Генетические изменения при раке толстой кишки

К самым большим достижениям фундаментальной науки в рассматриваемой области следует отнести идентификацию генетических изменений при спорадическом (ненаследственном) раке толстой кишки, которая дала возможность приступить к разработке генной терапии этого заболевания во многих онкологических центрах и научно-исследовательских лабораториях крупнейших фармацевтических компаний.

Впервые модель колоректального канцерогенеза была представлена в литературе Vogelstein et.al в 1988 году. В последующем эта модель подверглась уточнениям и сейчас признается, что она правильно аккумулирует генетические изменения и спорно описывает последовательность этих изменений. Модель колоректального канцерогенеза и мишени генной терапии представлены ниже.

РТК развивается от 8 до 15 лет. Это многоступенчатый процесс, характеризующийся на разных этапах специфическими морфологическими и молекулярными изменениями.

Гиперпролиферация нормального эпителия является началом РТК (образование фокусов диспластических аберрантных крипт).

Мутации супрессорного гена АРС ответственны за этот этап канцерогенеза. Они были найдены на ранних стадиях РТК в 70%. Японские исследователи продемонстрировали на мышах, что мутация АРС быстро приводит к образованию многочисленных аденом кишечника [Shibata, 1997].

Цитогенетическим выражением мутаций этого гена является потеря одного или двух аллелей в 5 хромосоме. Мутации отмечаются в районе 15-го экзона, в котором осуществляется взаимодействие с геном β-катенин, о чем ниже. Установлено, что главным следствием мутации АРС является гиперактивация Wingless Wnt пути сигнальной трансдукции, в результате чего транскрипируются гены, благоприятствующие возникновению опухолевого роста. Мутации АРС приводят к накоплению β-катенина. Этот ген связывается с транскрипционными факторами TCF/LEF, что приводит к активации циклина D1 промотора клеточной пролиферации. Активируются и другие гены C-Jun, Fra-1, WISP, соединительнотканный фактор роста Суr61 и др., все они являются промоторами клеточного деления.

Образование ранних аденом – второй этап в развитии РТК, его связывают с мутированным колоректальным раковым геном (ММС) и гиперметилированием ДНК. Ген ММС расположен в 5 хромосоме, он играет важную роль в передаче сигнальной трансдукции, его значение при РТК пока лишь является предположением.

Метилирование ДНК необходимо для регуляции экспрессии генов и важно для метаболизма цитозин нуклеотидов. В ДНК клеток аденом содержится меньше метальных групп, чем в клетках нормальной слизистой. Гиперметилирование по современным представлениям дополняет клеточную генетическую нестабильность.

Цитогенетическим последствием гиперметилирования является потеря двух аллелей и инактивация гена hMLH.

Третий этап развития РТК – поздние аденомы – связан с мутацией генов ras. В середине 60-х годов гены этого семейства были впервые охарактеризованы как трансформирующие в канцерогенезе толстой кишки.

Особое значение имеет K-ras, меньшее N-ras. Оба гена являются маркерами опухолевой прогрессии, K-ras расположен в коротком плече 12-й хромосомы, N-ras – в 1-й хромосоме. Vogelstein (1988) обнаружил K-ras мутации у 13% больных с ранними тубулярными аденомами, в 42% у больных с крупными аденомами и в 57% у больных с аденомами с участками инвазивного рака.

Потеря аллеля в 18 хромосоме отмечается у 70% больных РТК и 50% больных с поздними аденомами. Аллель этот обычно содержит супрессорный ген DCC (DOT слова «deleted» – потерянный, СС – рак ободочной кишки). Клетки нормального эпителия в отсутствие DCC теряют способность дифференцироваться. DCC кодирует белок (около 1,5 тысяч аминокислот), который ответственен за процессы клеточной адгезии. Снижение экспрессии DCC ведет к рассеиванию опухолевых клеток. DCC определяется при раке без метастазов, при диссеминированных формах он не экспрессируется [Zetter, 1993].

В переходе от поздних аденом к раку важнейшая роль принадлежит мутации супрессорного гена Р53. Этот ген был обозначен как попечитель, страж (guardian) клеточного генеза, поскольку основными его функциями в норме являются распознание повреждений ДНК, остановка клеточного цикла, «ремонт» дефектов ДНК или посыл неисправленной клетки в апоптоз [Lane, 1993].

Именно Р53 в норме регулирует транскрипцию генов, отвечающих за продолжение клеточного цикла, апоптоз и ингибицию ангиогенеза. Среди этих генов р21, Вах, GADD 45, FAS-Apo, циклин G, TSPI и другие.

Р53 мутирован более чем у 50% больных РТК, мутации его располагаются в экзонах 5-8 и сопровождаются потерей аллеля в коротком плече 17 хромосомы.

Замещение или подавление мутированных генов на разных этапах колоректального генеза – таковы вполне достижимые цели будущего лечения РТК. Экспериментальные разработки ведутся весьма энергично.

Как мы упомянули, поэтапная модель Vogelstein подвергается ревизии и дополнению. В 21 веке внесены существенные изменения в представлении о колоректальном канцерогенезе и ответственности различных мутированных генов. В суммарном виде генетические изменения при РТК характеризуются:

1. количественными нарушениями – в клетках РТК меньше ДНК, что обусловлено потерями аллелей в 17р, 18q, 5р, 8р и 22q;
2. качественными нарушениями – супрессорные гены Р53, АРС, CMAD4, р16 инактивируются в связи с мутациями, гиперметилированием или потерей аллелей;
3. активируются протоонкогены в онкогены (K-ras, BRAF, Р1КЗСА);
4. нарушены гены, исправляющие дефекты ДНК, – MLH1, MSH2, MSH3, MSH6;
5. активируются тирозинкиназные гены (ТК-гены) NTRK3, FES, KDR, ERHA3, NTPK2, MLK4;
6. угнетаются фосфатазные гены: PTPRG, PTPRF, PTPRT, PTPN3, PTPN13, PTPN17.

К 2005 году идентифицированы по генетическим изменениям 2 типа колоректальных опухолей. 1-й тип характеризуется потерей гетерозиготности (LOH). Под этим термином обозначается делеция одного аллеля в опухолевой клетке, преимущественно в длинном плече 18-й хромосомы или коротком плече 17 хромосомы, а также реже в 5q, 8р и 22q хромосомах. Более чем 2/3 РТК принадлежат к этому типу. Почти всегда мутированы гены Р53 и АРС, отмечается частая мутация K-ras и PIK3CA генов. Рак локализуется обычно в дистальной части толстой кишки, опухоли гиперплоидные. Хромосомная нестабильность – характерная особенность этого типа РТК.

2-й тип встречается у 1/3 больных, чаще в проксимальных отделах толстой кишки, его называют микросателлитным локус позитивным раком (MSI-positive). Он характеризуется генной нестабильностью. Не бывает потери аллелей в 17р 18q 5q, редки мутации генов Р53 и АРС, регистрируются мутации рецепторов II типа TGFB, ВАХ, TGF4, каспазы 5, часто мутированы гены BRAF, PIK3CA, характерными являются изменения генов hMSH2, hMLH1, hMSH3, исправляющих дефекты ДНК [Laurent Puig, 2005].

По монографии А.М. Гарина, И.С. Базина
«Десять наиболее распространенных злокачественных опухолей»,
г. Москва, 2006