Практическая онкология №1 2011

Стр.1

Стр.2

Стр.3

© Е.Н. Имянитов, 2011 г. ББК Р56 ФГУ «НИИ онкологии им. Н.Н. Петрова Росмедтехнологий» Минздавсоцразвития РФ, СанктПетербург Псевдогены всегда считались бесполезным генетическим материалом, представляющим побочные продукты эволюции геномов. Группа американских учёных, возглавляемых профессором Pier Paolo Pandolfi, в 2010 г. представила первые доказательства участия псевдогенов в регуляции работы генома; повидимому, это открытие является самым сенсационным событием медикобиологической науки прошедшего года ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ ОНКОЛОГИЯ В 2010 ГОДУ: ОБЗОР НАИБОЛЕЕ ИНТЕРЕСНЫХ ОТКРЫТИЙ Е.Н. Имянитов Специфическое лечение паранеопластической кахексии увеличивает продолжительность жизни лабораторных животных Неблагоприятное влияние общего истощения онкологических больных на те чение и исход заболевания является аксиомой клинической онкологии [6]. Борь ба с опухольассоциированной кахексией предусматривает меры преимуществен но вспомогательного характера, направленные на увеличение калорийности ежед невного рациона. Примечательно, что до настоящего момента не существовало строгих экспериментальных доказательств, демонстрирующих непосредственную взаимосвязь между паранеопластической утратой мышечной массы и снижени ем продолжительности жизни. Помимо этого, несмотря на существование цело го спектра потенциально эффективных подходов к специфической коррекции молекулярных нарушений, вызывающих кахексию, возможности «таргетной» те рапии данного осложнения редко воспринимаются в качестве приоритетного направления клинической онкологии. В этом контексте представляется исклю чительно интересной работа, выполненная специалистами компании Amgen в сотрудничестве с учёными из Гарвардской медицинской школы [24]. Авторы ис следования обратили внимание на роль рецептора активина второго типа (ActRIIB, activin type 2 receptor) в патогенезе паранеопластической кахексии. Установлено, что этот рецепторный каскад может активироваться при целом ряде онкологи ческих процессов; более того, модельные эксперименты свидетельствуют о том, что инактивация ActRIIB сопровождается мышечной гипертрофией. Zhou et al. [24] использовали различные подходы, позволяющие угнетать функцию ActRIIB in vivo. Блокирование ActRIIBопосредованного сигнального каскада у подопыт ных мышей, поражённых распространённым онкологическим процессом, при водило к полной реверсии мышечной кахексии и, несмотря на продолжающийся опухолевый рост, сопровождалось значительным увеличением общей продолжи тельности жизни животных. Полногеномное секвенирование опухолевой ДНК Секвенированием называется группа методов, позволяющих расшифровывать нуклеотидную последовательность молекулы ДНК. Первые способы секвениро вания были предложены в конце 1970х гг. и позволили идентифицировать мно гие биологически важные гены, а также выявить мутации, ассоциированные с различными патологическими процессами. Секвенирование всегда являлось чрез вычайно трудоёмким и дорогостоящим методом. В 1990х гг. были осуществлены революционные разработки, позволившие автоматизировать некоторые компо ненты нуклеотидного анализа ДНК и значительно удешевить многие из его эта пов. Эти достижения позволили инкорпорировать секвенирование ДНК в клини ческую диагностику, а также выполнить полную расшифровку генома человека. Сегодня, спустя десятилетие после завершения программы «Геном человека», мы становимся свидетелями нового витка в использовании ДНКтехнологий – вне дрения полногеномного секвенирования ДНК. Полногеномное секвенирование подразумевает исчерпывающую расшифровку последовательности ДНК каждого конкретного образца. Подобный метод представляется незаменимым для иссле довательских целей, в частности для идентификации причин наследственных ПРАКТИЧЕСКАЯ ОНКОЛОГИЯ • Т. 12, №1 – 2011 1

Стр.1

Е.Н. Имянитов Practical oncology Рис. 1. Michael R. Stratton заболеваний [12] или для поиска новых опухольассоци ированных мутаций [16]. Предполагается, что через 35 лет полногеномное секвенирование станет экономичес ки доступным для клинической диагностики; ожидается, что данный метод будет использоваться для индивиду ального медикогенетического консультирования, а так же для персонального подбора противоопухолевой те рапии. В 2010 году международная группа исследовате лей, возглавляемая директором Института Сэнгера (Ве ликобритания), профессором Michael R. Stratton (рис.1), опубликовала результаты первого полногеномного сек венирования опухолевой ДНК [16]. В качестве объекта исследования учёные выбрали клеточную линию мела номы. Было продемонстрировано, что опухолевая ДНК содержит тысячи микромутаций и десятки генных пере строек, среди которых встречаются как биологически значимые (функциональные) нарушения, так и нейтраль ные («шумовые») изменения нуклеотидной последова тельности. Паттерн мутаций меланомной ДНК подтвер ждает причастность канцерогенного действия ультрафи олетовых лучей к патогенезу этой разновидности нео плазий. Осуществление сходных по своей методологии исследований позволило открыть новый ген метастази рования меланомы сетчатки [8], продемонстрировать частую встречаемость мутаций в киназкодирующих ге нах при раке лёгкого [15], составить каталог гомозигот ных делеций в опухолях человека [1], идентифицировать новые потенциальные молекулярные мишени для про тивоопухолевой терапии [13]. Разработка и клинические испытания ингибиторов RAF: первое эффективное средство для лечения меланомы Белок RAF является серинтреониновой киназой, уча ствующей в передаче сигналов с трансмембранных ре цепторов. Гиперактивность этого сигнального пути обес печивает главное биологическое свойство трансформи рованных клеток – способность к автономному, незави симомому от потребностей организма делению. Зачас тую активация пролиферативных каскадов связана с мо дификацией самого рецептора; именно поэтому фарма 2 кологическая инактивация мембранных тирозинкиназ ERBB2/HER2 (трастузумаб), EGFR/HER1 (гефитиниб, эр лотиниб, цетуксимаб, панитумумаб), KIT (иматиниб) ста ла наиболее известным направлением таргетной тера пии. В других случаях активирующее событие затрагива ет молекулы, переносящие сигналы от мембраны к ядру. Наиболее известным примером подобного механизма злокачественной трансформации является мутационная активация гена KRAS. Опухоли, содержащие мутацию KRAS, демонстрируют резистентность к терапии EGFR ингибиторами, т.к. их патогенез не зависит от состояния мембранного рецептора и определяется другим, «ниже лежащим» событием [22]. Ещё один пример нечувстви тельности к антиEGFR терапии связан с мутационной активацией гена BRAF; протеинкиназа RAF является не посредственной мишенью белка RAS, поэтому мутации в соответствующих генах приводят к практически идентич ным последствиям [4]. Мутации BRAF встречаются в не скольких разновидностях новообразований; в частности, данные повреждения обнаруживаются примерно в 40% меланом [14]. Специалисты компании «Plexxikon» разра ботали специфический низкомолекулярный ингибитор мутированного белка BRAF  PLX4032 (RG7204) [2]. Кли нические испытания этого препарата на больных с BRAF мутированной меланомой продемонстрировали беспре цедентные результаты: объективный ответ на лечение наблюдался у 26 из 32 (81% !!!) больных, что практически на порядок превышает ожидаемую эффективность стан дартных схем терапии [7]. Интересно, что PLX4032 мо жет оказывать противоположное действие на мутирован ный и нормальный RAF: в то время как данный препарат угнетает активность белка RAF с мутацией V600E, его воз действие на интактный RAF сопровождается активацией соответствующего пролиферативного каскада [9]. Не ис ключено, что именно с этой особенностью связан самый неожиданный побочный эффект PLX4032 – индукция плоскоклеточных карцином кожи [7]. Специфическая химиопрофилактика рака толстой кишки Опухоли толстой кишки отличаются последователь ным накоплением специфических молекулярных по вреждений на ранних этапах злокачественной трансфор мации, поэтому именно эта группа новообразований представляется наиболее перспективной для разработки и испытаний новых химиопрофилактических меропри ятий. Патогенез карцином толстой кишки практически всегда предусматривает инактивацию гена APC, причём данное событие обычно происходит на неопасной ста дии развития заболевания – в момент формирования дисплазии или полипа [5]. Группа специалистов из Техас ского университета провела ряд элегантных эксперимен тов, установивших специфическую чувствительность APCдефицитных «предраковых» клеток к комбинирован ной обработке апоптозиндуцирующим фактором TRAIL (tumour necrosis factorrelated apoptosisinducing ligand) и производным ретиноевой кислоты (alltransretinyl ПРАКТИЧЕСКАЯ ОНКОЛОГИЯ • Т. 12, №1 – 2011

Стр.2

Practical oncology acetate) [23]. Существенно, что нормальные клетки демон стрировали полную резистетность к подобной комбина ции. Эффективность данных препаратов в лечении по липов и предотвращении развития карцином толстой кишки была подтверждена в экспериментах на лабора торных мышах. Первая демонстрация возможности терапевтической РНКинтерференции у человека Одним из наиболее популярных направлений моле кулярной биологии является использование так называ емых малых интерферирующих РНК (small interfering RNA, siRNA) для специфического подавления активнос ти того или иного гена. Данный подход основывается на трансфекции небольшой молекулы РНК, комплементар ной матричной РНКмишени. Взаимодействие между siRNA и мРНК нарушает трансляцию последней, а также может индуцировать распад атакуемого транскрипта. В результате происходит функциональная инактивация гена, выбранного для экспериментальной манипуляции. Колоссальное преимущество РНКинтерференции – её универсальность; предполагается что практически к каж дому (нежелательному) гену можно подобрать специфи ческий siRNAингибитор. Тем не менее, клиническое ис пользование малых интерферирующих РНК ограничи вается несовершенством средств доставки этих относи тельно больших молекул в клеткимишени [19]. На стра ницах журнала Nature в 2010 г. опубликован отчёт о пер вом клиническом испытании siRNA как средства проти воопухолевой терапии [3]. В качестве мишени был выб ран ген RRM2, кодирующий М2субъединицу рибонук леотидредуктазы. Для эффективной доставки специфи ческой siRNA в опухолевые клетки использовали слож ную композицию, собранную на основе наночастиц. Са мым существенным результатом данного исследования является демонстрация доззависимого накопления на ночастиц с siRNA в опухолевой ткани, сопровождавшее ся ожидаемым биологическим эффектом – уменьшени ем содержания RRM2специфических мРНК и белка. Биологические функции псевдогенов Псевдогенами называются копии функционально ак тивных генов, присутствующие в геноме эукариот. В от личие от «настоящих» генов, псевдогены содержат инак тивирующие мутации (стопкодоны, сдвиги рамки счи тывания и т.д.), которые препятствуют их нормальной трансляции. Псевдогены всегда считались бесполезным генетическим материалом, представляющим побочные продукты эволюции геномов. Тем не менее вызывает удив ление тот факт, что псевдогены проявляют значительный эволюционный консерватизм, свидетельствующий о по тенциальной биологической значимости их нуклеотид ных последовательностей. Более того, псевдогены харак теризуются тканеспецифической экспрессией; наруше ния транскрипции псевдогенов наблюдаются при мно гих патологических состояниях, включая опухолевые Е.Н. Имянитов Рис. 2. Pier Paolo Pandolfi заболевания. Группа американских учёных, возглавляе мых профессором Pier Paolo Pandolfi (рис. 2), в 2010 г. представила первые доказательства участия псевдогенов в регуляции работы генома; повидимому, это открытие является самым сенсационным событием медикобиоло гической науки прошедшего года [17]. Исследователи предположили и экспериментально подтвердили, что псевдогены конкурируют с «настоящими» генами за свя зывание со специфическими микроРНК; последние, в свою очередь, образуют комплементарные комплексы с РНКтранскриптами и являются мощными негативными регуляторами работы генов. Таким образом, псевдогены выступают в качестве «ловушки» специфических мик роРНК. Инактивация псевдогеновсупрессоров, наблюда емая в процессе злокачественной трансформации, выс вобождает соответствующие микроРНК, что, в свою оче редь, приводит к инактивации истинных антионкогенов; противоположные по своей направленности процессы наблюдаются при активации псевдоонкогенов. Таким образом, как онкогены, так и супрессорные гены демон стрируют координированную регуляцию транскрипции с соответствующими псевдогенами, причём в качестве дирижёров этого процесса выступают молекулы мик роРНК. Образование опухолевых капилляров из трансформированных клеток Концепция опухолевого ангиогенеза является одной из самых популярных тем клинической и фундаменталь ной онкологии прошедшего десятилетия. Считается, что трансформированные клетки могут образовывать визу ализируемую опухолевую массу только в том случае, если они секретируют факторы роста сосудов и таким обра зом активно способствуют образованию собственной капиллярной сети. Ангиогенез представляется идеальной мишенью для противоопухолевой терапии: в частности, эндотелиоциты, в отличие от неопластических клеток, не характеризуются геномной нестабильностью, поэто му они не могут адаптироваться к цитостатическим ле карственным воздействиям. В 2010 г. были одновремен но опубликованы 2 независимые статьи, которые ставят под сомнение многие догмы экспериментальной онко логии [18, 21]. Авторы упомянутых работ изучали спектр ПРАКТИЧЕСКАЯ ОНКОЛОГИЯ • Т. 12, №1 – 2011 3

Стр.3