Борисов К.Е.

ГУЗ "Республиканский клинический онкологический диспансер" Минздрава Республики Башкортостан, Уфа

Сакаева Д.Д.

ГБУЗ "Башкирский республиканский клинический онкологический диспансер", Уфа

Генные нарушения и молекулярно-генетические подтипы злокачественных глиом

Журнал: Архив патологии. 2013;75(3): 52-61

Просмотров : 16

Загрузок :

Как цитировать

Борисов К. Е., Сакаева Д. Д. Генные нарушения и молекулярно-генетические подтипы злокачественных глиом. Архив патологии. 2013;75(3):52-61.

Авторы:

Борисов К.Е.

ГУЗ "Республиканский клинический онкологический диспансер" Минздрава Республики Башкортостан, Уфа

Все авторы (2)

a:2:{s:4:"TEXT";s:78639:"

В последнее время накоплено много доказательств ведущей роли генетических повреждений в инициации и прогрессировании злокачественных опухолей головного мозга [1—3]. Генетический скрининг показал, что потеря генетического материала может наблюдаться почти в любой хромосоме с частотой 2—80%. Утрата функции может быть следствием полной потери хромосомы, частичной делеции, потери специфических аллелей, инактивирующих мутаций или метилирования гена-промотора. Наиболее часто наблюдается повреждение в следующих хромосомах: 1p, 6q, 7q, 9p, 10p, 10q, 13q, 14q, 15q, 17p, 18q, 19q, 22q и Y. Потеря генетического материала часто ведет к утрате функции генов-супрессоров онкогенеза с последующим развитием опухоли.

Потеря гетерозиготности (loss of heterozygosity — LOH) хромосомы 10 является наиболее частой генной аберрацией при мультиформной глиобластоме (МГБ) и встречается у 60—80% больных [1, 4]. Может теряться как копия хромосомы целиком, что более характерно для первичных МГБ, так и часть хромосомы, обычно длинного плеча 10q, что чаще бывает при вторичных МГБ. Делеция происходит преимущественно в локусах 10р14-15, 10q23-24 и дистальнее 10q25. Именно в этих локусах находятся супрессорные гены KLF6 (10р15), PTEN (10q23), DMBT1 (10q26), LGI1 (10q24), BUB3 (10q24-q26), MXI1 (10q25), LIMAB1 (10q25), а также ген репарационного энзима MGMT [7]. Частота делеции коррелирует со степенью злокачественности опухоли: при МГБ делеция 10q наблюдается у 60—80% больных, а при олигодендроглиальных опухолях (ОДО) лишь у 30%, однако прогноз у этих больных крайне плохой: медиана выживаемости без прогрессирования (мВБП) составляет всего 6 мес, 3-летняя общая выживаемость (ОВ-36) — 1%, в то время как у больных с ОДО без делеции 10q, но с сочетанной LOH 1р19q мВБП равна 36 мес и ОВ-36 — 85% [6].

LOH22q чаще наблюдается при вторичной МГБ (82%), чем при первичной МГБ (41%) [5, 7]. Делеция происходит в локусах 22q12 и 22q13, где находятся гены опухолевого супрессора NF2 (мерлин) и ингибитора металлопротеиназы-3 TIMP-3. Несколько реже при МГБ наблюдается потеря 19q (54% при вторичных МГБ и 6% при первичных МГБ), 13q (38% при вторичных и 12% при первичных МГБ), 1р (31%) и 7q (9—12%) [2, 5].

В ряде случаев при потере генетического материала утрачивается часть онкогенов, что благоприятно отражается на прогнозе. Характерная для ОДО сочетанная LOH 1р19q может указывать на более благоприятный прогноз и ответ на лечение как при ОДО, так и при МГБ [6]. Так, при ОДО при наличии коделеции 1р19q ответ на лечение составляет 92,3%, при отсутствии каких-либо делеций — 83,3%, при делеции 10q — лишь 14%, хотя при сочетании делеций 10q1p19q повышается до 50% [6]. Полная утрата 1р является прогностически более благоприятной, чем частичная делеция. До настоящего времени точно не идентифицировано, утрата каких именно онкогенов на 1р или 19q приводит к улучшению прогноза.

Наиболее частые аберрации, связанные с утратой функции генов, представлены в табл. 1.

Приобретение генетического материала происходит реже, чем его потеря, и может происходить за счет дупликации хромосом, внутрихромосомной амплификации специфических аллелей, экстрахромосомной амплификации (обычно по типу «двойного протокола» — double minutes — dmins) и активирующих мутаций. Вовлекаются хромосомы 1q, 3q, 4p, 4q, 7p, 7q, 12q, 13q, 19 [8]. Аберрации, приводящие к усилению функции генов, представлены в табл. 2.

Несмотря на обилие генных аберраций, имеется всего несколько сигнальных путей, ведущих к инициации опухолей, миграции, инвазии и выживанию опухолевых клеток. Пути, связанные с факторами роста (EGF, PDGF, VEGF), играют роль в клеточной пролиферации, миграции и неоваскуляризации. Р53- и RB1-сигнальные пути играют основную роль в регулировании клеточного цикла и апоптоза. TGF-β Wnt, SHH и Notch — сигнальные пути отвечают за пролиферацию, дифференцировку и инвазию.

Сигнальные пути, связанные с рецепторами факторов роста

Наиболее часто в опухолевой прогрессии злокачественных глиом (ЗГ) участвуют сигнальные пути, связанные с рецепторами факторов роста: эпидермального (EGF), тромбоцитарного (PDGF), сосудистого (VEGF), инсулиноподобного (ILGF), фибробластов (FGF), гепатоцитов (HGF), стволовых клеток (SCGF). Как сами рецепторы ростовых факторов, так и различные элементы сигнальных путей часто бывают изменены при ЗГ.

Изменение рецепторных тирозинкиназ

EGFR. Наиболее частым генным нарушением при ЗГ является амплификация локусов на хромосоме 7р12, связанных с EGFR [4]. Экспрессия EGFR наблюдается при многих опухолях и коррелирует с прогрессированием опухоли и плохим прогнозом. При глиомах дисрегуляция EGFR-ассоциированных путей передачи сигналов наблюдается у 40—50% больных. Причем она наиболее выражена при первичных МГБ. При вторичных МГБ, глиомах низкой степени злокачественности (ГНСЗ — II степень злокачественности по классификации ВОЗ) и ОДО она встречается менее чем у 10% больных. Около 50% опухолей с амплификацией гена EGFR и гиперэкспрессией «дикого» типа EGFR экспрессируют конститутивно активный аутофосфорилированный вариант EGFRvIII с постоянной тирозинкиназной активностью, у которого утрачены экзоны 2—7 [9].

Считается, что экспрессия EGFRvIII отвечает за агрессивное течение и рефрактерность к терапии. По данным M. Wrensch и соавт. [10], экспрессия EGFR ассоциируется с лучшей выживаемостью у больных с МГБ, но значительно ухудшает выживаемость больных с анапластическими астроцитомами (АА), которая составляет лишь 9,9 мес, что сопоставимо с выживаемостью больных с МГБ. Это позволяет выделить больных АА с гиперэкспрессией EGFR в подгруппу с плохим прогнозом. В некоторых исследованиях сообщается о влиянии возрастного фактора на взаимосвязь экспрессии EGFR и выживаемости больных с глиобластомами [11]. У пожилых пациентов экспрессия EGFR увеличивает выживаемость, у более молодых — уменьшает. Однако в другом исследовании влияния возраста не выявлено [10]. В крупном популяционном исследовании ни у одного больного с МГБ моложе 35 лет амплификация EGFR не обнаружена [1]. Считается, что с выживаемостью больных в большей мере коррелирует гиперэкспрессия EGFR, чем амплификация гена EGFR [15]. Около 1/3 опухолей с гиперэкспрессией EGFR не имеют амплификации соответствующего гена. Факторы, ответственные за гиперэкспрессию при отсутствии амплификации, недостаточно ясны.

Общая прогностическая значимость EGFRvIII при злокачественных глиомах также остается неясной. Указывается на неблагоприятный прогноз при экспрессии EGFRvIII у молодых пациентов [12]. В некоторых исследованиях подтверждается прогностическая значимость EGFRvIII при АА, но не при МГБ. EGFRvIII при МГБ является предиктором лишь при одновременной амплификации EGFR [13].

В сигнальных каскадах присутствует очень много альтернативных путей передачи сигнала. Для увеличения выживаемости важным является не только отсутствие гиперэкспрессии EGFR или EGFRvIII, но и активации нисходящего Ras-PI3K каскадного пути, в частности одного из его элементов YKL-40. Выживаемость больных достоверно выше лишь при отсутствии экспрессии одновременно EGFRvIII и YKL-40. В этом случае медиана выживаемости составляет 85 нед, 2-летняя — 43%, в то время как при наличии хотя бы одного позитивного маркера в паре EGFRvIII и YKL-40 — 47—56 нед и 12% соответственно (р<0,001) [14].

C-KIT. Продуктом гена c-KIT является рецептор для SCF (stem cell factor) — цитокина, необходимого для пролиферации и/или выживания разных типов клеток, в том числе стволовых. При мутации гена образуется белок, обладающий повышенной тирозинкиназной активностью независимо от его связывания с лигандом (SCF). С глиомами ассоциируется альтерация хромосомного локуса 4q12, что приводит к амплификации гена с-KIT и клеточной пролиферации. KIT экспрессируется в 47—59% первичных МГБ и в 36% вторичных МГБ, причем как в самих клетках опухоли, так и в эндотелии опухолевых сосудов. При АА амплификация с-KIT наблюдается у 28% больных, а при рецидиве — у 50%. При ОДО частота амплификации не превышает 23% и наблюдается только при прогрессировании заболевания [15]. При мультивариантном анализе наличие амплификации c-KIT является фактором плохого прогноза.

PDGFR. Семейство PDGF состоит из 4 лигандов — PDGF-A, PDGF-B, PDGF-C, PDGF-D и 2 рецепторов — PDGFRα и PDGFRβ. PDGF-лиганды функционируют как гомо- или гетеродимеры, AA, AB, BB, CC, DD, связанные дисульфидными мостиками. Эти димеры связываются с соответствующими рецепторами, вызывая их димеризацию, что приводит к аутофосфорилированию тирозиновых остатков и запускает дальнейший каскадный механизм клеточной регуляции. Распространение сигналов осуществляется по нескольким путям: фосфоинозитол-3-киназа (PI3K), фосфолипаза С-γ (PLC-γ), киназы семейства Src (SFK), тирозинфосфатаза (SHP-2), GTP-активирующий протеин (GAP), STAT (signal-transducer and activator of transcription) и многие другие [16]. PDGFRα вызывает более выраженную активацию нисходящих регуляторных путей по сравнению с PDGFRβ. Гиперэкспрессия и амплификация гена PDGFRA, кодирующего рецептор PDGFRα, встречается при ЗГ с частотой 29—33%, чаще при АА, вторичных МГБ и рецидивах ОДО [15]. Гиперэкспрессия лигандов различается в зависимости от степени злокачественности опухоли. PDGF-A экспрессируется при всех опухолях, PDGF-B — только при ЗГ, являясь маркером трансформации ГНСЗ в ЗГ. Прогностическая значимость амплификации PDGFRA противоречива: при унивариантном анализе это фактор плохого прогноза, а при мультивариантном — нейтральный фактор.

VEGFR. Ведущими факторами неоангиогенеза является VEGF, представленный несколькими изомерами (VEGF-A — VEGF-E), и структурно близкий ему плацентарный фактор роста (PLGF). Свое воздействие на эндотелиальные клетки VEGF оказывает путем связывания со специфическими тирозинкиназными рецепторами: VEGFR-1(Flt-1), VEGFR-2 (KDR, Flk-1), VEGFR-3. Частота амплификации гена VEGFR2 при МГБ составляет 39%, при АА/АОА — 17—33% [15]. Прогностической значимости уровень амплификации гена VEGFR2 не имеет, поскольку отсутствует прямая зависимость уровня амплификации гена и экспрессии его продуктов. Так как гены VEGFR2, PDGFR и c-KIT находятся на одном локусе хромосомы 4q12, то очень часто наблюдается одновременная амплификация двух и более указанных генов.

Изменение элементов сигнальных путей

Связывание факторов роста со своими рецепторами, обладающими тирозинкиназной активностью (рецепторные тирозинкиназы), приводит к активации нескольких путей сигнальной трансдукции, общими среди которых являются Ras-MAP (mitogen activated protein) — киназный каскад и PI3K-Akt/PKB-mTOR-каскад.

В первом случае активация рецепторных тирозинкиназ (или образование в результате генных мутаций рецепторов с постоянно повышенной тирозинкиназной активностью) ведет к замене гуанозиндифосфата (ГДФ) на гуанозинтрифосфат (ГТФ) в молекулах белков семейства Ras (K-Ras, N-Ras, H-Ras), что приводит к переходу белков Ras в функционально активное (Ras-ГТФ) состояние. Этот процесс негативно регулируется нейрофибромином — продуктом гена NF1 (neurofibromatosis 1), который способствует дефосфорилированию Ras-ГТФ в Ras-ГДФ [17]. Активированный Ras-ГТФ увеличивает серин/треонин-киназную активность белков Raf, которые, в свою очередь, активируют киназы Mek-1, Mek-2 и далее киназы Erk-1, Erk-2 (Ras-Raf-Mek-Erk-путь). Белки Erk перемещаются в ядро клетки, где активируют транскрипционные факторы, ответственные за пролиферацию.

Во втором случае фермент фосфатидилинозитид-3-киназа (PI3K), активированный белками Ras или непосредственно рецепторными тирозинкиназами, катализирует превращение фосфатидилинозитолдифосфата (PIP2) в фосфатидилинозитолтрифосфат (PIP3). Этот процесс негативно регулируется PTEN-фосфатазой, которая дефосфорилирует PIP3 в PIP2. Активированный PIP3 запускает каскадный механизм через свои эффекторы, к которым относятся: а) протеинкиназа В (Akt/PKB) и ее многочисленные мишени (mTOR, отвечающий за пролиферацию; Bad, NFκB, MDM2, отвечающие за регуляцию апоптоза); б) протеинкиназа С (РКС), активирующая МАР-киназы; в) протеины Rac-Rho, регулирующие миграцию клеток. Активация PI3K-Akt/PKB-каскада при глиомах встречается значительно чаще, чем при других солидных опухолях [18].

Ras-MAP. В спорадических МГБ, в отличие от других опухолей, специфических мутаций, затрагивающих Ras, не обнаружено, хотя часто встречается амплификация гена на хромосоме 1р13 (у 36% пациентов) и высокий уровень активированного Ras-ГТФ [19]. Кроме амплификации гена высокий уровень Ras-ГТФ может быть связан также с потерей супрессорной функции нейрофибромина — продукта гена NF1 (neurofibromatosis 1) в результате инактивирующей мутации гена NF1 на хромосоме 17q11 [17]. Врожденный дефект NF1 связан с возникновением нейрофиброматоза I типа (болезнь Реклингхаузена).

BRAF. Аберрантная активация протоонкогена BRAF на хромосоме 7q34 за счет дупликации наблюдается при ювенильной пилоцитарной астроцитоме (ЮПА), преимущественно при ее локализации в мозжечке (80%), стволе мозга и гипоталамо-хиазмальном отделе (62%) [20]. Активирующая мутация BRAF с образованием конститутивно активированного протеина BRAF V600E более характерна для плеоморфной ксантоастроцитомы (ПКА; в 66% случаев), ганглиоглиомы и пилоидной астроцитомы с внемозжечковой локализацией (прежде всего в диэнцефальных структурах — 33%) [21]. Поскольку мутация BRAF почти никогда не встречается при других глиомах и неглиальных опухолях, ее обнаружение может служить для дифференциальной диагностики таких редких опухолей, как ЮПА, ПКА и ганглиоглиома, а также служить мишенью для таргетной терапии [22].

PI3K-Akt/PKB. У 79% больных ЗГ наблюдается повышенная экспрессия фосфорилированной (активированной) Akt/PKB [23]. PI3K-Akt/PKB-сигнальный путь активируется чаще всего из-за утраты функции гена PTEN-фосфатазы. Утрата гена PTEN на хромосоме 10q23.3 наблюдается у 5—40% больных ЗГ, преимущественно при первичных МГБ [1, 5, 18]. Обычно это происходит вследствие точечной инактивирующей мутации (в 12% случаев) или делеции длинного плеча хромосомы 10q (32%). Реже активация сигнального пути может происходить из-за активирующих мутаций в гене PIK3CA, кодирующем протеин р110α — каталитическую субъединицу энзима PI3K (15%). В мышиных моделях активация Ras или Akt не приводит к развитию опухоли, хотя сочетание этих двух механизмов высокотуморогенно [24].

NFκB (nuclear factor of κ-light polypeptide gene enhancer in B-cells) — один из транскрипционных факторов PI3K-Akt/PKB-сигнального пути. При МГБ наблюдается активирующая мутация гена NFκB на хромосоме 4q24, что ведет к патологической активации сигнального пути даже при «диком» типе EGFR [25]. Также может наблюдаться делеция хромосомы 14 с утратой функции гена NFKBIA (находится на локусе 14q13), кодирующего ингибитор NFκB. Делеция NFКBIA наблюдается в 24% МГБ, причем делеция NFКBIA и экспрессия EGFR, как правило, являются взаимоисключающими генными аберрациями, одновременно они встречаются только в 5% случаев. Делеция или низкая экспрессия NFКBIA ассоциирована с худшим прогнозом. Риск смерти при «диком» типе NFКBIA достоверно ниже (НР=0,45, р=0,02). Выживаемость при делеции NFКBIA (46 нед) сопоставима с выживаемостью при амплификации EGFR (53 нед, НР=1,13, р=0,57) и существенно ниже, чем при отсутствии этих обеих генных аберраций (67 нед). Уровень экспрессии NFКBIA также имеет значение: при высоком уровне медиана OВ составляет 131 нед, тогда как при низком — 57 нед (р<0,001) [26].

PI3K-Raс-Rho-путь участвует в клеточной подвижности и негативно регулируется мерлином (нейрофибромином 2) — продуктом супрессорного гена NF2 [27]. Утрата функции NF2 в результате делеции хромосомы 22q12 приводит к активации протеина Rho, усилению клеточной миграции и повышению инвазивных свойств опухоли.

RB- и р53-сигнальные пути

Большинство ЗГ имеют нарушения в р53- и/или RB-сигнальных путях [1, 28]. Эти два пути влияют прежде всего на регуляцию клеточного цикла. Белок р53 регулирует транскрипцию более чем 2500 генов, прежде всего отвечающих за клеточную дифференцировку, клеточный цикл, апоптоз. В ответ на неустранимое повреждение ДНК р53 связывается со специфическими последовательностями ДНК и индуцирует транскрипцию генов, активирующих чекпойнты и остановку клеточного цикла, в частности р21Waf1/Cip1, а также гены, отвечающие за апоптоз (PUMA, BAX и др.) [29]. Протеин р14ARF стабилизирует и активирует р53, освобождая его от связи с убиквитинлигазой MDM2, и его утрата приводит к снижению активности р53. Таким образом, дисрегуляция р53-сигнального пути может происходить из-за мутаций гена ТР53, кодирующего белок р53, снижения активности р14ARF или повышения активности MDM2.

Мутации ТР53 на коротком плече хромосомы 17p13.1 наблюдаются более чем в 65% вторичных МГБ, в основном (в 57% случаев) в кодонах 248 и 273. При первичных МГБ мутации ТР53 встречаются примерно с одинаковой частотой в любых кодонах у 30% больных [2, 7].

Инактивация гена CDKN2A (INK4a/ARF) на хромосоме 9р21, который кодирует в результате альтернативной рамки считывания два протеина — р14ARF и р16INK4a, наблюдается в 50—70% МГБ и одинаково часто встречается при первичных и вторичных МГБ. Однако при первичных МГБ чаще наблюдается гомозиготная делеция, а при вторичных МГБ — метилирование гена CDKN2A (INK4a/ARF). Важно, что метилирование выявляется у 1/3 больных ГНСЗ, т.е. является ранним событием в туморогенезе. Учитывая, что протеины р16INK4a и р14ARF кодируются одним геном, мутации в нем приводят к одновременной дисрегуляции р53- и Rb-путей.

Амплификация гена MDM2 на хромосоме 12q14-15 наблюдается примерно у 10% больных первичными МГБ, причем у большинства из них выявляется интактный р53. Еще у 4% больных с интактным р53 и без амплификации гена MDM2 наблюдается амплификация гена MDM4 на хромосоме 1q32. Продукт этого гена ингибирует р53 и повышает активность MDM2. В исследовании M. Wrensch и соавт. [10] было показано, что амплификация MDM2 ассоциируется с лучшей выживаемостью больных с МГБ (р=0,04), но катастрофически ухудшает выживаемость больных АА (медиана выживаемости — всего 4 мес; р=0,003).

Протеин Rb (pRb) экспрессируется в большинстве типов клеток и осуществляет негативную регуляцию входа клетки в S-фазу путем связывания транскрипционных факторов семейства E2F. После митогенной стимуляции активируется комплекс циклина D1 с циклинзависимыми киназами (cdk) 4 и 6, который фосфорилирует pRb, что приводит к отсоединению E2F1от pRb. Освободившийся E2F1 активирует транскрипцию генов, продукты которых обеспечивают репликацию ДНК. Этот процесс ингибируется белком р16INK4a [30]. Таким образом, дисрегуляция Rb-пути может наблюдаться при утрате функции pRb и/или р16INK4a или при повышении функции циклина D и/или Cdk4 и Сdk6. При этом происходит усиление экспрессии S-фазных генов и прекращение контроля клеточного цикла. Кроме того, повышается экспрессия антиапоптотических генов, в частности Bcl-2, что также ведет к неконтролируемой пролиферации.

Инактивирующая мутация гена pRb на хромосоме 13q14 наблюдается примерно у 25—30% больных ЗГ [2]. Метилирование гена-промотра рRb более частое явление при вторичных МГБ (в 43% случаев), чем при первичных (14%) и не обнаруживается при ГНСЗ и АА, что указывает на то, что это позднее событие в опухолевой прогрессии [31].

Около 15% больных ЗГ имеют амплификацию гена CDK4 на хромосоме 12q13-14 или гена CDK6 на хромосоме 7q21, что приводит к функциональной инактивации pRb [8].

Другие сигнальные пути

TGF-β. При ЗГ может наблюдаться дисрегуляция TGF-β (transforming growth factor) — каскада. Функции TGF-β многообразны и разнонаправлены. Стимулирование TGF-β-сигнального пути приводит к фосфорилированию и активации Smad2 и Smad3, формирующих гетеродимерный комплекс с Smаd4, который перемещается в ядро клетки, где активирует многие гены, ответственные за контроль пролиферации и васкуляризации. TGF-β может функционировать как опухолевый супрессор за счет индукции ингибиторов циклинзависимых киназ, таких как р15INK4b, р27 и р21Cip1/Waf1, и репрессии транскрипционного фактора MYC [32]. С другой стороны, TGF-β может функционировать как митоген и промотор инвазии — активировать через Smad-независимые механизмы (через TGF-β-активированные киназу-1 — ТАК1) функцию МАР-киназ, Akt/PKB, NFκB, белков Rho и таким образом усиливать клеточную пролиферацию, миграцию и инвазию за счет индукции эпителиально-мезенхимальной трансформации, нарушения синтеза коллагена, экспрессии интегринов и адгезии к базальной мембране. Кроме того, TGF-β1, 2 стимулируют экспрессию VEGF и некоторых металлопротеиназ, участвуя в неоангиогенезе. Также показана роль TGF-β/BMP-сигнального пути в поддержании «стволового» фенотипа стволовых клеток (СК) глиомы. Экспрессия TGF-β1-3коррелирует со степенью злокачественности опухоли [33]. В связи с этим TGF-β становится привлекательной мишенью для таргетной терапии ЗГ [34].

SHH-путь (sonic hedge-hog) играет ключевую роль в самообновлении и дифференцировке эмбриональных, гемопоэтических и нейральных СК. Связывание SHH с его рецептором Patched (PTCH) приводит к высвобождению протеина Smoothened (SMO), который обладает потенциальной онкогенной активностью, но в норме не активен из-за связи с супрессором РТСН. Высвобожденный SMO активирует свои эффекторы — белки семейства Gli, которые перемещаются в ядро клетки и индуцируют транскрипцию специфических генов-мишеней, отвечающих за поддержание стволового фенотипа клеток [35]. Экспрессия как SHH, так и Gli1, коррелирует со степенью злокачественности глиом, а подавление SHH/Gli-сигнального пути приводит к значительному снижению клеточной миграции и инвазии глиом [36, 37]. Активность SHH-Gli-сигнального пути имеет критическую роль для опухолевой пролиферации лишь при сохраненной супрессорной функции PTEN, что больше характерно для анапластических глиом и ГНСЗ, в то время как при МГБ прогрессирование опухоли чаще обусловлено утратой PTEN с последующей активацией PI3K-AKT/РКВ-mTOR-пути, при интактном SHH-Gli. Также активирование SHH-Gli-пути ассоциируется с повышенной активностью NOTCH, PDGFR и OLIG2-сигнальных путей, что указывает на их тесную взаимосвязь.

NOTCH — трансмембранные белки, функционирующие как протоонкогены и опухолевые супрессоры. Связывание Notch-рецепторов (Notch-1, -2, -3, -4) с лигандами (Delta (Dll) -1, -3, -4, Jagged (Jag) -1, -2) приводит к протеолизу белка Notch и образованию его фрагмента ICN (или NICD — notch intracellular domain), который запускает каскад, приводящий к переходу генов-мишеней из состояния репрессии в функционально-активное состояние [38]. Среди генов-мишеней находятся транскрипционные факторы семейств HES, HRT, HERP, отвечающие за различные линии дифференцировки, а также гены циклина D1 и р21Cip1/Waf1, контролирующие клеточный цикл. Способность NOTCH-пути проявлять онкогенную или антиканцерогенную активность зависит от гистогенеза экспрессирующих его клеток. Так, участие NOTCH в дифференцировке нейральных СК в астроглию косвенно указывает на его супрессорные дифференцирующие свойства при ГНСЗ и вторичных МГБ. В то же время при первичных МГБ NOTCH участвует в поддержании недифференцированного фенотипа СК глиом и в неоангиогенезе. Повышенная экспрессия Hey1 (одной из конечных мишеней NОТСН) коррелирует со степенью злокачественности и в 2 раза уменьшает выживаемость больных с МГБ [39]. Гипоксия, характерная для периваскулярных ниш, где локализуются СК глиомы, стимулирует экспрессию различных элементов NOTCH-каскада (Notch-1, Hes-1, Hey-1, Dll-1, Dll-4), которые, в свою очередь, участвуют в VEGF-независимом неоангиогенезе и могут обусловливать резистентность к бевацизумабу [40]. Фармакологическое подавление активности элементов Notch-пути приводит к уменьшению популяции нестин(+) и CD133(+) СК глиомы и к снижению способности к образованию опухолей в опытах in vivo [41], а также к образованию дефектных нефункционирующих сосудов.

Wnt-сигнальный путь играет роль в пролиферации и дифференцировке нейральных клеток-предшественников субвентрикулярной зоны [42]. Основная функция Wnt — повышение транскрипционной активности β-катенина. Wnt связывается со своим рецептором и подавляет активность комплекса GSK3β/аксин/АРС, который вызывает фосфорилирование и деградацию β-катенина. Стабилизированный таким образом β-катенин перемещается в ядро и активирует гены-мишени циклина D1 и c-MYC. При глиомах Wnt-путь обусловливает пролиферативную и инвазивную активность опухолевых клеток. Конститутивная активность этого пути, обусловленная мутациями аксина, АРС, β-катенина, описаны при медуллобластомах. При МГБ часто встречается гиперметилирование гена-промотора DKK-1, эндогенного антагониста Wnt. Реактивация DKK-1 вызывает усиление апоптоза и замедлении опухолевого роста на 60% [43]. Подавление активности Wnt-пути отражается на функционировании PI3K/Akt-пути, подтверждая тесную связь между этими двумя механизмами канцерогенеза [44].

Основным путем передачи сигналов от рецепторов, не содержащих тирозинкиназного домена (рецепторы интерферонов, интерлейкинов и др.), является система Jak-STAT (signal transducers and activators of transcription). При глиомах выраженная экспрессия STAT-протеинов выявлена у 48% пациентов, умеренная — у 20%, слабая — у 17%, экспрессия отсутствует у 15% больных [45]. Экспрессия генов IFN/STAT1-сигнального пути отвечает за радиорезистентность и плохую выживаемость больных МГБ. Однако такая закономерность наблюдается лишь при пронейральном подтипе МГБ и отсутствует при классическом и мезенхимальном подтипах [46].

Другие мутации

Мутации, связанные с функцией теломеразы

При ЗГ часто наблюдаются мутации в генах, связанных с функцией теломеразы [47]. RTEL1 (regulator of telomere elongation helicase 1) на хромосоме 20q13.33 и TERT (telomerase reverse transcriptase) на хромосоме 5р15.33 отвечают за поддержание длины и функции теломер, их утрата сопровождается укорочением теломер, различными поломками и транслокациями хромосом и ассоциируется с повышенным риском развития МГБ. Ген CCDC26 на хромосоме 8q24.21 кодирует ретиноидзависимый модулятор клеточной дифференцировки и апоптоза посредством индукции каспазы 8 и подавления теломеразной активности. Мутации этого гена ассоциируются с риском возникновения ОДО и других глиом, где встречается мутация IDH1, в частности с вторичными МГБ и GCIMP [48]. Также достаточно распространена делеция гена PHLDB1 на хромосоме 11q23.3, но его функция не ясна.

Мутации изоцитратдегидрогеназы

Энзим IDH1 (изоцитратдегидрогеназа) участвует в цикле лимонной кислоты и вовлечен во многие метаболические процессы, такие как синтез липидов, защита от оксидативного стресса, аэробное дыхание и др. Кроме того, он оказывает стабилизирующее влияние на HIF-1, повышает активность генов, отвечающих за ангиогенез, транспорт глюкозы, гликолиз, блокирует апоптоз [49]. Мутация гена IDH1 на хромосоме 2q35 проявляется заменой аргинина в 132 позиции гистидином (R132H), а у митохондриальной изоформы IDH2 замена происходит в позиции 172 (R172H) [50]. В результате IDH1 утрачивает способность катализировать превращение изоцитрата в α-кетоглутарат, но катализирует превращение α-кетоглутарата в 2-гидроксиглутарат (2-HG). В ткани глиом с мутацией IDH1 имеется повышенный уровень «онкометаболита» 2-HG, который имеет значение в онкогенезе. У лиц с гидроксиглутаратацидурией, врожденным дефектом 2-HG-дегидрогеназы, накопление 2-HG сопровождается повышенным риском возникновения опухолей мозга [51]. Встречается мутация IDH1 и IDH2 преимущественно при астроцитарных ГНСЗ (в 68% случаев), ОДО WHO II (67%), АОД (57%), АА/АОА (58—75%), а также вторичных МГБ (80%), но крайне редко при первичных МГБ (16%), т.е. является ранним событием в онкогенезе. Средний возраст пациентов с мутацией IDH1 составляет 33 года, в то время как при «диком» типе IDH1 — 53 года (р<0,001). Мутация IDH1 положительно коррелирует с коделецией 1р19q и метилированием гена-промотора MGMT и отрицательно — с делецией хромосомы 10, полисомией хромосомы 7, амплификацией EGFR и некрозами. Наличие мутации IDH1 является благоприятным прогностическим фактором как для безрецидивной (мВБП: 50 мес по сравнению с 7,8 мес), так и для общей выживаемости (OВ-24: 83% по сравнению с 37%), однако не влияет на эффективность лечения PCV. Это свидетельствует о том, что хороший прогноз при IDH1-мутации обусловлен биологическими особенностями опухоли, а не воздействием химиотерапии (ХТ) [52].

IDH1-мутация встречается лишь в части опухолей. Она не обнаружена в пилоидных астроцитомах и эпендимомах (а также в медуллобластомах), что может быть использовано для идентификации подтипов глиом, например, для различения первичных и вторичных МГБ (в сочетании с определением мутации ТР53 и LOH 1p/19q) или для различения пилоидной и диффузной астроцитом (в сочетании с определением мутации BRAF).

Мутации метилгуанинметилтрансферазы

MGMT (О6-метилгуанин-ДНК метилтрансфераза) является ферментом репарации ДНК. Промотор гена MGMT на хромосоме 10q26 часто подвергается гиперметилированию (mMGMT), что наблюдается примерно у 75% больных с ОДО, ГНСЗ и вторичными МГБ и только у 36% больных с первичными МГБ и является благоприятным прогностическим фактором, независимо от проводимого лечения [5]. Утрата функции гена, с одной стороны, приводит к накоплению повреждений ДНК и канцерогенезу, с другой стороны, повышает чувствительность опухолевых клеток к цитотоксическому действию ХТ и лучевой терапии (ЛТ). Преимущество в выживаемости при наличии метилированного гена-промотора MGMT имеется не только в группе больных, получающих темозоломид (OВ-24: 46% по сравнению с 14%) [53], но и в группе больных, получающих лишь ЛТ (OВ-24: 23% по сравнению с 2%) [54]. По-видимому, наличие mMGMT отражает в целом более благоприятный фенотип опухоли, что подтверждается частой ассоциацией mMGMT с LOH 1p/19q и IDH1-мутацией [52]. Метилирование гена-промотора MGMT у больных с ГНСЗ в 92% случаев сочетается с мутацией гена р53, т.е. это нарушение встречается на ранних стадиях глиомагенеза [55].

Молекулярно-генетические подтипы ЗГ

Классификация ЗГ имеет тенденцию к трансформации от чисто морфологической к молекулярно-биологической. Морфологическая оценка является основой для диагностики, прогнозирования и терапевтической стратификации. Однако даже у пациентов с одинаковой морфологией может наблюдаться разное клиническое течение заболевания [56]. В настоящее время в соответствии с классификацией ВОЗ глиомы делятся на несколько групп в зависимости от степени злокачественности и дифференцировки по астроцитарному или олигодендроглиальному типу [57]. Дополнительные критерии включают в себя наличие митозов, микроваскулярной пролиферации и некрозов. Дальнейшая детализация основана на использовании молекулярно-генетического профиля опухоли, который может прогнозировать клиническое течение и ответ на терапию.

Изначально были обнаружены различия в экспрессии генов при ГНСЗ и ЗГ [58], при АОД и МГБ [59], при первичных и вторичных МГБ [60], при МГБ у взрослых и МГБ у детей [61]. В последние годы по мере накопления сведений о генном профиле опухолей мозга предприняты попытки к выделению молекулярно-генетических подтипов ЗГ на основании только молекулярных данных без учета предшествующего морфологического диагноза.

В частности, в 2004 г. W. Freije и соавт. [62] выделили 4 подтипа глиом (НС1А, НС1В, НС2А, НС2В), разделенных на 2 «кластера выживаемости» с медианой выживаемости 4,8 и 0,6 года соответственно. В 2006 г. H. Phillips и соавт. [63] выделили 3 основных молекулярно-генетических подтипа глиом — пронейральный, пролиферативный и мезенхимальный и показали преимущество в выживаемости у пациентов с пронейральным подтипом.

В 2009 г. А. Li и соавт. [64] выделили 6 подтипов глиом, объединенных в 2 главные категории с выживаемостью 3,44 и 0,95 года соответственно. В этих трех классификациях учитывались как астроцитарные, так и олигодендроглиальные опухоли II—IV степени злокачественности.

Для МГБ молекулярно-генетическая классификация была предложена R. Verhaak и соавт. [65]. Согласно ей выделяются 4 подтипа МГБ — пронейральный, нейральный, классический и мезенхимальный. С. Brennan и соавт. [12] провели протеомный анализ МГБ, изучая экспрессию протеинов — элементов сигнальных путей, и выявили 3 подтипа МГБ, проявляющиеся активацией EGFR, активацией PFGFR и утратой NF1. При сопоставлении с классификацией Verhaak эти подтипы совпадают, соответственно, с классическим, пронейральным и мезенхимальным подтипами.

Таким образом, классический подтип МГБ (пролиферативный по Phillips) характеризуется прежде всего амплификацией генов EGFR на хромосоме 7 у 97% больных и делецией хромосомы 10 (с утратой функции PTEN) у 100% больных. В 55% случаев наблюдается экспрессия EGFRvIII. Также для классического подтипа МГБ характерно отсутствие мутации ТР53, хотя при других подтипах это одна из самых частых генных аномалий. Фокальная гомозиготная делеция 9р21.3, затрагивающая ген CDKN2A, кодирующий одновременно два супрессорных белка (р16INK4a и p14ARF) — частое явление при классическом подтипе МГБ. В 94% случаев она сочетается с амплификацией EGFR. Эта генная аберрация в большинстве случаев взаимоисключает мутации в других компонентах Rb-сигнального пути, таких как Rb1, CDK1 и CCND2. Это подтверждает, что в случае фокальной EGFR амплификации Rb-путь активируется именно через делецию CDKN2A. Также при классическом подтипе МГБ имеется высокая экспрессия нестина, маркера нейральных СК, а также элементов NOTCH (Notch-3, Jag-1, LFNG, Hes1) и SHH (SMO, Gas1, Gli2) сигнальных путей.

Обычно подобный молекулярно-генетический профиль с высоким уровнем амплификации EGFR ассоциируется с МГБ, однако он может встречаться и при АОД (примерно у 25% больных) [66], но его обнаружение не позволяет изменить диагноз АОД на МГБ, поскольку диагноз основан на морфологических критериях. Обычно такие больные отличаются более старшим возрастом (медиана — 55,5 года). Для опухолей характерна высокая клеточная плотность, ядерная атипия, эндотелиальная пролиферация, высокая частота некрозов, редкая, в отличие от остальных ОДО, локализация в лобных долях (всего 13%). В 47% случаев опухоли морфологически имеют строение смешанной олигоастроцитомы и в целом отличаются плохим прогнозом с медианой выживаемости около 1 года. По своей биологии эти опухоли более близки к МГБ, что позволяет характеризовать их как МГБ-подобные АОД и лечить по стандартам лечения МГБ [67].

Мезенхимальный подтип характеризуется фокальной гемизиготной делецией области на хромосоме 17q11.2, содержащий ген NF1, поэтому большинство глиобластом этого подтипа имеют низкую экспрессию NF1. Сочетанная мутация NF1 и PTEN также характерна для мезенхимального подтипа МГБ. В опухоли экспрессируются мезенхимальные маркеры CHI3L1 (он же YKL40) и МЕТ (рецептор к фактору роста гепатоцитов), CD44 (рецептор гиалуроновой кислоты), MERTK, что свидетельствует о возможных эпителиально-мезенхимальных трансформациях в опухоли. Также имеется высокая экспрессия генов TNF (тумор-некротический фактор) и NFκB сигнальных путей, таких как TRADD, RELB, TNFRSF1A. Высокая экспрессия мезенхимальных генов сопровождается высокой экспрессией проангиогенных генов (VEGF, VEGFR1, VEGFR2). Морфологически мезенхимальный подтип имеет черты глиосаркомы, что проявляется более высоким уровнем псевдопалисадных некрозов, микроваскулярной пролиферации и воспалительной инфильтрации ткани опухоли по сравнению с другими подтипами глиобластомы.

Нейральный подтип характеризуется экспрессией нейральных маркеров, таких как NEFL, GABRA1, SYT1, SLC12A5, характерных для здоровой ткани мозга.

Пронейральный подтип отличается двумя основными чертами — альтерацией PDGFRα и мутацией IDH1. Фокальная амплификация локуса хромосомы 4q12, отвечающего за синтез PDGFRα, достоверно чаще встречается при пронейральном подтипе МГБ. В ряде случаев наблюдается мутация PDGFRα в Ig-домене. Большинство случаев IDH1-мутации наблюдается при пронейральном подтипе, причем у больных с мутацией IDH1 гиперэкспрессия PDGFRα как правило отсутствует. Также при этом подтипе характерна мутация ТР53, которая наблюдается в 54% случаев. Классические для МГБ генные изменения, такие как амплификация локусов хромосомы 7 с делецией хромосомы 10 встречаются при этом подтипе существенно реже, чем при других подтипах (54% по сравнению с 95—100%). Мутации в PI3K тоже несколько чаще встречаются при данном подтипе и как правило без одновременных аберраций PDGFRα. Имеется высокая экспрессия олигодендроглиальных генов (PDGFRА, NKX2-2, OLIG2), что подчеркивает особенности пронейрального подтипа МГБ. Экспрессируются некоторые гены, характер

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