Рак молочной железы (РМЖ) является одним из наиболее распространенных злокачественных заболеваний. Несмотря на постоянно совершенствующиеся подходы к диагностике и лечению РМЖ, он является причиной смерти у 18—20% женщин, умерших от злокачественных новообразований, и занимает второе место после рака легких в структуре смертности. Большая смертность от РМЖ связана с высокой гетерогенностью опухоли и частым рецидивированием патологического процесса, которые обусловлены наличием стволовых опухолевых клеток (СОК) [1, 2].

В настоящее время выделяют около 20 морфологических подтипов РМЖ [3]. Эта классификация основывается на гистологическом типе опухоли, степени ее градации, статусе лимфатических узлов и наличии предиктивных маркеров — эстрогеновых рецепторов (ER) и рецепторов эпидермального фактора роста 2 (HER-2). По результатам исследования молекулярного профиля РМЖ и его иммуногистохимических маркеров предложена молекулярная классификация РМЖ [4, 5]. Согласно этой классификации, РМЖ можно условно подразделить на 5 форм (см. таблицу), основанных на экспрессии ER, прогестероновых рецепторов (PR), HER-1 и HER-2 и цитокератинов 5/6 (CK5/6). Сравнительно недавно добавлена еще одна форма — Claudin-low, которую рассматривают как подтип базальной [6]. Помимо потери ER, PR и HER-2, этот подтип характеризуется снижением claudin-3, claudin-4 и Ki-67, а также появлением маркеров, связанных с эпителиально-мезенхимальным переходом/трансформацией, в частности маркера CD44⁺CD24^–/low. Подобную гетерогенность форм РМЖ пытаются объяснить двумя гипотезами: концепцией СОК, или иерархической теорией, и теорией клональной эволюции. Концепция СОК, или иерархическая, предложена J. Cohneim еще в 1975 г. [7]. По данной теории, внешние и внутренние воздействия приводят к генетическим повреждениям стволовых клеток, которые создают морфологическую гетерогенность РМЖ. В результате этого все эпителиальные клетки одной дольки морфологически и иммуногистохимически идентичны, в то же время эпителиальные клетки соседней дольки могут иметь иной иммуногистохимический профиль. Различные варианты опухолей из различных стволовых клеток обладают разным генетическим и биохимическим профилем. Теория клональной эволюции, разработанная Р. Nowell в 1976 г., предполагает, что повреждение нормальной стволовой клетки приводит к появлению клеточной гетерогенности опухоли. В процессе эволюции опухоли субклоны раковых клеток случайным образом подвергаются различным соматическим мутациям или эпигенетическим изменениям, которые приводят к различным молекулярным характеристикам и биологическим свойствам клеток, опухолевые клеточные клоны появляются только из наиболее агрессивных клеточных форм [8].

Обе теории имеют много общего: опухоль развивается из СОК; генетические и биохимические нарушения необходимы для канцерогенеза; микроокружение опухоли существенно влияет на канцерогенез и опухолевую прогрессию. Теория СОК и теория клональной эволюции, несомненно, объясняют гетерогенность РМЖ. Теория СОК больше объясняет причину гетерогенности опухолевых клеток в дольках, а теория клональной эволюции — опухолевой гетерогенности в протоках [4].

Понимание, как нормальные клетки-предшественники трансформируются в СОК, крайне важно для изучения механизмов регуляции поддержания, самообновления и дифференцировки СОК. В процессе развития молочных желез из мультипотентных стволовых клеток молочной железы развиваются предшественники базальных и люминальных клеток, которые потом дифференцируются в зрелые базальные и люминальные [9, 10]. Хотя мультипотентные стволовые клетки молочной железы необходимы для поддержания нормального гомеостаза, показано, что унипотентные предшественники способны не только к дифференцировке в люминальные и базальные клетки, но и к длительному самоподдержанию [11, 12]. Таким образом, СОК могут развиваться из различных мульти- и унипотентных предшественников. Действительно, глобальное сравнение генетического профиля образцов различных опухолей со специфическими типами клеток молочной железы показывает, что различные подтипы РМЖ могут развиваться из разных клеток молочной железы [9, 10]. Однако профиль генов опухолевой массы не может точно отражать клеточный тип, что требует продолжения исследований в этом направлении. Термин «стволовая опухолевая клетка» в настоящее время используется на основании двух основных характеристик этих клеток: способности к самообновлению и способности к регенерации фенотипически гетерогенных опухолей.

После открытия СОК при лейкемии они были изолированы из многих солидных опухолей. О наличии СОК в РМЖ впервые сообщил М. Al-Hajj и соавт. в 2003 г. [13]. Эта группа изолировала СОК и описала их как линию CD44⁺CD24^–/low. Одной тысячи этих клеток достаточно для индукции опухоли при ксенотрансплантации безтимусным мышам, в то время как при использовании несортированной популяции опухолевых клеток необходимо более 50 тыс. клеток [14]. Клетки CD44⁺CD24^–/low имеют доказанные признаки стволовости, и находка данного фенотипа клеток сопровождается плохим прогнозом [15]. СОК ответственны за инициацию опухолевого процесса, его течение и метастазирование. Они идентифицированы в протоковой форме карциномы in situ (DCIS), предшественнице инвазивной формы РМЖ. Активность СОК тесно коррелирует с плохими прогностическими факторами: высокой степенью злокачественности и сверхвысокой экспрессией HER2 [16]. Кроме того, в силу своей устойчивости к химиотерапии и лучевой терапии, они способствуют выживанию опухоли, вызывая ее рецидивирование. Помимо маркера CD44⁺CD24^–/low, в ряде СОК проявляет активность альдегиддегидрогеназа 1 (АЛДГ1), фермент детоксикации, ответственный за окисление внутриклеточных альдегидов. Его экспрессия связана с плохим прогнозом при РМЖ. АЛДГ1 широко используется как функциональный маркер целого ряда опухолей различного происхождения. Он рассматривается как маркер стволовости нормальных и злокачественных клеток молочной железы [17]. Анализ образцов опухолей РМЖ показал, что только 1% АЛДГ1-положительных клеток имеет фенотип CD44⁺CD24^–/low. Популяция этих клеток обладает очень высоким туморогенным потенциалом. 20 клеток, коэкспрессирующих АЛДГ1 и CD44⁺CD24^–/low, успешно индуцируют опухоль [17]. Другими потенциальными маркерами СОК являются CD29, CD49f и CD133, но CD44⁺CD24^–/low и АЛДГ1 являются наиболее широко распространенными для идентификации СОК.

Анализ формирования неадгезивных клеточных сфероидов (анализ маммосфер для РМЖ) in vitro также используется для выделения и обогащения СОК [14]. Хотя способность к формированию сфероидов in vitro и коррелирует с туморогенностью in vivo в некоторых опухолях, в ряде других опухолей такой корреляции не обнаружено [18]. При культивировании трех случаев РМЖ среди эпителиальных клеток были обнаружены СОК. Эти культуры переведены в клеточные линии, которые активно используются для изучения свойств СОК и подходов к разрабатываемым методам терапии.

В настоящее время активно изучается взаимоотношение между различными подтипами РМЖ и существующими маркерами СОК, поскольку наличие СОК часто связано с плохим прогнозом. Триплетнегативные опухоли, в которых отсутствуют ER и PR и сверхэкспрессия HER2, являются наиболее агрессивными, имеют плохой прогноз и не поддаются традиционным методам терапии [16]. В некоторых исследованиях сообщается о высоком проценте клеток CD44⁺CD24^–/low и АЛДГ1⁺ в триплетнегативном РМЖ, базальном и claudin-low подтипах опухолей. В то же время клетки CD44^–/low/CD24⁺ преобладают в люминальных подтипах РМЖ [19]. Однако следует отметить, что маркеры СОК прямо не связаны с внутренними свойствами самих СОК и их экспрессия может широко варьировать в различных типах опухолей.

В поддержании СОК играют роль многочисленные сигнальные пути, включая TGFβ, Wnt и Notch. Интересно, что некоторые из этих путей связаны с программой развития организма, называемой эпителиально-мезенхимальным переходом/трансформацией (ЭМТ). ЭМТ изначально изучена при поляризации эпителиальных клеток в процессе эмбрионального морфогенеза, в результате чего эпителиальные клетки приобретают мезенхимальный фенотип и способность к миграции. ЭMT и его обратный процесс, мезенхимально-эпителиальный переход, являются неотъемлемыми этапами во время гаструляции и органогенеза [20]. В прогрессии рака реактивация программы ЭМТ способствует метастазированию опухоли путем вторжения опухолевых клеток и повышению их выживаемости [21]. Основным индуктором ЭМТ является TGFβ, стимулирующий ключевой фактор ЭМТ — Slug, также называемый Snail2 [22]. Ключевым компонентом ЭМТ является потеря контактов адгезии эпителиальными клетками в первую очередь Е-кадгерина, что нарушает β-катенин-кадгериновый комплекс и активацию канонического Wnt-сигнального пути. Wnt-сигнальный путь является ведущим в регуляции жизнедеятельности нормальных и опухолевых стволовых клеток. Нарушение поляризации эпителиальных клеток приводит к активации другого сигнального пути Hippo. Появление его эффекторных молекул YAP/TAZ при РМЖ усиливает способность к формированию маммосфер in vitro, туморогенности in vivo и метастазированию [23]. Обработка нормальных или опухолевых клеток молочной железы TGFβ активирует ЭМТ, сопровождающуюся экспрессией маркеров СОК CD44⁺CD24^–/low и усилением способности к формированию маммосфер. TGFβ регулирует в кооперации с Wnt-сигнальным путем жизнедеятельность всех эпителиальных клеток молочной железы, в то время как сигнальный путь Notch регулирует преимущественно предшественников протоковых клеток, источник формирования наиболее агрессивных форм РМЖ [24].

Подобно нормальным стволовым клеткам, СОК формируют специфическое микроокружение, способствующее поддержанию основных свойств опухолевых клеток. Стромальные клетки играют ведущую роль в поддержании жизнедеятельности СОК путем взаимной паракринной регуляции. Так, клетки карциномы продуцируют колониестимулирующий фактор-1, способствующий миграции макрофагов, которые в свою очередь секретируют EGF, промотор клеточной инвазии. Под действием опухолевых клеток карциномоассоциированные фибробласты трансформируются в миофибробласты, которые стимулируют рост опухоли путем активации хемокина SDF1/CXCL12 и его рецептора CXCR4 в клетках опухоли [25]. Под действием опухоли стромальные клетки микроокружения продуцируют воспалительные цитокины IL-6, IL-8, и IL-1b, инициирующие в очаге патологического процесса хроническое воспаление, способствующее развитию опухоли. Эти же цитокины способствуют самоподдержанию СОК. Например, СОК экспрессируют высокий уровень рецептора IL-8 CXCR1, который предотвращает апоптоз СОК [26]. Активация хемокинов RANKL-RANK в микроокружении опухоли индуцирует ЭMT и увеличивает популяцию CD44⁺CD24^–/low СОК [27].

Межклеточные и клеточно-матриксные взаимодействия крайне важны для поддержания и выживания СОК при метастазировании. Опухолевые клетки в кооперации со стромальными клетками создают микроокружение, содействующее колонизации опухолевых клеток. Агрессивные формы РМЖ способствуют созданию дистанционной ниши для СОК путем секреции тенасцина С. Тенасцин С усиливает сигнальные пути Wnt и Notch, способствующие выживанию и росту микрометастазов [28]. Неоваскуляризация, сопровождающаяся повышением экспрессии VEGF, приводит к активации стромальными фибробластами двух важнейших регуляторов ниши СОК TGFβ и периостина, способствующих диссеминации СОК [29].

Интенсивные исследования последнего десятилетия привели к пониманию биологических свойств и молекулярных путей регуляции СОК РМЖ, а также их роли в развитии морфологической и клинической гетерогенности РМЖ. Эти исследования показали, что СОК могут быть ответственны за рецидивирование опухоли, ее метастазирование и неэффективность терапии, которые ассоциированы с негативным прогнозом. Поскольку регуляторные механизмы самоподдержания и жизнедеятельности СОК имеют много общего с нормальными стволовыми клетками, необходима разработка стратегии селективного ингибирования СОК. Несмотря на достигнутые успехи, существует целый ряд проблем с идентификацией и выделением СОК, затрудняющих разработку селективной терапии.

Конфликт интересов отсутствует.