеостаза и обновления ткани. Сигнал, запускающий самоубийственную программу, может возникать и внутри клетки (при повреждении ДНК).
Если злокачественная опухоль, как можно предположить, есть частный случай феноптоза, в пользу чего свидетельствует его эволюционный консерватизм, то возникает вопрос: какое именно преимущество он дает вышестоящей иерархической системе — виду? Вероятно, то же, что дает апоптоз многоклеточному сообществу, а именно устранение опасного индивида.
Действительно, наследственные раковые синдромы (а именно в них проявляется эволюционная роль этого феномена) поражают особей репродуктивного возраста, причем возникающие опухоли нередко множественны, что не оставляет особи шансов на выживание. Тем самым из генофонда популяции устраняются герминальные мутации ряда функционально важных генов, которые в противном случае имели бы высокую вероятность распространения [7, 22]. «Раковые» гены принадлежат к числу жизненно необходимых (essential genes), и их мутантные формы более вредоносны, чем каких-либо других генов [23]. Видимо, по этой причине высокопенетрантные аллели этих генов буквально «выкорчевываются» из популяции и присутствуют в ней лишь на фоновом уровне
[24]. Это обстоятельство доказывает «санитарную» функцию злокачественной опухоли. Компьютерные модели канцерогенеза, в свою очередь, свидетельствуют о том, что дополнительная защита от злокачественных опухолей значительно увеличивала бы предрасположенность популяции в целом к другим формам заболеваний [10].
Тот факт, что злокачественные опухоли преимущественно поражают особей пожилого возраста (около 95 % общей заболеваемости), нередко рассматривают как свидетельство их эволюционной нейтральности. Эта
www.medprint.ru
трактовка сомнительна. Функционально важная программа, действующая в репродуктивном (молодом) возрасте, будет, скорее всего, активна и в старости (даже если она теперь бесполезна или, более того, вредна). Дело в том, что эволюционные механизмы, которые могли бы исправить ситуацию, в этом (пострепродуктивном) периоде жизни неэффективны (теория антагонистической плейотропии)
[25]. Таким образом, высокую частоту возникновения злокачественных опухолей в пожилом возрасте можно рассматривать как следствие активности программы, предназначенной для устранения молодых носителей мутантных генов (их число относительно невелико, но они потенциально весьма опасны).
Злокачественная опухоль, возможно, выполняет и другую важную функцию — поддержание определенного уровня мутагенеза в герминальных клетках. Слишком слабый мутагенез не обеспечивает вариабельности, необходимой для эволюции вида, а слишком высокий — чреват массой неблагоприятных последствий, поскольку на одну полезную мутацию приходится множество вредоносных. Злокачественные опухоли, возможно, ограничивают верхний уровень мутагенеза и тем самым обеспечивают его оптимальную интенсивность [6].
И наконец, злокачественная опухоль, возможно, осуществляет важную функцию «контроля качества» в периоды быстрых эволюционных изменений вида, особенно связанных с формированием большей, чем прежде, массы тела или продолжительности жизни, т. е. когда геном еще недостаточно адаптирован к новым условиям (такая ситуация возникает, например, при искусственном выведении новых пород животных, в частности крупных пород собак, у которых частота рака действительно чрезвычайно высока) [3, 5].
ЗЛОКАЧЕСТВЕННАЯ ОПУХОЛЬ КАК ПРОГРАММИРУЕМАЯ ГИБЕЛЬ ОРГАНИЗМА
Несмотря на многие вариации онкологического процесса, смена его стадий так закономерна (вначале многостадийный канцерогенез, затем опухолевая прогрессия), а общая канва событий всегда одна и та же, что уже в момент постановки диагноза можно предвидеть, опустив детали, все последующее: нарастающую агрессию опухоли, неэффективность защитных механизмов, истощение жизненных сил, метастазирование, летальный исход. На каком бы уровне (клиническом, тканевом, клеточном, молекулярном) ни рассматривать феномен злокачественной опухоли, везде и прежде всего обращает на себя внимание запрограммированность происходящих событий, их четкая координация и генерализованный характер (вовлеченность всех тканей организма).
Злокачественная опухоль: порождение изолированной клетки или организма?
Нет сомнений в том, что начало опухоли дает одна трансформированная клетка: моноклональное проис-
хождение опухоли было и остается одним из основополагающих положений онкологии. В модельной системе с использованием метода генетической реконструкции клеточной «генеалогии» был подтвержден факт возникновения опухоли из одной клетки — основательницы клона [26]. Означает ли это, что вся вина за болезнь лежит именно на ней? Или, иными словами, что трансформация — клеточно-автономный процесс? По всей видимости, реальность намного сложнее.
В недавних исследованиях было неожиданно установлено, что трансформация эпителиальной клетки, дающей
383
ONCO_GEM_4_2010.indd Sec3:383
Ф
24.02.2011
Ф
16:37:28
ф
А.В. Лихтенштейн
Ф
начало опухоли, — явление вторичное, а первичные индуцирующие канцерогенез изменения возникают в ее окружении [27]. В опытах тканевой рекомбинации эпителиальные клетки молочной железы мыши были выделены из жировой «подушки». Это позволило подвергнуть изолированному воздействию канцерогеном jV-нитрозометилмочевиной (NMU) как непосредственно их, так и остальной организм. Затем составные части воссоединяли и спустя некоторое время оценивали результаты опыта. Прямое воздействие канцерогеном на эпителиальные клетки само по себе не приводило к возникновению опухолей, но они регулярно возникали (около 70 % случаев) при воздействии NMU на остальной организм. Этот факт, по-видимому, свидетельствует о том, что первичные изменения, возникающие в строме под воздействием канцерогена, индуцируют вторичную трансформацию эпителиальных клеток или, иными словами, что в возникновении злокачественной опухоли виновна не только сама трансформированная клетка, но и то окружение, которое толкает ее на этот путь.
На протяжении длительного процесса трансформации клетка находится в окружении нормальных соседей и испытывает на себе их влияние. Так, со времен Вирхова известна связь рака с хроническим воспалением: оно не только всегда сопровождает опухолевый рост, но и очень часто предшествует ему [28, 29]. Клетки воспаления се-кретируют цитокины и хемокины, которые, связываясь с рецепторами раковых клеток, усиливают пролиферацию, миграцию и инвазию последних.
Существуют свидетельства того, что раковоассоциированные фибробласты, отличающиеся фенотипически от нормальных, обладают выраженной способностью стимулировать канцерогенез [30, 31]. Нарушение в них трансформирующего фактора роста Р сигнального пути приводило у мышей к интраэпителиальной неоплазии в простате и инвазивному чешуйчатоклеточному раку кардиального отдела желудка [30]. Побуждать к канцерогенезу своих нормальных соседей могут также стареющие клетки (senescent cells). Это состояние возникает у клеток вследствие генотоксического стресса или исчерпания их пролиферативного потенциала. Стареющие клетки, как оказалось, секретируют множество факторов, индуцирующих посредством паракринной регуляции воспалительную реакцию и злокачественный рост [32, 33]. И наконец, в тканях организма могут возникать условия, провоцирующие опухолевый рост тем, что благоприятствуют преимущественному выживанию мутантных клеток с измененным метаболизмом. Так, клетки рака толстой кишки с мутациями онкогена K-RAS, находящиеся в среде с низким содержанием глюкозы, опережают в росте своих нормальных соседей благодаря усиленному транспорту глюкозы и гликолизу (у них повышена экспрессия GLUT1, glucose transporter-1) [34].
Возможности опухолевого окружения не исчерпываются проканцерогенными влияниями. Оно способно, в частности, индуцировать реверсию опухолевого фенотипа (что трудно представить, учитывая необратимость мутационных событий). Ранние опыты B. Mintz и K. Illmensee, проведенные на мышах и впоследствии неоднократно подтвержденные, показали способность эмбрионального окружения «перевоспитать» клетки тератокарциномы, которые в этих условиях давали начало нормальным тканям [35]. Совсем недавно была показана возможность реверсии метастатического фенотипа клеток меланомы, для чего оказалось необходимым подавить экспрессию регулятора эмбрионального развития Nodal [36]. Иденти-
384
фицированы, кроме того, некоторые сигнальные пути (с участием SIAH1, presenilin 1, TSAP6, TCTP), активация которых в клетках опухоли позволяет обойти генетические дефекты и вернуть клетки на путь нормального развития. При этом происходит эпигенетическое перепрограммирование генома [37].
Внутреннее устройство клетки и организма предстает в виде сложной иерархии густо переплетенных молекулярных сетей с обилием петель прямой и обратной связи. Опухоль настолько прочно интегрирована в эти сети [38—43], что изолировать ее и рассматривать вне связи с окружением так же невозможно, как и в случае любой нормальной ткани. Констатация структурно-функционального единства опухоли и ее окружения, существования между ними кооперации и, более того, уподобление опухоли нормальному органу — важное достижение современной онкологии [38]. Действительно, опухоль вполне соответствует формальному определению органа как анатомически дискретного комплекса тканей, интегрированных в единое целое для выполнения специфической функции [38], и имеет соответствующие атрибуты: стволовые (раковые стволовые) клетки [44], иерархическую структуру, имитирующую нередко нормальное тканевое строение [45], клеточную специализацию [46], структурно-функциональное единство с микроокружением [39], многообразные межорганные связи [47] и постоянную функцию — самоуничтожение организма [48].
Если прежде взаимоотношения опухоли и организма воспринимались как антагонистические (возможно, по аналогии с инфекциями), то сегодня становится очевиден их парадоксальный синергизм (скорее «любовь», чем «война») [22]. В своих разрушительных усилиях опухоль опирается на поддержку нормальных тканей, как близко расположенных [38, 39, 49], так и отдаленных [50—58]. В акции «спасения» участвуют: фибробласты [59—61], опу-холь-ассоциированные макрофаги [62—64], инфильтрирующие опухоль нейтрофилы [65], строма [39], костный мозг [55], отдаленные органы [52]. Благодаря помощи извне опухоль получает кровоснабжение, растет, а ее клетки ускоренно мутируют [64, 66]. В модельных опытах клеточной инвазии обнаружена способность фибробластов стромы прокладывать треки во внеклеточном матриксе и служить лидером для следующих за ними эпителиальных клеток [67]. Клетки костного мозга под воздействием секретируемых опухолью цитокинов мигрируют в органы-мишени и готовят там нишу для будущих метастазов [53]. Лизилоксидаза, секретируемая гипоксическими опухолевыми клетками, модифицирует, как оказалось, внеклеточный матрикс в отдаленных тканях и тоже участвует в построении преметастатической ниши [68]. В основе этих явлений лежат координированные изменения генной экспрессии в клетках опухоли и ее окружения [69].
Сложные взаимодействия нормальных и опухолевых клеток ведут к формированию многочисленных порочных кругов, движущих опухолевую прогрессию. Хотя факторы микроокружения проявляют иногда «инь-янь» активность, т. е. могут быть в зависимости от обстоятельств как про-, так и антиканцерогенными [70, 71], общий баланс неизменно складывается в пользу растущей опухоли.
Двойственна роль в канцерогенезе иммунной системы — главного защитника организма от всевозможных вторжений. На начальных этапах иммунитет способен элиминировать мутантные клетки и поддерживать некоторое время состояние равновесия («держать в узде» трансформированные клетки и не допускать их экспансии) [72]. Однако после появления «клона-беглеца» (clone
Клиническая онкогематология
ONCO_GEM_4_2010.indd Sec3:384
Ф
24.02.2011
Ф
16:37:28
$
Злокачественная опухоль как биологический феномен
escape) и формирования опухоли иммунная система парадоксальным образом стимулирует ее развитие [28, 73 , 74].
Таким образом, онкологический процесс предстает как всеохватывающая программа системного распада, а сама опухоль — как ее координатор и «водитель ритма».
Канцерогенез как вариант дифференцировки
Представление о злокачественной опухоли как специализированном органе (см. выше) было подкреплено открытием раковых стволовых клеток [44, 85]. Концепция раковой стволовой клетки (cancer stem cell, CSC) восходит к 150-летней давности теории Р. Вирхова и Ю. Конгейма. Исходя из подобия раковых клеток эмбриональным, они предполагали, что опухоль возникает из зародышевых зачатков, т. е. присутствующих во взрослом организме «заблудившихся» эмбриональных клеток. Обычно дремлющие, они способны пробудиться под воздействием раздражителей, главным образом воспаления, и дать начало опухоли (см. [29, 36]).
Современные молекулярные исследования также свидетельствуют о сходстве опухолевых и эмбриональных клеток [86]. Так, набор активных генов, характерный для эмбриональных стволовых клеток, функционирует и в клетках злокачественной опухоли [87]. Отталкиваясь от тезиса Р. Вирхова, что «опухоль растет по тем же законам, что управляют развитием эмбриона», авторы недавней работы выясняли на обширном материале, до какой степени похожи транскриптомы опухоли и развивающейся ткани, и действительно обнаружили их глобальное сходство [88]. Общее свойство многих опухолей — экспрессия антигенов C/T (сancer/testis), в норме характерных исключительно для тестикул [89]. Это свидетельствует о пробуждении в злокачественных клетках транскрипционной программы, присущей клеткам зародышевого пути и формирующей стандартный злокачественный фенотип (бессмертие, иммунная неуязвимость, способность к инвазии и мета-стазированию, гипометилирование генома) [90].
Складывается впечатление, что в опухоли имеются стволовые клетки, во многих отношениях близкие нормальным: и те, и другие обладают способностью самообновления и дифференцировки (что достигается асимметричным делением, в результате которого одна дочерняя клетка становится на место материнской, «обновляя» ее, а другая — дифференцируется), пластичностью, неограниченным потенциалом деления, способностью воссоздавать соответствующую ткань de novo, активностью главных регуляторов эмбрионального развития [36, 91—93]. Сопоставление микроРНК (коротких молекул, регулирующих экспрессию генов на уровне трансляции) в нормальных и раковых стволовых клетках привело авторов к выводу об общности регуляторных сигнальных путей в этих клетках [94, 95].
Концепция CSC предполагает иерархическую структуру опухоли. В ее основе — CSC, составляющие, вероятно, доли процента всей клеточной популяции (хотя иногда их содержание выше [96, 97] и может варьировать в опухолях разного происхождения [98]). Эта малая субпопуляция определяет рост опухоли и ее диссеминацию [99, 100], а ее избирательное удаление способно, как показано в модельной системе, подавить рост опухоли и ее метаста-зирование [101]. Основную же массу опухоли составляют дифференцированные раковые клетки, обреченные на конечную гибель и не способные воссоздать опухоль de novo, но определяющие в силу своего количественного доминирования клинику заболевания.
Концепция CSC важна во многих отношениях. Она позволяет объяснить трудности современной химиотера-
www.medprint.ru
пии (стволовые клетки более резистентны к существующим препаратам [101]) и наметить новые цели. С другой стороны, концепция CSC побуждает переосмыслить существующие представления о канцерогенезе: отказаться от представления о нем как хаотическом развитии посредством проб и ошибок и рассматривать его как хорошо знакомый процесс клеточной дифференцировки, т. е. последовательность детерминированных и необратимых переходов из одного состояния в другое (имеется в виду путь от CSC к дифференцированным клеткам злокачественной опухоли [102]). Поскольку само понятие «стволовости» (stemness) предполагает наличие у клетки способности дифференцироваться, то идентификация ракового аналога нормальной стволовой клетки наталкивает на соответствующую интерпретацию: точно так же, как нормальная стволовая клетка дифференцируется в фенотипически различные клеточные типы с ограниченным пролиферативным потенциалом, CSC формируют фенотипически различные нетуморогенные (т. е. не способные породить опухоль de novo) клетки, составляющие основную массу опухоли [85]. Иными словами, канцерогенез не «болезнь дифференцировки», как принято считать, а особая диффе-ренцировка, в процессе которой клетка злокачественной опухоли кооптирует стандартные, готовые к применению функциональные модули (эпителиально-мезенхимальный переход [103], аэробный гликолиз [104], ангиогенное переключение [105], уход от иммунного контроля и подавление иммунитета [106]) и использует их для реализации самоубийственной программы.
Взгляд на канцерогенез как дифференцировку означает в какой-то степени возврат к старым вирховским представлениям. Возможно, клетки-предшественницы опухоли (cancer progenitor cells [107]) присутствуют в организме изначально. Пребывая в длительном «режиме ожидания», они подвергаются постоянному воздействию мутагенов внутренней и внешней среды, что ведет к постепенной эрозии системы сдержек и противовесов (имеются в виду протоонкогены и гены-супрессоры), в конце концов в них активируется криптическая программа раковой дифференцировки. Тот факт, что предраковые стволовые клетки (precancerous stem cells) способны в зависимости от условий развиваться как в доброкачественном, так и злокачественном направлении [108], указывает на существование в путях развития бифуркаций, направляющих клетки по предопределенным траекториям к альтернативным состояниям — нормальному и раковому фенотипам. На равновесие между этими альтернативными путями влияет степень взаимосвязи стволовой клетки с ее нишей [92, 109, 110]. Мутации, воспаление и другие факторы ослабляют эту связь и способствуют выбору именно ракового пути развития. Действительно, визуализация деления клеток-предшественниц гемопоэза в реальном времени позволила идентифицировать симметричные и асимметричные деления и показать, что равновесие между ними сдвигается под воздействием различных эндогенных и экзогенных факторов, в частности онкобелков [111].
Одной из наиболее обсуждаемых тем является происхождение CSC (имеется в виду их возникновение непосредственно из нормальных стволовых клеток или из клеток изначально более дифференцированных, но приобретших свойства стволовых вторично [45, 92, 98, 112]). По-видимому, могут иметь место оба эти сценария. В ряде случаев определенно показано, что CSC происходят непосредственно из соответствующих нормальных стволовых клеток [113—116]. С другой стороны, обнаружена неожиданная связь между эпителиально-мезенхимальным пере-
385
ONCO_GEM_4_2010.indd Sec3:385
Ф
24.02.2011 16:37:28
ф
А.В. Лихтенштейн
Ф
ходом (ключевой программой эмбрионального развития) и обретением клетками стволовых свойств [117]. Такое движение вспять (от более дифференцированного к менее дифференцированному состоянию) создает принципиальную возможность возникновения CSC из нестволовых клеток [102]. Это предположение согласуется с недавней гипотезой, согласно которой «стволовость» есть свойство, присущее не клетке, а популяции (имеется в виду, что в воспроизводящейся клеточной популяции функцию стволовых могут брать на себя разные клетки) [118].
Почему погибает больной с онкологическим заболеванием?
Вопрос, как и почему раковая опухоль убивает организм, в силу своей значимости должен, казалось бы, занимать центральное место в онкологии: его решение могло бы помочь, с одной стороны, прояснить природу этого страдания и найти эффективные методы его лечения — с другой. Странно, но особого внимания он сегодня не привлекает, поэтому остается множество недоумений. Почему гибель онкологического больного неотвратима? Является ли она побочным следствием опухолевого роста, результатом исключительно локального воздействия на нормальные ткани? Или, напротив, гибель предопределена, обусловлена некой особой активностью клетки злокачественной опухоли, «полезна» и именно потому так эволюционно консервативна?
Сама собой разумеющейся кажется точка зрения, что опухоль убивает организм самим фактом своего существования (метастазирование, в частности, считается исчерпывающим объяснением фатального исхода). Основывается она, видимо, на том, что в опытах in vitro культивируемые раковые клетки не влияют негативно на своих нормальных соседей, не продуцируют, следовательно, токсичных веществ и, по всей вероятности, не способны делать это и in vivo. Естественно поэтому думать, что именно локальные проявления опухолевого роста (их воздействие на окружающие нормальные ткани в местах пребывания) вызывают гибель организма. В ряде случаев именно так и происходит: локальные признаки опухолевого роста действительно превалируют в ситуациях, например, профузного кровотечения, сдавления мозга, перфорации стенки кишечника или его обтурации.
Однако, будучи принята в качестве основной, гипотеза локального воздействия кажется упрощением: сведением сложного явления к его частному случаю. На самом деле локализация опухоли и метастазов обычно нейтральна и во многих случаях не мешает явным образом отправлению жизненно важных функций. Кроме того, есть множество свидетельств способности злокачественной опухоли оказывать общее воздействие на организм. Известна, например, ситуация «молчащей» опухоли, когда на фоне клинической картины онкологического заболевания не удается выявить первичный очаг (иными словами, имеются общие проявления опухоли в отсутствие местных). О том же свидетельствует часто наблюдаемое снижение массы тела у больных с онкологическими заболеваниями задолго до установления диагноза [75, 76]. Генерализованное воздействие опухоли находит свое выражение в многообразных паранеопластических синдромах, затрагивающих практически все органы и ткани организма [77—82].
Считается, что в общем случае солидная опухоль массой 1, 10 и 100 г проявляет себя соответственно начальными, выраженными и тяжелыми клиническими симптомами. Казалось бы, появление столь незначительной клеточной массы само по себе не должно иметь фатальных последствий, как их и нет при доброкачественных опухо-
386
лях, достигающих иногда массы в десятки килограммов. Несоответствие между тяжестью последствий (хроническая болезнь и неизбежная гибель) и видимой малостью причин, эти последствия вызвавших, заставляет подозревать наличие у раковой клетки особой киллерной функции [7, 22]. В силу своей универсальности и особой роли она заслуживает быть присоединенной к другим ключевым признакам клетки злокачественной опухоли [83]. «Кил-лерная функция» — термин обобщающий, который означает способность раковой клетки убивать организм (неважно, каким именно способом). Ее частным случаем служит кахексия — яркий пример дистантного и генерализованного воздействия раковой клетки на организм и причина гибели около 20 % больных [77].
Вместе с тем очевидно, что клетка злокачественной опухоли не способна продуцировать какие-либо токсины или вообще делать что-либо такое, чего не умела бы нормальная клетка на тех или иных стадиях своего развития (у обеих один общий геном). Исходя из этого и принимая во внимание способность клетки производить громадное многообразие биологически активных соединений, объединенных общим термином «секретом» (цитокины, хемокины, активные формы кислорода и т. д.), можно предположить следующий механизм киллерной функции: раковые клетки, обладая обычным набором воздействий, используют их в необычных комбинациях и/ или концентрациях, неадекватно времени и/или месту, что вносит несовместимые с жизнью возмущения в гомеостаз организма. Тому есть экспериментальные свидетельства: активно продуцируемый многими опухолями цитокин MIC-1, действуя опосредовано через гипоталамус, способен вызывать анорексию и потерю массы тела [84]. В возникновении кахексии принимают также участие цитокины, действующие паракринным образом [77]. Анализ генной активности клеток рака молочной железы обнаруживает повышенную экспрессию генов, кодирующих секретируемые белки и их рецепторы [40].
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ И ЭПИГЕНЕТИЧЕСКАЯ СОСТАВЛЯЮЩИЕ КАНЦЕРОГЕНЕЗА
В канцерогенез вносят варьирующий по величине вклад два типа изменений: генетические, обусловленные изменением первичной структуры ДНК (точечные мутации, делеции, инсерции, хромосомные аберрации) [16, 119], и эпигенетические, связанные с регуляцией генной экспрессии на разных ее уровнях (метилирование ДНК, модификации хроматина, микроРНК-регуляция, процессинг мРНК) [120-124].
Таким образом, в рамках одного процесса (канцерогенеза) сосуществуют противоположные начала: хаотическое (мутагенез) и высоко упорядоченное (эпигенез). Мутации локальны, редки, случайны, возникают в одиночных клетках (моноклональны). Эпигенетические события, напротив, масштабны, охватывают весь геном, координируют множество подсистем, инициируются в эмбриогенезе и разворачиваются на протяжении всей последующей жизни [125-128]. Ведущие к злокачественной опухоли эпигенетические импринты наследуемы [129], возникают рано [130], часто на стадии доклинических изменений [131, 132], одновременно во многих клетках (поликлональны) [107], имеют детерминистический характер [124, 133-135]. Происходящее в ходе раковой трансформации метилирование промоторов ряда генов-супрессоров — не случайность, а запечатленная в клеточном геноме закономерность [136]. Сложная
Клиническая онкогематология
ONCO_GEM_4_2010.indd Sec3:386
Ф
24.02.2011
Ф
16:37:28
ф
Злокачественная опухоль как биологический феномен
Ф
координация эпигенетических процессов предполагает их исходную запрограммированность [121,128]. Действительно, экспериментальные данные показывают, что злокачественная трансформация — процесс в высшей степени кооперативный (имеется в виду синергизм на многих уровнях регуляции) [137].
Поскольку для канцерогенеза несомненно важны обе (генетическая и эпигенетическая) составляющие, возникает вопрос, как они соотносятся друг с другом и какова роль каждой. Выяснение этих взаимоотношений связано с вопросом, уже ранее рассмотренным с иных позиций, а именно: случаен рак или закономерен. Преобладавшее прежде мнение, что именно мутагенез ведет к злокачественной опухоли, предполагало случайный характер последней. Однако в связи с происходящей переоценкой ценностей («эпигенетика берет верх над генетикой» [120]) приходит осознание предопределенности этого феномена. Теория многостадийного канцерогенеза и основанное на ней представление о трансформационной резистентности клетки как триггере опухолевого роста (см. выше) дают основание для следующего представления о «распределении обязанностей» между мутагенезом и эпигенезом: первый, снимая существующие генетические барьеры, служит индуктором раковой дифференцировки, тогда как второй — механизмом реализации этой программы посредством перепрограммирования клеточного генома [22]. Эпигенетическая память обеспечивает наследование приобретенных свойств поколениями трансформированных клеток [138]. К эпигенетическим механизмам, играющим особо важную роль в канцерогенезе, относятся метилирование ДНК и микроРНК-регуляция.
Метилирование ДНК
Эпигенетические сдвиги способны, как оказалось, создавать у раковых клеток зависимость от генетически измененных сигнальных путей [121]. Наиболее важную роль при этом играют изменения паттерн» метилирования ДНК [139 — 142]. CpG-островки (кластеры динуклеотидов, расположенные вблизи или в составе регуляторных участков генов) в нормальных клетках обычно не метилированы, тогда как одиночные CpG-динуклеотиды, рассеянные по геному, как правило, подвергаются этой модификации. В опухолевых клетках происходят реципрокные изменения: локальное гиперметилирование множества CpG-островков в сочетании с глобальным деметилированием одиночных CpG [143]. Метилирование CpG-островка приводит к стабильной инактивации прилежащего гена из-за возникновения стерических препятствий для связывания транскрипционных факторов [144]. Злокачественные клетки получают селективные преимущества при подавлении генов-супрессоров (в частности, RB1, VHL, CDKN2A, CDKN2B, CDH1, PTEN) и генов репарации ДНК (например, MLH1, BRCA1), приобретая таким образом способность неограниченного размножения и высокую изменчивость [141, 142, 145, 146].
Имеющиеся данные свидетельствуют о раннем возникновении, универсальности и неслучайном характере феномена локального гиперметилирования [147—149]. Данной модификации подвержены зачастую гены, которые в эмбриональных стволовых клетках связаны с PGP (polycomb group proteins), репрессирующими гены клеточной дифференцировки [135, 136, 150, 151]. Этот факт, по-видимому, свидетельствует о происхождении CSC из нормальных стволовых клеток, у которых транзиторная репрессия генов дифференцировки посредством PGP заменена перманентной репрессией посредством мети-
www.medprint.ru
лирования CpG-островков. В итоге возникают клетки, блокированные в состоянии непрекращающегося самообновления [135].
Другая характерная особенность клеток злокачественных опухолей, появляющаяся уже на ранних этапах трансформации, — глобальное деметилирование генома [152, 153]. На важную роль этого эпигенетического сдвига указывают данные о том, что деметилирующий агент 5-а2а-2'-дезоксицитидин вызывает трансформацию клеточных культур [152], а содержание грызунов на безмети-ониновой диете, ведущей к дефициту доноров метильных групп, индуцирует опухоли печени [154]. Глобальное деметилирование генома обусловливает крупномасштабные изменения структуры хроматина и его экспрессии, оно способствует хромосомной нестабильности [145, 155] и повышает частоту мутаций и делеций [153].
МикроРНК регуляция
Самое значительное открытие последнего времени — идентификация микроРНК (miRNA), осуществляющих негативную регуляцию генной экспрессии [156]. Эти короткие молекулы (20—25 нуклеотидов), возникающие в результате процессинга больших ядерных предшественников (pri-miRNA и pre-miRNA), транспортируются в цитоплазму и в составе нуклеопротеидного комплекса RISC (RNA-induced silencing complex) взаимодействуют с комплементарными последовательностями матричных РНК (в их нетранслируемых участках). Итог взаимодействия — подавление синтеза соответствующего белка (из-за блока трансляции или деградации мРНК). Особенность этого способа регуляции заключается в его «неразборчивости» (способность одной микроРНК взаимодействовать с множеством мишеней — мРНК) и, как следствие, многообразии эффектов [122, 156, 157]. Известные сегодня около 1000 видов микроРНК регулируют, как предполагается, трансляцию около 30 % всех мРНК и участвуют практически во всех фундаментальных процессах: клеточном размножении, дифференцировке, апоптозе и т. д. Так, например, микроРНК-200c (miR-200c) подавляет экспрессию гена Bmi-1, обеспечивающего самообновление стволовых клеток в постнатальный период жизни, и тем самым препятствует обретению клетками (как нормальными, так и раковыми) стволовых свойств [95].
Роль микроРНК в канцерогенезе двоякая: они могут выступать в качестве как генов-супрессоров, так и онкогенов, причем такую двойственность может проявлять одна и та же микроРНК: например, miR-221 способна подавлять экспрессию гена KIT в эритробластах (играя при этом роль гена-супрессора) и она же выступает онкогеном во многих солидных опухолях; в этих случаях ее мишенью становятся гены-супрессоры [158]. Снижение экспрессии определенных микроРНК в результате их мутаций и делеций может вести к ингибированию генов-супрессоров и опосредовано, например через активацию генов ДНК-метилтрансфераз. Будучи важным эпигенетическим механизмом, микроРНК, в свою очередь, находятся под эпигенетическим контролем: промоторы их генов в раковых клетках нередко метилированы [158].
В клетках злокачественных опухолей обнаружено недавно парадоксальное явление: глобальное укорочение их мРНК, обусловленное альтернативным процессингом и исключением участков связывания микроРНК [124, 159]. Таким образом, раковые клетки обходят, по-видимому, «мешающую» им микроРНК-регуляцию. Кроме того, поскольку короткие мРНК более стабильны и эффективны,
387
ONCO_GEM_4_2010.indd Sec3:387
Ф
24.02.2011
Ф
16:37:28
$
А.В. Лихтенштейн
#
описанный феномен может способствовать активации того или иного онкогена даже в отсутствие его мутации.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Новое видение злокачественной опухоли как естественного феномена (программируемой гибели организма) способно изменить направление дальнейших исследований и стратегию лечения. Оно объясняет, с одной стороны, трудности борьбы со злокачественными опухолями, с другой — выдвигает на первый план наиболее важное в практическом отношении свойство раковой клетки, а именно ее киллерную функцию. Механизм ее реализации неясен. Вместе с тем существующие уже сегодня высокопроизводительные методы исследования могли бы дать общую картину тех событий, которые происходят в организме жи-вотного-опухоленосителя. Подобного рода эксперименты могли бы прояснить, в каких именно тканях и какие именно системы претерпевают наиболее значительные изменения под влиянием растущей опухоли, насколько эти изменения универсальны и взаимосвязаны. В результате можно было бы получить представление о механизме кил-лерной функции раковой клетки.
Наиболее обещающим подходом в лечении злокачественных опухолей считается таргетная терапия. Предполагается, что ее распространенность и эффективность будут расти по мере увеличения наших знаний [160]. В реальности, однако, при всей значимости ее достижения кажутся скорее исключением, чем правилом. Более того, существуют обоснованные сомнения в возможности использовать таргетную терапию в качестве главного и единственного средства борьбы со злокачественными опухолями [161]. Действительно, различия между нормальной и раковой клеткой столь невелики, с одной стороны, сколь многочисленны — с другой (опухоли даже одного типа могут иметь различные мутационные профили) и столь непостоянны и подвижны — с третьей (из-за опухолевой прогрессии), что задача изобретения «магической пули», поражающей все клетки злокачественной опухоли и ничего, кроме них, кажется едва ли осуществимой. По этим причинам современная химиотерапия кажется не чем иным, как медицинским вариантом «friendly fire». Эта ситуация, возможно, будет сохраняться до тех пор, пока поиск мишеней будет вестись исключительно внутри раковой клетки.
Более глубокое понимание механизма киллерной функции может изменить ситуацию. Наиболее вероятно, что эта функция реализуется посредством неких особенностей «секретома» клетки злокачественной опухоли, т. е. посредством секреции биологически активных соединений (цитокинов и хемокинов) в таких сочетаниях и/или концентрациях, которые способны нарушить гомеостаз организма (см. выше). В этом случае могла бы оказаться эффективной«перехватывающая»терапия,направленная не на уничтожение раковой клетки, а на нейтрализацию ее киллерной функции. В модельных системах этот подход оказался эффективным: антитела к рецепторам эндотелиального фактора роста сосудов (VEGFR1 и VEGFR2) блокируют формирование метастазов у мышей, у которых VEGFR1- и VEGFR2-положительные клетки костного мозга участвуют в формировании преметастатической ниши [53], антитела к MIC-1 предотвращают кахексию у мышей с ксенотрансплантатами рака простаты [84], антитела к интерлейкину-23 усиливают иммунный ответ и защищают животных от химического канцерогенеза [162]. Поскольку киллерная функция присуща, по-видимому, 388
только клеткам злокачественных опухолей, ее устранение вряд ли будет вызывать побочные эффекты — «ахиллесову пяту» современной химиотерапии.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 07-04-00049).
ЛИТЕРАТУРА
1. Kuhn T.S. The Structure of Scientific Revolutions. 1996; 1-213.
2. Greaves M. Darwinian medicine: a case for cancer. Nat. Rev. Cancer 2007; 7: 213-21.
3. Graham J. Cancer Selection: The New Theory of Evolution. 1992; 1-213.
4. Kozlov A.P. Gene competition and the possible evolutionary role of tumours. Med. Hypotheses 1996; 46: 81-4.
5. Leroi A.M., Koufopanou V, Burt A. Opinion: Cancer selection. Nat. Rev. Cancer 2003; 3: 226-31.
6. Sommer S.S. Does cancer kill the individual and save the species? Hum. Mutat. 1994; 3: 166-9.
7. Lichtenstein A.V. On evolutionary origin of cancer. Cancer Cell Int. 2005; 5: 5.
8. Vijg J. Somatic mutations and aging: a re-evaluation. Mutat. Res. 2000; 447: 117-35.
9. Peto R., Roe F.J., Lee P.N. et al. Cancer and ageing in mice and men. Br. J. Cancer 1975; 32: 411-26.
10. FrankS.A. Genetic variation in cancer predisposition: mutational decay of a robust genetic control network. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2004; 101: 8061-5.
11. Hahn W.C, Weinberg R.A. Modeling the molecular circuitry of cancer. Nat. Rev. Cancer 2002; 2: 331-41.
12. Seluanov A, Hine C, Azpurua J. et al. Hypersensitivity to contact inhibition provides a clue to cancer resistance of naked mole-rat. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2009; 106: 19352-7.
13. Renan M.J. How many mutations are required for tumorigenesis? Implications from human cancer data. Mol. Carcinogen. 1993; 7: 139-46.
14. Rangarajan A, Hong S.J., Gifford A. et al. Species- and cell type-specific requirements for cellular transformation. Cancer Cell 2004; 6: 171-83.
15. Lichtenstein A.V. Carcinogenesis: evolution of concepts. Biochemistry (Moscow) 2009; 74: 353-61.
16. Wood L.D., Parsons D.W., Jones S. et al. The Genomic Landscapes of Human Breast and Colorectal Cancers. Science 2007; 318: 1108-13.
17. Armitage P, Doll R. The age distribution of cancer and a multi-stage theory of carcinogenesis. Br. J. Cancer 1954; 8: 1-12.
18. Lichtenstein A.V. Clonal Heterogeneity of Tumor May be Due to Continuous Influx of Newly Transformed Cells. Cancer Biol. Ther. 2006; 5: 1263-4.
19. Braakhuis B.J.M., Tabor M.P, Kummer J.A. et al. A Genetic Explanation of Slaughter’s Concept of Field Cancerization: Evidence and Clinical Implications. Cancer Res. 2003; 63: 1727-30.
20. Skulachev V.P. Phenoptosis: programmed death of an organism. Biochemistry (Moscow) 1999; 64: 1418-26.
21. Longo V.D., Mitteldorf J., Skulachev V.P. Programmed and altruistic ageing. Nat. Rev. Genet. 2005; 6: 866-72.
22. Lichtenstein A.V. Cancer: Shift of the paradigm. Med. Hypotheses 2008; 71: 839-50.
23. Thomas M.A., Weston B., Joseph M. et al. Evolutionary dynamics of oncogenes and tumor suppressor genes: higher intensities of purifying selection than other genes. Mol. Biol. Evol. 2003; 20: 964-8.
24. PonderB.A. Cancer genetics. Nature 2001; 411: 336-41.
25. Kirkwood T.B., Austad S.N. Why do we age? Nature 2000; 408: 233-8.
26. Frumkin D., Wasserstrom A, Itzkovitz S. et al. Cell lineage analysis of a mouse tumor. Cancer Res. 2008; 68: 5924-31.
27. Maffini M.V., Soto A.M., Calabro J.M. et al. The stroma as a crucial target in rat mammary gland carcinogenesis. J. Cell Sci. 2004; 117: 1495-502.
28. Balkwill F., Mantovani A. Inflammation and cancer: back to Virchow? Lancet 2001; 357: 539-45.
29. Coussens L.M., Werb Z. Inflammation and cancer. Nature 2002; 420: 860-7.
30. Bhowmick N.A., Chytil A, Plieth D. et al. TGF-{beta} Signaling in Fibroblasts Modulates the Oncogenic Potential of Adjacent Epithelia. Science 2004; 303: 848-51.
31. Olumi A.F, Grossfeld G.D., Hayward S.W. et al. Carcinoma-associated fibroblasts direct tumor progression of initiated human prostatic epithelium. Cancer Res. 1999; 59: 5002-11.
32. Parrinello S., Coppe J.P., Krtolica A. et al. Stromal-epithelial interactions in aging and cancer: senescent fibroblasts alter epithelial cell differentiation. J. Cell Sci. 2005; 118: 485-96.
33. Coppe J.P., Patil C.K., Rodier F. et al. Senescence-associated secretory phenotypes reveal cell-nonautonomous functions of oncogenic RAS and the p53 tumor suppressor. PLoS Biol. 2008; 6: 2853-68.
34. Yun J, Rago C, Cheong I. et al. Glucose Deprivation Contributes to the Development of KRAS Pathway Mutations in Tumor Cells. Science 2009; 325: 1555-9.
Клиническая онкогематология
ONCO_GEM_4_2010.indd Sec3:388
24.02.2011
#
16:37:28
$
Злокачественная опухоль как биологический феномен
#
35. Mintz B, Illmensee K. Normal genetically mosaic mice produced from malignant teratocarcinoma cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1975; 72: 3585-9.
36. Hendrix M.J., Seftor E.A., Seftor R.E. et al. Reprogramming metastatic tumour cells with embryonic microenvironments. Nat. Rev. Cancer 2007; 7: 246-55.
37. Telerman A, Amson R. The molecular programme of tumour reversion: the steps beyond malignant transformation. Nat. Rev. Cancer 2009; 9: 206-16.
38. Bissell M.J., Radisky D. Putting tumours in context. Nat. Rev. Cancer 2001; 1: 46-54.
39. Albini A, Sporn M.B. The tumour microenvironment as a target for chemoprevention. Nat. Rev. Cancer 2007; 7: 139-47.
40. Allinen M., Beroukhim R., Cai L. et al. Molecular characterization of the tumor microenvironment in breast cancer. Cancer Cell 2004; 6: 17-32.
41. BalkwillF. Cancer and the chemokine network. Nat. Rev. Cancer 2004; 4: 540-50.
42. Hill R., Song Y, Cardiff R.D. et al. Selective evolution of stromal mesenchyme with p53 loss in response to epithelial tumorigenesis. Cell 2005; 123: 1001-11.
43. Gallagher P.G., Bao Y, Prorock A. et al. Gene expression profiling reveals cross-talk between melanoma and fibroblasts: implications for host-tumor interactions in metastasis. Cancer Res. 2005; 65: 4134-46.
44. Reya T., Morrison S.J., Clarke M.F. et al. Stem cells, cancer, and cancer stem cells. Nature 2001; 414: 105-11.
45. Perez-Losada J., Balmain A. Stem-cell hierarchy in skin cancer. Nat. Rev. Cancer 2003; 3: 434-43.
46. Axelrod R., Axelrod D.E., Pienta K.J. Evolution of cooperation among tumor cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006; 103: 13474-9.
47. Merlo L.M.F., Pepper J.W., Reid B.J. et al. Cancer as an evolutionary and ecological process. Nat. Rev. Cancer 2006; 6: 924-35.
48. Lichtenstein A. Cancer as a Programmed Death of an Organism. Biochemistry (Moscow) 2005; 70: 1055-64.
49. Dranoff G. Cytokines in cancer pathogenesis and cancer therapy. Nat. Rev. Cancer 2004; 4: 11-22.
50. Dolloff N.G., Russell M.R., Loizos N. et al. Human Bone Marrow Activates the Akt Pathway in Metastatic Prostate Cells through Transactivation of the {alpha}-Platelet-Derived Growth Factor Receptor. Cancer Res 2007; 67: 555-62.
51. Hayward S.W., Wang Y, Cao M. et al. Malignant transformation in a nontu-morigenic human prostatic epithelial cell line. Cancer Res. 2001; 61: 8135-42.
52. Hiratsuka S., Watanabe A, Aburatani H. et al. Tumour-mediated upregu-lation of chemoattractants and recruitment of myeloid cells predetermines lung metastasis. Nat. Cell Biol. 2006; 8: 1369-75.
53. Kaplan R.N., Riba R.D, Zacharoulis S. et al. VEGFR1-positive haematopoietic bone marrow progenitors initiate the pre-metastatic niche. Nature 2005; 438: 820-7.
54. Karnoub A.E., Dash A.B., Vo A.P. et al. Mesenchymal stem cells within tumour stroma promote breast cancer metastasis. Nature 2007; 449: 557-63.
55. Nolan D.J., Ciarrocchi A, Mellick A.S. et al. Bone marrow-derived endothelial progenitor cells are a major determinant of nascent tumor neovascularization. Genes Dev. 2007; 21: 1546-58.
56. Sawyers C.L. Where lies the blame for resistance-tumor or host? Nat. Med. 2007; 13: 1144-5.
57. Williams R.T., den Besten W., Sherr C.J. Cytokine-dependent imatinib resistance in mouse BCR-ABL+, Arf-null lymphoblastic leukemia. Genes Dev. 2007; 21: 2283-7.
58. Wyckoff J .B., Wang Y, Lin E.Y. et al. Direct Visualization of Macrophage-Assisted Tumor Cell Intravasation in Mammary Tumors. Cancer Res. 2007; 67: 2649-56.
59. Elenbaas B., Weinberg R.A. Heterotypic signaling between epithelial tumor cells and fibroblasts in carcinoma formation. Exp. Cell Res. 2001; 264: 169-84.
60. Orimo A, Gupta P.B., Sgroi D.C. et al. Stromal fibroblasts present in invasive human breast carcinomas promote tumor growth and angiogenesis through elevated SDF-1/CXCL12 secretion. Cell 2005; 121: 335-48.
61. Kalluri R., Zeisberg M. Fibroblasts in cancer. Nat. Rev. Cancer 2006; 6: 392-401.
62. Pollard J.W. Opinion: Tumour-educated macrophages promote tumour progression and metastasis. Nat. Rev. Cancer 2004; 4: 71-8.
63. Condeelis J., Pollard J.W. Macrophages: obligate partners for tumor cell migration, invasion, and metastasis. Cell 2006; 124: 263-6.
64. SahaiE. Illuminating the metastatic process. Nat. Rev. Cancer 2007; 7: 737-49.
65. Ardi V.C, Kupriyanova T.A., Deryugina E.I. et al. Human neutrophils uniquely release TIMP-free MMP-9 to provide a potent catalytic stimulator of angiogenesis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2007; 104: 20262-7.
66. Gupta G.P., Massague J. Cancer metastasis: building a framework. Cell 2006; 127: 679-95.
67. Gaggioli C, Hooper S., Hidalgo-Carcedo C. et al. Fibroblast-led collective invasion of carcinoma cells with differing roles for RhoGTPases in leading and following cells. Nat. Cell Biol. 2007; 9: 1392-400.
68. 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: 35-44.
www.medprint.ru
69. Reuter J.A., Ortiz-Urda S., Kretz M. et al. Modeling inducible human tissue neoplasia identifies an extracellular matrix interaction network involved in cancer progression. Cancer Cell 2009; 15: 477-88.
70. Witz I.P. Yin-Yang Activities and Vicious Cycles in the Tumor Microenvironment. Cancer Res. 2008; 68: 9-13.
71. Wang E., Panelli M.C., Monsurro V. et al. A global approach to tumor immunology. Cell Mol. Immunol. 2004; 1: 256-65.
72. Koebel C.M., Vermi W, Swann J.B. et al. Adaptive immunity maintains occult cancer in an equilibrium state. Nature 2007; 450: 903-7.
73. Prehn R.T. Stimulatory effects of immune reactions upon the growths of untransplanted tumors. Cancer Res. 1994; 54: 908-14.
74. de Visser K.E., Eichten A, Coussens L.M. Paradoxical roles of the immune system during cancer development. Nat. Rev. Cancer 2006; 6: 24-37.
75. Kritchevsky S.B., Wilcosky T.C., Morris D.L. et al. Changes in plasma lipid and lipoprotein cholesterol and weight prior to the diagnosis of cancer. Cancer Res. 1991; 51: 3198-203.
76. Grosvenor M., Bulcavage L., Chlebowski R.T. Symptoms potentially influencing weight loss in a cancer population. Correlations with primary site, nutritional status, and chemotherapy administration. Cancer 1989; 63: 330-4.
77. Tisdale M.J. Cachexia in cancer patients. Nat. Rev. Cancer 2002; 2: 862-71.
78. Finora K. Common paraneoplastic syndromes. Clin. Tech. Small Anim Pract. 2003; 18: 123-6.
79. Posner J.B. Immunology of paraneoplastic syndromes: overview. Ann. N. Y. Acad. Sci. 2003; 998: 178-86.
80. Sato K., Onuma E., Yocum R.C. et al. Treatment of malignancy-associated hypercalcemia and cachexia with humanized anti-parathyroid hormone-related protein antibody. Semin. Oncol. 2003; 30: 167-73.
81. Yamada G, Ohguro H., Aketa K. et al. Invasive thymoma with paraneoplastic retinopathy. Hum. Pathol. 2003; 34: 717-9.
82. Kim Y.T., Rha S.Y., Shim C.Y. et al. A case of paraneoplastic nephrotic syndrome in a patient with ovarian carcinoma. Yonsei Med. J. 2003; 44: 539-43.
83. Hanahan D., Weinberg R.A. The hallmarks of cancer. Cell 2000; 100: 57-70.
84. Johnen H., Lin S., Kuffner T. et al. Tumor-induced anorexia and weight loss are mediated by the TGF-[beta] superfamily cytokine MIC-1. Nat. Med. 2007; 13: 1333-40.
85. Shackleton M., Quintana E., Fearon E.R. et al. Heterogeneity in cancer: cancer stem cells versus clonal evolution. Cell 2009; 138: 822-9.
86. Strizzi L., Hardy K.M., Seftor E.A. et al. Development and Cancer: At the Crossroads of Nodal and Notch Signaling. Cancer Res. 2009; 69: 7131-4.
87. Wong D.J., Liu H., Ridky T.W. et al. Module map of stem cell genes guides creation of epithelial cancer stem cells. Cell Stem Cell 2008; 2: 333-44.
88. Naxerova K., Bult C.J, Peaston A. et al. Analysis of gene expression in a developmental context emphasizes distinct biological leitmotifs in human cancers. Genome Biol. 2008; 9: R108.
89. Simpson A.J, Caballero O.L., Jungbluth A. et al. Cancer/testis antigens, gametogenesis and cancer. Nat. Rev. Cancer 2005; 5: 615-25.
90. OldL.J. Cancer/testis (CT) antigens — a new link between gametogenesis and cancer. Cancer Immun. 2001; 1: 1-7.
91. Postovit L.M, Costa F.F., Bischof J.M. et al. The commonality of plasticity underlying multipotent tumor cells and embryonic stem cells. J. Cell Biochem. 2007; 101: 908-17.
92. Clarke M.F., Fuller M. Stem cells and cancer: two faces of eve. Cell 2006; 124: 1111-5.
93. Sparmann A., van Lohuizen M. Polycomb silencers control cell fate, development and cancer. Nat. Rev. Cancer 2006; 6: 846-56.
94. Dirks P.B. MicroRNAs and Parallel Stem Cell Lives. Cell 2009; 138: 423-4.
95. Shimono Y, Zabala M., Cho R.W. et al. Down-regulation of miRNA-200c Links Breast Cancer Stem Cells with Normal Stem Cells. Cell 2009; 138: 592-603.
96. Kelly P.N, Dakic A, Adams J.M. et al. Tumor growth need not be driven by rare cancer stem cells. Science 2007; 317: 337.
97. Adams J.M, Kelly P.N., Dakic A. et al. Response to Comment on «Tumor Growth Need Not Be Driven by Rare Cancer Stem Cells». Science 2007; 318: 1722d.
98. Kennedy J.A, Barabe F., Poeppl A.G. et al. Comment on «Tumor Growth Need Not Be Driven by Rare Cancer Stem Cells». Science 2007; 318: 1722c.
99. Hermann P.C., Huber S.L., Herrler T. et al. Distinct populations of cancer stem cells determine tumor growth and metastatic activity in human pancreatic cancer. Cell Stem Cell 2007; 1: 313-23.
100. Hermann P.C., Huber S.L., Heeschen C. Metastatic cancer stem cells: a new target for anti-cancer therapy? Cell Cycle 2008; 7: 188-93.
101. Gupta P.B., Onder T.T., Jiang G. et al. Identification of selective inhibitors of cancer stem cells by high-throughput screening. Cell 2009; 138: 645-59.
102. Gupta P.B., Chaffer C.L., Weinberg R.A. Cancer stem cells: mirage or reality? Nat. Med. 2009; 15: 1010-2.
103. Polyak K., Weinberg R.A. Transitions between epithelial and mesenchymal states: acquisition of malignant and stem cell traits. Nat. Rev. Cancer 2009; 9: 265-73.
389
ONCO_GEM_4_2010.indd Sec3:389
Ф
24.02.2011
Ф
16:37:28
$
А.В. Лихтенштейн
#
104. Christofk H.R., Vander Heiden M.G., Harris M.H. et al. The M2 splice isoform of pyruvate kinase is important for cancer metabolism and tumour growth. Nature 2008; 452: 230-3.
105. Bergers G, Benjamin L.E. Tumorigenesis and the angiogenic switch. Nat. Rev. Cancer 2003; 3: 401-10.
106. Kim R., Emi M, Tanabe K. et al. Tumor-driven evolution of immunosuppressive networks during malignant progression. Cancer Res. 2006; 66: 5527-36.
107. FeinbergA.P., Ohlsson R., Henikoff S. The epigenetic progenitor origin of human cancer. Nat. Rev. Genet. 2006; 7: 21-33.
108. Chen L., Shen R., Ye Y. et al. Precancerous Stem Cells Have the Potential for both Benign and Malignant Differentiation. PLoS One 2007; 2: e293.
109. Li L., Neaves W.B. Normal Stem Cells and Cancer Stem Cells: The Niche Matters. Cancer Res. 2006; 66: 4553-7.
110. Walkley C.R., Shea J.M., Sims N.A. et al. Rb Regulates Interactions between Hematopoietic Stem Cells and Their Bone Marrow Microenvironment. Cell 2007; 129: 1081-95.
111. Wu M., Kwon H.Y., Rattis F. et al. Imaging Hematopoietic Precursor Division in Real Time. Cell Stem Cell 2007; 1: 541-54.
112. Bjerkvig R., Tysnes B.B., Aboody K.S. et al. Opinion: the origin of the cancer stem cell: current controversies and new insights. Nat. Rev. Cancer 2005; 5: 899-904.
113. Kim C.F., Jackson E.L., Woolfenden A.E. et al. Identification of bronchioalveolar stem cells in normal lung and lung cancer. Cell 2005; 121: 823-35.
114. Zhu L., Gibson P., Currle D.S. et al. Prominin 1 marks intestinal stem cells that are susceptible to neoplastic transformation. Nature 2009; 457: 603-7.
115. Barker N., Ridgway R.A., van Es J.H. et al. Crypt stem cells as the cells-of-origin of intestinal cancer. Nature 2009; 457: 608-11.
116. Wang X., Julio M.K., Economides K.D. et al. A luminal epithelial stem cell that is a cell of origin for prostate cancer. Nature 2009; 461: 495-500.
117. Mani S.A., Guo W, Liao M.J. et al. The epithelial-mesenchymal transition generates cells with properties of stem cells. Cell 2008; 133: 704-15.
118. Lander A.D. The ‘stem cell’ concept: is it holding us back? J. Biol. 2009; 8: 70.
119. Tomlinson I.P., Novelli M.R., Bodmer W.F. The mutation rate and cancer. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1996; 93: 14800-3.
120. Lotem J., Sachs L. Epigenetics wins over genetics: induction of differentiation in tumor cells. Semin. Cancer Biol. 2002; 12: 339-46.
121. Baylin S.B., Ohm J.E. Epigenetic gene silencing in cancer — a mechanism for early oncogenic pathway addiction? Nat. Rev. Cancer 2006; 6: 107-16.
122. Esquela-Kerscher A, Slack F.J. Oncomirs — microRNAs with a role in cancer. Nat. Rev. Cancer 2006; 6: 259-69.
123. Feinberg A.P. Phenotypic plasticity and the epigenetics of human disease. Nature 2007; 447: 433-40.
124. Mayr C, Bartel D.P. Widespread shortening of 3’UTRs by alternative cleavage and polyadenylation activates oncogenes in cancer cells. Cell 2009; 138: 673-84.
125. Bernstein B.E., Mikkelsen T.S., Xie X. et al. A bivalent chromatin structure marks key developmental genes in embryonic stem cells. Cell 2006; 125: 315-26.
126. Klose R.J., Bird A.P. Genomic DNA methylation: the mark and its mediators. Trends Biochem. Sci. 2006; 31: 89-97.
127. He L., He X., Lim L.P. et al. A microRNA component of the p53 tumour suppressor network. Nature 2007; 447: 1130-4.
128. Jones PA, Baylin S.B. The epigenomics of cancer. Cell 2007; 128: 683-92.
129. Bird A. Perceptions of epigenetics. Nature 2007; 447: 396-8.
130. Fraga M.F., Ballestar E., Villar-Garea A. et al. Loss of acetylation at Lys16 and trimethylation at Lys20 of histone H4 is a common hallmark of human cancer. Nat. Genet 2005; 37: 391-400.
131. Sempere L.F., Christensen M., Silahtaroglu A. et al. Altered MicroRNA Expression Confined to Specific Epithelial Cell Subpopulations in Breast Cancer. Cancer Res. 2007; 67: 11612-20.
132. Jacinto F.V., Ballestar E., Ropero S. et al. Discovery of Epigenetically Silenced Genes by Methylated DNA Immunoprecipitation in Colon Cancer Cells. Cancer Res 2007; 67: 11481-6.
133. Keshet I., Schlesinger Y, Farkash S. et al. Evidence for an instructive mechanism of de novo methylation in cancer cells. Nat. Genet. 2006; 38: 149-53.
134. Gazin C., Wajapeyee N., Gobeil S. et al. An elaborate pathway required for Ras-mediated epigenetic silencing. Nature 2007; 449: 1073-7.
135. Widschwendter M., Fiegl H., Egle D. et al. Epigenetic stem cell signature in cancer. Nat. Genet. 2007; 39: 157-8.
136. Schlesinger Y, Straussman R., Keshet I. et al. Polycomb-mediated methylation on Lys27 of histone H3 pre-marks genes for de novo methylation in cancer. Nat. Genet. 2007; 39: 232-6.
137. McMurray H.R., Sampson E.R., Compitello G. et al. Synergistic response to oncogenic mutations defines gene class critical to cancer phenotype. Nature 2008; 453: 1112-6.
138. TingA.H., McGarveyK.M., Baylin S.B. The cancer epigenome — components and functional correlates. Genes Dev. 2006; 20: 3215-31.
139. Baylin S.B., Herman J.G., Graff J.R. et al. Alterations in DNA methylation: a fundamental aspect of neoplasia. Adv. Cancer Res. 1998; 72: 141-96.
140. Toyota M., Issa J.P. CpG island methylator phenotypes in aging and cancer. Semin. Cancer Biol. 1999; 9: 349-57.
141. Esteller M., Corn P.G., Baylin S.B. et al. A Gene Hypermethylation Profile of Human Cancer. Cancer Res. 2001; 61: 3225-9.
142. Jones P.A, Baylin S.B. The fundamental role of epigenetic events in cancer. Nat. Rev. Genet. 2002; 3: 415-28.
143. Bernstein B.E., Meissner A, Lander E.S. The mammalian epigenome. Cell 2007; 128: 669-81.
144. Stimson K.M., Vertino P.M. Methylation-mediated Silencing of TMS1/ ASC Is Accompanied by Histone Hypoacetylation and CpG Island-localized Changes in Chromatin Architecture. J. Biol. Chem. 2002; 277: 4951-8.
145. Karpf A.R., Matsui S.I. Genetic Disruption of Cytosine DNA Methyl-transferase Enzymes Induces Chromosomal Instability in Human Cancer Cells. Cancer Res. 2005; 65: 8635-9.
146. Khan S., Kumagai T., Vora J. et al. PTEN promoter is methylated in a proportion of invasive breast cancers. Int. J. Cancer 2004; 112: 407-10.
147. Luo L., Chen W.D., Pretlow T.P. CpG island methylation in aberrant crypt foci and cancers from the same patients. Int. J. Cancer 2005; 115: 747-51.
148. Martin-Subero J.I., Ammerpohl O, Bibikova M. et al. A comprehensive microarray-based DNA methylation study of 367 hematological neoplasms. PLoS. One. 2009; 4: e6986.
149. Costello J.F., Fruhwald M.C., Smiraglia D.J. et al. Aberrant CpG-island methylation has non-random and tumour-type-specific patterns. Nat. Genet. 2000; 24: 132-8.
150. Ohm J.E., Baylin S.B. Stem cell chromatin patterns: an instructive mechanism for DNA hypermethylation? Cell Cycle 2007; 6: 1040-3.
151. Ohm J.E., McGarvey K.M., Yu X. et al. A stem cell-like chromatin pattern may predispose tumor suppressor genes to DNA hypermethylation and heritable silencing. Nat. Genet. 2007; 39: 237-42.
152. Rainier S., Feinberg A.P. Capture and characterization of 5-aza-2’-deoxycytidine-treated C3H/10T1/2 cells prior to transformation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1988; 85: 6384-8.
153. Chen R.Z., Pettersson U., Beard C. et al. DNA hypomethylation leads to elevated mutation rates. Nature 1998; 395: 89-93.
154. Pogribny I.P., Miller B.J., James S.J. Alterations in hepatic p53 gene methylation patterns during tumor progression with folate/methyl deficiency in the rat. Cancer Lett. 1997; 115: 31-8.
155. Rodriguez J, Frigola J., Vendrell E. et al. Chromosomal Instability Correlates with Genome-wide DNA Demethylation in Human Primary Colorectal Cancers. Cancer Res. 2006; 66: 8462-8.
156. Carthew R.W., Sontheimer E.J. Origins and Mechanisms of miRNAs and siRNAs. Cell 2009; 136: 642-55.
157. Ma L., Weinberg R.A. MicroRNAs in malignant progression. Cell Cycle 2008; 7: 570-2.
158. Croce C.M. Causes and consequences of microRNA dysregulation in cancer. Nat. Rev. Genet 2009; 10: 704-14.
159. Lopez D.S, Quesada M.P., Esteller M. Aberrant regulation of messenger RNA 3’-untranslated region in human cancer. Cell Oncol. 2007; 29: 1-17.
160. Hait W.N., Hambley T.W. Targeted Cancer Therapeutics. Cancer Res. 2009; 69: 1263-7.
161. Hambley T.W., Hait W.N. Is Anticancer Drug Development Heading in the Right Direction? Cancer Res. 2009; 69: 1259-62.
162. Langowski J.L., ZhangX., Wu L. et al. IL-23 promotes tumour incidence and growth. Nature 2006; 442: 461-5.
390
Клиническая онкогематология
ONCO_GEM_4_2010.indd Sec3:390
24.02.2011
#
16:37:29
