Пучинская М.В.

УО «Белорусский государственный медицинский университет», Республика Беларусь, Минск

Маркеры опухолевых стволовых клеток и их прогностическое значение

Журнал: Архив патологии. 2016;78(2): 47-54

Просмотров : 2010

Загрузок : 1314

Как цитировать

Пучинская М. В. Маркеры опухолевых стволовых клеток и их прогностическое значение. Архив патологии. 2016;78(2):47-54. https://doi.org/10.17116/patol201678247-54

Авторы:

Пучинская М.В.

УО «Белорусский государственный медицинский университет», Республика Беларусь, Минск

Все авторы (1)

Опухолевые стволовые клетки (ОСК) в настоящее время активно обсуждаются как возможный источник развития злокачественных новообразований. Из-за устойчивости к стандартной химиотерапии и лучевой терапии их считают ответственными за прогрессирование опухолей на фоне лечения. С изучением свойств ОСК и механизмов их регуляции связаны надежды на разработку новых подходов к противоопухолевой терапии.

ОСК, согласно определению, данному на конференции Американской ассоциации исследования рака в 2006 г., — это клетки в пределах опухоли, обладающие способностью к самоподдержанию и дифференцировке в гетерогенные линии зрелых опухолевых клеток [1]. Соответственно для их выявления необходимы функциональные исследования, прежде всего, формирование сфер при росте в культуре in vitro, дифференцировка в клетки с иным иммунофенотипом и развитие опухоли, гистологически напоминающей исходную при ксенотрансплантации иммунодефицитным мышам. К настоящему времени ОСК описаны при лейкозах, раке молочной железы (РМЖ), легкого, предстательной железы, кишечника, желудка, поджелудочной железы, головы и шеи, яичников, эндометрия, остеосаркоме, опухолях мозга и других солидных опухолях. Во многих работах используется также термин «раковые стволовые клетки», однако поскольку такие клетки выявлялись не только в эпителиальных новообразованиях, но и в злокачественных опухолях иного гистогенеза (кроветворной, нервной системы, меланоме, эмбриональных опухолях), термин «опухолевые стволовые клетки» представляется более правильным, хотя и в отношении только злокачественных опухолей.

Исследователи по определению ОСК часто следовали общему принципу: разделение всех клеток опухоли на отдельные субпопуляции на основании экспрессии определенных молекул (маркеров) с последующим подтверждением наличия свойств ОСК у одних и отсутствия или малой степени выраженности таковых у других, т. е. выявление ОСК было неразрывно связано с определением их маркеров. В качестве последних использовали разнообразные по функциям молекулы (поверхностные антигены, ферменты, рецепторы, элементы сигнальных путей, необходимых для поддержания стволовости). К примеру, свойствами ОСК обладали CD34+CD38–-клетки при остром миелоидном лейкозе, CD44+CD24–ESA±клетки при РМЖ. В настоящее время выделение ОСК обычно проводится с помощью сортировки клеток на основании наличия флюоресцентных или реже магнитных меток (методики FACS — fluorescence activated cell sorting; MACS — (magnet activated cell sorting), связанных с поверхностными молекулами. Возможна их изоляция по образованию «побочной популяции» при выкачивании из клетки флюоресцентного красителя Hoechst 33342 посредством АВС-транспортеров (использовалось в глиоме, РМЖ, раке яичников, печени, кишечника) [2], активности некоторых ферментов, определенным генетическим изменениям. Используются также уровни экспрессии микроРНК или активности клеточных сигнальных путей (например, Wnt) [3]. При этом следует подчеркнуть, что понятия ОСК и «клетка, экспрессирующая маркеры ОСК», не идентичны, так как первое отражает преимущественно функциональные свойства клеток, а второе — морфологические, наличие свойств ОСК у клеток, экспрессирующих маркеры, требует доказательства. В настоящей статье для простоты изложения во всех случаях используется термин ОСК.

Маркеры не только «помечают» ОСК, но и важны для проявления их свойств, так как связаны с активацией генов и сигнальных путей, регулирующих стволовость [4], в связи с чем они часто рассматриваются как потенциальные мишени для направленной на ОСК терапии. Для определения важности нового маркера для функционирования ОСК предлагается по возможности использовать эксперименты с выключением его и оценкой активности сигнальных путей и свойств ОСК [5]. Изучение маркеров ОСК необходимо также в связи с тем, что, по мнению большинства исследователей, число ОСК в опухолях невелико, поэтому для изучения их свойств и оценки результатов воздействий на них необходимо отделение ОСК от большинства клеток опухоли. Кроме того, в последние годы начинает активно изучаться экспрессия маркеров ОСК, определяемая с помощью иммуногистохимии или иммунофлюоресценции непосредственно в тканях человека, как возможный прогностический признак и предиктор ответа на терапию.

Основной проблемой при определении маркеров ОСК является их неспецифичность. В разных опухолях ОСК экспрессируют различные маркеры и их комбинации, которые выявляются также на нормальных стволовых клетках или клетках-предшественницах, элементах стромы опухоли или опухолевых клетках, не имеющих свойств стволовых, поэтому, возможно, только часть клеток, выбранных по их экспрессии, является ОСК [6]. Использование разных маркеров приводило к разной определяемой частоте ОСК. Кроме того, даже в популяции клеток, не экспрессирующих маркер, присутствует небольшая доля клеток со свойствами ОСК [7, 8], а маркеры выявлялись так же, хотя и в меньшей степени, в прилежащей к опухоли нормальной ткани. Для решения этой проблемы часто используется комбинация нескольких маркеров, что позволяет в ряде случаев добиться лучшего выделения ОСК, так как популяции клеток, экспрессирующих разные маркеры, могут пересекаться лишь частично [8]. Вероятно, однако, что даже такой подход не позволяет полностью выделить всю популяцию ОСК, и чем больше маркеров используется, тем более «чистая линия» может быть получена [9].

В ряде работ получены данные о пластичности маркеров ОСК, т. е. о наличии нескольких иерархически организованных типов клеток со свойствами ОСК в одной опухоли, в том числе с различной экспрессией маркеров, и о транзиторном изменении уровня экспрессии маркеров при различных состояниях клеток [2, 5]. Клетки, экспрессирующие разные маркеры, могут обладать свойствами ОСК, но отличаться другими характеристиками, например в раке поджелудочной железы CD133+CXCR4–-клетки поддерживали рост первичной опухоли, но только CD133+CXCR4±клетки давали начало метастазам [2]. Не решен также вопрос о стабильности фенотипа ОСК в процессе прогрессии опухоли или при переходе из систем in vivo к in vitro [6]. Кроме того, разные подтипы опухолей одного органа могут иметь ОСК, экспрессирующие разные маркеры [5, 10].

Наиболее часто выявляемыми в опухолях различных локализаций маркерами ОСК являются CD44 и CD133, которые мы охарактеризуем подробнее.

CD44 (Pgp-1, Ly-24, H-CAM, рецептор хоуминга лейкоцитов, HUTCH-1, Hermes) — трансмембранный гликопротеин, ранее рассматривавшийся исключительно как молекула клеточной адгезии, а в настоящее время считающийся одним из основных маркеров ОСК. Кодирующий ген размером около 50 тыс. пар оснований расположен в 11р13 и состоит из 20 экзонов. В результате альтернативного сплайсинга, посттрансляционных модификаций и частичного расщепления матриксными металлопротеазами в клетке могут существовать множественные изоформы CD44 [11]. Стандартная изоформа (CD44s) включает экзоны 1—5 и 16—18 и присутствует на поверхности большинства клеток. Существует ряд вариантных изоформ (CD44v), из которых лучше изучена CD44v6. Их экспрессия зависит от типа ткани и микроокружения, регулируется онкогенными сигнальными путями (например, Ras-MAPK), хотя механизмы регуляции до конца не ясны [12]. CD44 посредством адаптерных белков связан с актиновым цитоскелетом, может подвергаться фосфорилированию или протеолитическому расщеплению, взаимодействовать с внутриклеточными киназами или быть корецептором поверхностных рецепторов (EGFR, Her2, Met6, TGFβRI, TGFβRII, VEGFR-2), участвуя таким образом в различных сигнальных путях (Rho-ГТФаз, Ras-MAPK, PI3K/Akt), в том числе стимулирующих рост и подвижность клетки [11, 12], транскрипции ряда генов и паракринной сигнализации, контактном торможении роста клеток, ремоделировании цитоскелета. Также он обеспечивает адгезию клеток и их взаимодействие с другими клетками и внеклеточным матриксом, участвует в воспалении, хоуминге лейкоцитов, дифференцировке Т-лимфоцитов, миграции клеток, метастазировании опухолей, является фузогенным фактором.

Во внеклеточном пространстве лигандами CD44 являются гиалуроновая кислота, коллаген, ламинин, фибронектин, остеопонтин и некоторые гликозаминогликаны [12]. При получении сигналов из микроокружения СD44 может тормозить рост, инвазию опухолевых клеток, индуцировать апоптоз [12], участвовать в торможении ангиогенеза (особенно при связывании с высокомолекулярной гиалуроновой кислотой) или опухолевой трансформации и метастазирования in vivo, хотя показаны также антиапоптотические и прометастатические эффекты СD44. Влияя на расщепление гиалуроновой кислоты и определяя локализацию на мембране матрикс-модифицирующих ферментов, в том числе матриксных металлопротеаз, СD44 может изменять опухолевое микроокружение, а расщепление самого CD44 повышалось в раке и вело к усилению миграции клеток [12]. Комплекс гиалуроновая кислота — СD44 связан с регуляцией эпителиально-мезенхимального перехода и стволовости в клетках РМЖ, рака головы и шеи, яичников; он взаимодействует с EGFR- и HER2-рецепторами, активирует транскрипционный фактор Nanog и ацетилтрансферазу р300, ацетилирующую β-катенин и комплекс NF—kB—p65, с последующей экспрессией генов, определяющих стволовость, торможение апоптоза и лекарственную устойчивость [4]. В качестве корецептора CD44 может взаимодействовать с активаторами эпителиально-мезенхимального перехода TGFβRI и TGFβRII с последующим взаимодействием СD44 с анкирином и Smad-зависимой инвазией [12]. По данным A. Gao и соавт. в раке предстательной железы СD44 являлся супрессором метастазирования [13], хотя в ксенографтной модели он способствовал росту и метастазированию этой опухоли [12]. Кроме того, в раке предстательной железы, лимфоме Беркитта, нейробластоме потеря СD44 была связана с онкогенной трансформацией [12]. Различные результаты исследования роли СD44 в канцерогенезе (про- или антиканцерогенные эффекты) могут быть объяснены различными свойствами изоформ молекулы, различиями в сигналах из микроокружения (в частности, наличием высоко- или низкомолекулярной гиалуроновой кислоты), условиях проведения экспериментов, изучением различных стадий прогрессии опухоли или мутаций, вызванных на разных стадиях развития, разных типов опухолей [12].

CD44 изолированно или в комбинации с другими маркерами выявляется на ОСК в раке молочной, предстательной и поджелудочной желез, печени, колоректальном раке, опухолях головы и шеи, желудка, легких, шейки матки, яичников, нейробластоме [4, 12, 14]. Он необходим для выживания ОСК гепатоцеллюлярного рака, хоуминга клеток хронического миелолейкоза в костном мозге, осуществления свойств ОСК в колоректальном раке. СD44 участвует в защите ОСК от повреждающего действия активных форм кислорода путем усиления синтеза восстановленного глутатиона [15]. Отсутствие его функции в ОСК РМЖ снижало активность путей Wnt, Hedgehog и Akt до уровня не-ОСК. Туморигенность ОСК in vivo, формирование сфер и рост опухоли снижались при «выключении» CD44 [5]. СD44s и CD44v в нише ОСК регулировали их поведение, взаимодействие с матриксом и передачу сигнала при клеточной миграции и прогрессии опухоли [11]. При иммуногистохимическом исследовании отмечалась мембранная экспрессия маркера преимущественно на межклеточных мембранах, а количество позитивных клеток сильно варьировало. Частая и значительная экспрессия CD44 в нормальных тканях и в опухолях противоречит представлению об относительной редкости ОСК, поэтому, вероятно, для выявления ОСК необходима комбинация CD44 с другими маркерами, например CD24 или CD133.

CD133 (АС133, проминин-1) впервые был обнаружен Х. Yin и соавт. в 1997 г. на гемопоэтических стволовых клетках [16]. Гликопротеин с пятью трансмембранными доменами молекулярной массой 120 кД, взаимодействующий с холестеролом [17], принадлежит к семейству промининов, имеет 3 изоформы: CD133−1, CD133−2, CD133−3. Ген (PROM1) картирован на 4р15.32. Ассоциирован с мембранными выпячиваниями, но функция его точно не известна. Мутация проминина-1 со сдвигом рамки считывания R373C ведет к развитию пигментного ретинита, макулярной дегенерации и дистрофии палочек и колбочек, вероятно, из-за эндотелиальной дисфункции [16]. Большинство используемых антител реагирует с АС133−1 — внеклеточным гликозилированным эпитопом молекулы CD133, экспрессия которого снижается при дифференцировке клеток [18, 19] и который позволяет идентифицировать ОСК [20], что не всегда коррелирует с уровнем экспрессии собственно белка проминина [18]. В норме CD133 определяется на гемопоэтических и нейральных стволовых клетках и клетках-предшественницах и в эмбриональных эпителиях, на циркулирующих эндотелиальных клетках-предшественницах, участвующих в опухолевом ангиогенезе и формировании преметастатической ниши [16], стволовые клетки эпителия протоков поджелудочной железы, а при выявлении других (не АС-133) эпитопов — также в проксимальных почечных канальцах, париетальном листке капсулы Шумлянского—Боумена юкстамедуллярных нефронах, протоках молочной железы [18]. Экспрессия регулируется в зависимости от ткани пятью альтернативными промоторами, а также эпигенетически (модификации гистонов, метилирование промоторов) под влиянием микроокружения, в том числе химиотерапии и лучевой терапии. Так, экспрессия CD133 повышается при снижении напряжения кислорода в ткани посредством сигнального пути HIF1α, SOX2 и OCT4 [21]. Метилирование промотора CD133 может быть одним из механизмов потери его экспрессии в дифференцированных клетках [21]. На экспрессию гена влияет сигнальный путь Wnt/β-катенин [22]. Точный механизм связи CD133 со свойствами ОСК неизвестен, однако он необходим для их поддержания, так как торможение CD133 в глиобластоме нарушает самоподдержание и туморигенность клеток нейросфер [23], а использование антител к различным эпитопам или подтипам данного белка может стимулировать [24] или тормозить пролиферацию клеток колоректального рака [25], что позволяет предположить его роль в пролиферации опухолей.

CD133 экспрессируется на ОСК в опухолях головного мозга [14], молочной, предстательной, поджелудочной желез [26], печени [27] и желчного пузыря [28], легкого [29], кишечника [30], эндометрия [31], яичников, меланоме [32]. В то же время в глиоме и колоректальном раке свойствами ОСК обладали также и АС133-отрицательные клетки [7, 8], причем CD133–- и CD133±клетки могли переходить друг в друга с изменением субклеточной локализации СD133 между цитоплазмой и мембраной [23]. В различных тканях определялись три паттерна экспрессии CD133: на апикальной (обращенной к просвету) мембране клеток, в цитоплазме (диффузная или перинуклеарная точечная) и в просвете желез [33, 34], а иногда также и в ядре, причем различные локализации маркера могли иметь разное прогностическое значение (с отрицательным прогнозом чаще ассоциировалась цитоплазматическая экспрессия) и, как полагают, в процессе канцерогенеза возможно изменение его локализации. Частота экспрессии CD133 обычно невысока, но может варьировать в широких пределах. Так, в раке эндометрия CD133 иммуногистохимически выявлялся в 1,3—62,6% случаев [31], в колоректальном раке CD133 экспрессировался в 0,3—82,0% клеток [35].

Таким образом, разные авторы в опухолях различных локализаций показали не только важное значение CD133 как маркера ОСК, но и отсутствие такового. Одной из возможных причин этого могут быть объективные трудности в выявлении антигена, связанные с наличием различных анти-CD133-антител, влиянием на выявление его различий в гликозилировании, эпигенетических модификаций, опухолевого микроокружения [21].

Другие маркеры и комбинации. CD24 — сильно гликозилированный сиалогликопротеин молекулярной массой 30—70 кД, заякоренный на поверхности клетки гликозил-фосфатидил-инозитолом. Ген картирован на 6q21. Различное гликозилирование приводит к взаимодействию с разными лигандами (например, Р-селектин) и различным функциям, включая межклеточное и клеточно-матриксное взаимодействие, пролиферацию, адгезию, инвазию, миграцию, роллинг по эндотелию, метастазирование опухолевых клеток [36—38]. Экспрессируется преимущественно на мембране, а также внутриклеточно, в большей степени на дифференцированных клетках [38]. В норме определяется в предшественниках В-лимфоцитов, нейтрофилах, нервной ткани, кератиноцитах, эпителии почечных канальцев [38]. Повышенная экспрессия СD24 выявлялась в В-клеточной лимфоме, раке почки, поджелудочной железы, назофарингеальном, гепатоцеллюлярном раке, мелкоклеточном раке легкого, карциноме из клеток Меркеля и опухолях нервной системы [38]. Наиболее изучен совместно с СD44 в СD44+/СD24–/сниж. ОСК РМЖ. Данные об экспрессии CD24 в ОСК противоречивы, так как в РМЖ и раке предстательной железы свойства ОСК имели клетки с низкой/отсутствующей экспрессией, а в раке поджелудочной железы, яичников, кишечника ОСК были СD24+.

Альдегиддегидрогеназа (АльДГ) — фермент, окисляющий альдегиды до карбоновых кислот. Участвует в детоксификации ряда экзо- и эндогенных веществ, включая химиопрепараты [39]. Имеет 19 изоформ, наиболее изучено значение АльДГ1А1. Нарушения активности изофермента обнаружены при болезни Паркинсона, ожирении, катаракте [40]. Экспрессируется стволовых клеток костного мозга, пуповинной крови и других тканей, ОСК РМЖ, рака головы и шеи, колоректального и гепатоцеллюлярного рака. Возможна коэкспрессия с другими маркерами ОСК (CD44, CD133) в разном проценте опухолевых клеток.

В отдельных опухолях отмечена возможность использования в качестве маркеров ОСК многих других молекул: СD49f (α6-интегрин) в раке молочной железы, кишечника и глиобластоме [5], α2β1 интегрин в раке предстательной железы, ABCG2, АВСВ5 и CD271 в меланоме [32], CD166 в раке простаты и кишечника [41, 42], CD117 в острых лейкозах [43], ABCG2, CD105, GEP, c-Met в аденокарциноме поджелудочной железы [26], ЕрСАМ в гепатоцеллюлярном и колоректальном раке. В то же время в клеточной линии рака предстательной железы DU145 CD34± и CD117±клетки не имели свойств ОСК [44].

Поскольку ни один из известных на сегодняшний день маркеров ОСК не позволяет полностью выделить эту популяцию клеток, во многих работах используется комбинация нескольких маркеров для лучшего «обогащения» ОСК. Так, ОСК РМЖ имеют иммунофенотип CD44+/CD24–/сниж., поджелудочной железы — СD44+СD24+ESA+, гепатоцеллюлярного рака — CD90+/CD45– [17]. Эффективность ксенотрансплантации ОСК РМЖ повышалась при сочетании фенотипа CD44+/CD24– и АльДГ+. Комбинация CD44 и CD133 использовалась для выделения ОСК в раке желчного пузыря [28], предстательной железы [45], колоректальном [35] и гепатоцеллюлярном [46] раке, протоковом раке поджелудочной железы, однако в раке желудка CD44+CD133±клетки не обладали свойствами ОСК [47]. Интересно, что экспрессия разных маркеров ОСК может не совпадать; так, в работе S. Shmelkov и соавт. СD133±клетки имели фенотип СD44сниж./СD24+, а СD133– — СD44+/СD24– и были более агрессивны [8].

Прогностическое значение ОСК и их маркеров

В последние годы появляется большое число работ по иммуногистохимическому выявлению маркеров ОСК в различных опухолях (с/без оценки их коэкспрессии) и определению их связи с клинико-морфологическими характеристиками опухолей и прогнозом. Кроме экспрессии маркеров ОСК или их комбинаций в качестве прогностических факторов, использовались «генетическая подпись» ОСК или присутствие в крови циркулирующих ОСК. Так, высокая экспрессия СD133, СD44 и АльДГ1 ассоциировалась с риском рецидива у пациентов с аденокарциномой легкого I стадии [48] и коррелировала с неблагоприятными клинико-морфологическими параметрами при раке желудка [49, 50], причем в последнем случае CD133 и CD44 были независимыми предикторами выживаемости [49, 50], а АльДГ1 сильнее экспрессировалась в метастазах в лимфатических узлах, чем в первичной опухоли [49]. В работе H. Le и соавт. экспрессия CD133 в раке легкого ассоциировалась со стадией, размером и степенью дифференцировки опухоли, но не с общей выживаемостью [51]. Высокая экспрессия СD133 коррелировала с рядом клинико-морфологических параметров, рецидивами и низкой выживаемостью пациентов с колоректальным раком [33], в том числе при I и II стадии заболевания [20, 52], а комбинация СD133, СD44 и СD166 позволяла разделить пациентов на группы риска [42]. Прогностическая ценность СD133 была выше при сочетании с определением цитокератинов и раково-эмбрионального антигена, а также у пациентов в IV стадии болезни. Корреляции между экспрессией разных маркеров наблюдались не всегда, например в колоректальном раке экспрессия СD133 коррелировала с таковой СD166, но не СD44 [42]. Экспрессия CD133 была связана с большей стадией опухоли и имела отрицательное прогностическое значение в отношении рецидива заболевания и выживаемости при гепатоцеллюлярном раке [27], опухолях мозга, желудка, эндометрия, яичников и легких [16]. Высокие уровни мРНК CD133 коррелировали с высоким риском смерти у пациентов с раком кишечника, предстательной железы, головы и шеи [14]. Повышенные ее уровни в периферической крови предсказывали рецидив колоректального рака независимо от стадии опухоли и уровней раково-эмбрионального антигена и были ассоциированы с костными метастазами в различных солидных опухолях [16]. В ряде систематических обзоров и метаанализов показана меньшая выживаемость пациентов с раком желудка [53], яичников [54], немелкоклеточным раком легкого [55], колоректальным раком [56] при высокой экспрессии СD133 в опухоли.

Прогностическое значение CD44 противоречиво, поскольку, как отмечалось, он участвует в передаче про- и противоопухолевых сигналов in vitro, может стимулировать или тормозить прогрессию опухоли и метастазирование in vivo, а экспрессия его коррелировала и с плохим, и с хорошим прогнозом [12]. Например, прогностическое значение СD44 в РМЖ было положительным в неинвазивном раке без поражения лимфатических узлов и отрицательным в инвазивных опухолях с метастазами в лимфатических узлах; повышенная экспрессия вариантных форм коррелировала с большей злокачественностью, также СD44 больше экспрессировался в инвазивном раке, хотя не всегда коррелировал с клиническим исходом [12]. E. Mylona и соавт. [57], напротив, отмечали обратную связь количества СD44+/СD24–/сниж.-клеток с наличием метастазов в лимфатических узлах и тенденцию к увеличению бессобытийной выживаемости при их наличии в РМЖ. При иммуногистохимическом исследовании экспрессии маркеров ОСК в первичной опухоли и соответствующих метастазах C. Eaton и соавт. [58] отметили более частую экспрессию CD44 в метастазах. Высокая экспрессия СD24 была связана с прогрессированием заболевания и смертью пациентов с немелкоклеточным раком легкого [59], меланомой кожи, раком молочной, предстательной желез, яичников [36]. Экспрессия CD44 и CD24 коррелировала с более низкой раково-специфической выживаемостью пациентов с раком мочевого пузыря, но не была независимым прогностическим фактором [60].

Экспрессия АльДГ1 чаще выявлялась в трижды негативном РМЖ и ассоциировалась с худшей выживаемостью. Общая выживаемость была ниже при АльДГ+ нетрижды негативном раке [61]. В работе K. Morimoto и соавт. [62] АльДГ экспрессировалась лишь в 10% случаев РМЖ, причем эти опухоли чаще имели фенотип ER–PR–HER2+Ki-67+, а сами АльДГ±клетки чаще были ER–HER2+Ki-67–. Согласно данным метаанализа, в РМЖ экспрессия АльДГ коррелировала со степенью дифференцировки, экспрессией рецепторов эстрогенов и прогестерона, но не HER2 [63]. В плоскоклеточном раке головы и шеи экспрессия АльДГ коррелировала с низкой дифференцировкой, наличием метастазов в регионарных лимфатических узлах и худшей выживаемостью [64].

Прогностическое значение разных маркеров ОСК в одной опухоли может отличаться, например в РМЖ экспрессия АльДГ сильнее коррелировала с появлением метастазов опухоли, чем количество СD44+/СD24–-клеток [65], а число АльДГ+, но не СD44+/СD24–-клеток увеличивалось в рецидивных опухолях по сравнению с первичными. M. Currie и соавт. в инвазивном протоковом РМЖ и прилежащей протоковой карциноме in situ более часто выявляли СD133±клетки, чем СD44+/СD24–, причем экспрессия СD133 чаще выявлялась в низкодифференцированных, локализованных гормон-рецепторнегативных опухолях, у молодых пациенток, СD44+/СD24–- и СD133±клетки чаще локализовались в зонах гипоксии, а АльДГ±опухоли имели повышенную плотность микрососудов [66]. В гормон-рецепторпозитивном РМЖ присутствие АльДГ± и СD44+/СD24–-клеток не влияло на ответ на гормонотерапию и выживаемость пациенток [67]. В целом данные разных авторов по определению маркеров ОСК в РМЖ позволяют сделать вывод о различной ценности маркеров как прогностических факторов, что позволяет предположить существование разных типов клеток с характеристиками ОСК, имеющих различное влияние на поведение РМЖ и его подтипов.

Присутствие в опухоли ОСК коррелировало с плохим прогнозом также при глиобластоме, раке предстательной железы, кишечника. «Генетическая подпись» ОСК и стволовости имела прогностическое значение в отношении общей выживаемости при остром миелолейкозе у пациентов с различными мутациями в опухоли, что свидетельствовало о том, что именно стволовость как биологическое свойство является точкой приложения действия многих мутаций и фактором, влияющим на прогноз [3]. Клетки с фенотипом ОСК чаще и в большем количестве выявлялись в прогностически неблагоприятных и более агрессивных подтипах опухолей [9], например в СD44+/СD24–- и АльДГ±клетки чаще определялись в базально-подобном молекулярном подтипе РМЖ [10]. R. Atkinson и соавт. [68] обнаружили связь экспрессии маркеров даже в прилежащей к опухоли нормальной ткани с прогностически неблагоприятным подтипом опухоли и генетической подписью стволовые клетки. В то же время в ряде новообразований прогностическое значение маркеров ОСК отсутствовало [17]. Более точное определение маркеров ОСК позволит лучше связать их с гистопатологией опухоли, ее прогнозом и может служить суррогатным маркером эффективности лечения.

Экспрессия маркеров ОСК позволяет прогнозировать ответ на терапию и выделять субпопуляции клеток с различной чувствительностью к ней. Так, цитоплазматическая экспрессия СD133 обратно коррелировала со степенью регресса опухоли после неоадъювантной химиорадиотерапии при раке прямой кишки [33, 34]. Экспрессия СD133 повышалась после такого воздействия (кроме слизистых опухолей), что ассоциировалось со снижением общей и безрецидивной выживаемости [69, 70], а исследования in vitro подтвердили дозозависимое повышение СD133 при облучении клеток [34]. В отношении CD44 подобные изменения не наблюдались [70]. СD133±клетки по сравнению с СD133– были более устойчивы к цисплатину в раке яичников, цисплатину и паклитакселу в аденокарциномах эндометрия [31], лучевой терапии в глиоме (причем число их после этого воздействия увеличивалось). Количество CD133+EpCAM±клеток увеличивалось в клеточных линиях рака кишечника, представляющих более поздние стадии развития опухоли. В немелкоклеточном раке легкого экспрессия СD133 ассоциировалась с экспрессией белков, связанных с лекарственной устойчивостью (глутатион-S-трансфераза, тимидилат-синтаза, каталаза и др.), но не с экспрессией онкогенов, ангиогенных факторов, пролиферативной активностью и апоптозом в опухоли и не с выживаемостью пациентов [71]. В РМЖ АльДГ+, но не СD44+/СD24–-клетки связаны с низкой частотой полных ответов на неоадъювантную терапию, причем доля таких клеток после лечения увеличивалась [72].

Заключение

Таким образом, в настоящее время выявление ОСК с помощью их маркеров активно используется для изучения свойств этой клеточной популяции, их прогностического и предиктивного значения в опухолях различных локализаций. Тем не менее существуют некоторые нерешенные вопросы и трудности, в частности: 1) неспецифичность маркеров ОСК и выявление их на клетках, не имеющих свойств ОСК; 2) несоответствие численности ОСК, выявляемых в определенной опухоли, при использовании разных маркеров, антител к разным эпитопам одного маркера и разных методик (FACS или иммуногистохимия); 3) возможность существования разных субпопуляций клеток с характеристиками ОСК и разной экспрессией маркеров в одной опухоли, их различное прогностическое и предиктивное значение; 4) отсутствие четких представлений о функции некоторых маркеров (например, CD133). Также следует понимать, что экспрессия маркеров ОСК, особенно выявляемая с помощью иммуногистохимии или иммунофлюоресценции в гистологических образцах, хотя и полезна для уточнения прогноза, ответа на терапию и тактики лечения пациента, все-таки не позволяет называть экспрессирующие эти молекулы клетки ОСК, так как до настоящего времени ОСК определяются лишь по совокупности их свойств, выявляемых посредством функциональных исследований. Все это подчеркивает необходимость разработки новых способов выделения и визуализации ОСК для дальнейшего изучения этих клеток и их маркеров, более точного определения иммунофенотипа ОСК и свойств ОСК с различным фенотипом, регуляции экспрессии и функций маркеров ОСК, их клинического значения. Учитывая имеющиеся данные о важной роли ОСК в биологии опухолей и их потенциальную роль как новых мишеней для противоопухолевой терапии, исследование маркеров ОСК представляется весьма перспективным.

Конфликт интересов отсутствует.

ь «генетическая подпись» ОСК или присутствие в крови циркулирующих ОСК. Так, высокая экспрессия СD133, СD44 и АльДГ1 ассоциировалась с риском рецидива у пациентов с аденокарциномой легкого I стадии [48] и коррелировала с неблагоприятными клинико-морфологическими параметрами при раке желудка [49, 50], причем в последнем случае CD133 и CD44 были независимыми предикторами выживаемости [49, 50], а АльДГ1 сильнее экспрессировалась в метастазах в лимфатических узлах, чем в первичной опухоли [49]. В работе H. Le и соавт. экспрессия CD133 в раке легкого ассоциировалась со стадией, размером и степенью дифференцировки опухоли, но не с общей выживаемостью [51]. Высокая экспрессия СD133 коррелировала с рядом клинико-морфологических параметров, рецидивами и низкой выживаемостью пациентов с колоректальным раком [33], в том числе при I и II стадии заболевания [20, 52], а комбинация СD133, СD44 и СD166 позволяла разделить пациентов на группы риска [42]. Прогностическая ценность СD133 была выше при сочетании с определением цитокератинов и раково-эмбрионального антигена, а также у пациентов в IV стадии болезни. Корреляции между экспрессией разных маркеров наблюдались не всегда, например в колоректальном раке экспрессия СD133 коррелировала с таковой СD166, но не СD44 [42]. Экспрессия CD133 была связана с большей стадией опухоли и имела отрицательное прогностическое значение в отношении рецидива заболевания и выживаемости при гепатоцеллюлярном раке [27], опухолях мозга, желудка, эндометрия, яичников и легких [16]. Высокие уровни мРНК CD133 коррелировали с высоким риском смерти у пациентов с раком кишечника, предстательной железы, головы и шеи [14]. Повышенные ее уровни в периферической крови предсказывали рецидив колоректального рака независимо от стадии опухоли и уровней раково-эмбрионального антигена и были ассоциированы с костными метастазами в различных солидных опухолях [16]. В ряде систематических обзоров и метаанализов показана меньшая выживаемость пациентов с раком желудка [53], яичников [54], немелкоклеточным раком легкого [55], колоректальным раком [56] при высокой экспрессии СD133 в опухоли.

Прогностическое значение CD44 противоречиво, поскольку, как отмечалось, он участвует в передаче про- и противоопухолевых сигналов in vitro, может стимулировать или тормозить прогрессию опухоли и метастазирование in vivo, а экспрессия его коррелировала и с плохим, и с хорошим прогнозом [12]. Например, прогностическое значение СD44 в РМЖ было положительным в неинвазивном раке без поражения лимфатических узлов и отрицательным в инвазивных опухолях с метастазами в лимфатических узлах; повышенная экспрессия вариантных форм коррелировала с большей злокачественностью, также СD44 больше экспрессировался в инвазивном раке, хотя не всегда коррелировал с клиническим исходом [12]. E. Mylona и соавт. [57], напротив, отмечали обратную связь количества СD44+/СD24–/сниж.-клеток с наличием метастазов в лимфатических узлах и тенденцию к увеличению бессобытийной выживаемости при их наличии в РМЖ. При иммуногистохимическом исследовании экспрессии маркеров ОСК в первичной опухоли и соответствующих метастазах C. Eaton и соавт. [58] отметили более частую экспрессию CD44 в метастазах. Высокая экспрессия СD24 была связана с прогрессированием заболевания и смертью пациентов с немелкоклеточным раком легкого [59], меланомой кожи, раком молочной, предстательной желез, яичников [36]. Экспрессия CD44 и CD24 коррелировала с более низкой раково-специфической выживаемостью пациентов с раком мочевого пузыря, но не была независимым прогностическим фактором [60].

Экспрессия АльДГ1 чаще выявлялась в трижды негативном РМЖ и ассоциировалась с худшей выживаемостью. Общая выживаемость была ниже при АльДГ+ нетрижды негативном раке [61]. В работе K. Morimoto и соавт. [62] АльДГ экспрессировалась лишь в 10% случаев РМЖ, причем эти опухоли чаще имели фенотип ER–PR–HER2+Ki-67+, а сами АльДГ±клетки чаще были ER–HER2+Ki-67–. Согласно данным метаанализа, в РМЖ экспрессия АльДГ коррелировала со степенью дифференцировки, экспрессией рецепторов эстрогенов и прогестерона, но не HER2 [63]. В плоскоклеточном раке головы и шеи экспрессия АльДГ коррелировала с низкой дифференцировкой, наличием метастазов в регионарных лимфатических узлах и худшей выживаемостью [64].

Прогностическое значение разных маркеров ОСК в одной опухоли может отличаться, например в РМЖ экспрессия АльДГ сильнее коррелировала с появлением метастазов опухоли, чем количество СD44+/СD24–-клеток [65], а число АльДГ+, но не СD44+/СD24–-клеток увеличивалось в рецидивных опухолях по сравнению с первичными. M. Currie и соавт. в инвазивном протоковом РМЖ и прилежащей протоковой карциноме in situ более часто выявляли СD133±клетки, чем СD44+/СD24–, причем экспрессия СD133 чаще выявлялась в низкодифференцированных, локализованных гормон-рецепторнегативных опухолях, у молодых пациенток, СD44+/СD24–- и СD133±клетки чаще локализовались в зонах гипоксии, а АльДГ±опухоли имели повышенную плотность микрососудов [66]. В гормон-рецепторпозитивном РМЖ присутствие АльДГ± и СD44+/СD24–-клеток не влияло на ответ на гормонотерапию и выживаемость пациенток [67]. В целом данные разных авторов по определению маркеров ОСК в РМЖ позволяют сделать вывод о различной ценности маркеров как прогностических факторов, что позволяет предположить существование разных типов клеток с характеристиками ОСК, имеющих различное влияние на поведение РМЖ и его подтипов.

Присутствие в опухоли ОСК коррелировало с плохим прогнозом также при глиобластоме, раке предстательной железы, кишечника. «Генетическая подпись» ОСК и стволовости имела прогностическое значение в отношении общей выживаемости при остром миелолейкозе у пациентов с различными мутациями в опухоли, что свидетельствовало о том, что именно стволовость как биологическое свойство является точкой приложения действия многих мутаций и фактором, влияющим на прогноз [3]. Клетки с фенотипом ОСК чаще и в большем количестве выявлялись в прогностически неблагоприятных и более агрессивных подтипах опухолей [9], например в СD44+/СD24–- и АльДГ±клетки чаще определялись в базально-подобном молекулярном подтипе РМЖ [10]. R. Atkinson и соавт. [68] обнаружили связь экспрессии маркеров даже в прилежащей к опухоли нормальной ткани с прогностически неблагоприятным подтипом опухоли и генетической подписью стволовые клетки. В то же время в ряде новообразований прогностическое значение маркеров ОСК отсутствовало [17]. Более точное определение маркеров ОСК позволит лучше связать их с гистопатологией опухоли, ее прогнозом и может служить суррогатным маркером эффективности лечения.

Экспрессия маркеров ОСК позволяет прогнозировать ответ на терапию и выделять субпопуляции клеток с различной чувствительностью к ней. Так, цитоплазматическая экспрессия СD133 обратно коррелировала со степенью регресса опухоли после неоадъювантной химиорадиотерапии при раке прямой кишки [33, 34]. Экспрессия СD133 повышалась после такого воздействия (кроме слизистых опухолей), что ассоциировалось со снижением общей и безрецидивной выживаемости [69, 70], а исследования in vitro подтвердили дозозависимое повышение СD133 при облучении клеток [34]. В отношении CD44 подобные изменения не наблюдались [70]. СD133±клетки по сравнению с СD133– были более устойчивы к цисплатину в раке яичников, цисплатину и паклитакселу в аденокарциномах эндометрия [31], лучевой терапии в глиоме (причем число их после этого воздействия увеличивалось). Количество CD133+EpCAM±клеток увеличивалось в клеточных линиях рака кишечника, представляющих более поздние стадии развития опухоли. В немелкоклеточном раке легкого экспрессия СD133 ассоциировалась с экспрессией белков, связанных с лекарственной устойчивостью (глутатион-S-трансфераза, тимидилат-синтаза, каталаза и др.), но не с экспрессией онкогенов, ангиогенных факторов, пролиферативной активностью и апоптозом в опухоли и не с выживаемостью пациентов [71]. В РМЖ АльДГ+, но не СD44+/СD24–-клетки связаны с низкой частотой полных ответов на неоадъювантную терапию, причем доля таких клеток после лечения увеличивалась [72].

Заключение

Таким образом, в настоящее время выявление ОСК с помощью их маркеров активно используется для изучения свойств этой клеточной популяции, их прогностического и предиктивного значения в опухолях различных локализаций. Тем не менее существуют некоторые нерешенные вопросы и трудности, в частности: 1) неспецифичность маркеров ОСК и выявление их на клетках, не имеющих свойств ОСК; 2) несоответствие численности ОСК, выявляемых в определенной опухоли, при использовании разных маркеров, антител к разным эпитопам одного маркера и разных методик (FACS или иммуногистохимия); 3) возможность существования разных субпопуляций клеток с характеристиками ОСК и разной экспрессией маркеров в одной опухоли, их различное прогностическое и предиктивное значение; 4) отсутствие четких представлений о функции некоторых маркеров (например, CD133). Также следует понимать, что экспрессия маркеров ОСК, особенно выявляемая с помощью иммуногистохимии или иммунофлюоресценции в гистологических образцах, хотя и полезна для уточнения прогноза, ответа на терапию и тактики лечения пациента, все-таки не позволяет называть экспрессирующие эти молекулы клетки ОСК, так как до настоящего времени ОСК определяются лишь по совокупности их свойств, выявляемых посредством функциональных исследований. Все это подчеркивает необходимость разработки новых способов выделения и визуализации ОСК для дальнейшего изучения этих клеток и их маркеров, более точного определения иммунофенотипа ОСК и свойств ОСК с различным фенотипом, регуляции экспрессии и функций маркеров ОСК, их клинического значения. Учитывая имеющиеся данные о важной роли ОСК в биологии опухолей и их потенциальную роль как новых мишеней для противоопухолевой терапии, исследование маркеров ОСК представляется весьма перспективным.

Конфликт интересов отсутствует.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail