Иванов А.А.

Научный центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева РАМН, Москва

Попова О.П.

ГБОУ ВПО "Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова" Минздравсоцразвития России, Москва

Кузнецова А.В.

ФГБУ "Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова" РАН, Москва

Данилова Т.И.

ГБОУ ВПО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» Минздрава России

Стволовые опухолевые клетки при раке молочной железы

Журнал: Архив патологии. 2015;77(5): 64-67

Просмотров : 63

Загрузок : 2

Как цитировать

Иванов А. А., Попова О. П., Кузнецова А. В., Данилова Т. И. Стволовые опухолевые клетки при раке молочной железы. Архив патологии. 2015;77(5):64-67.
Ivanov A A, Popova O P, Kuznetsova A V, Danilova T I. Tumor stem cells in breast cancer. Arkhiv Patologii. 2015;77(5):64-67.
https://doi.org/10.17116/patol201577564-67

Авторы:

Иванов А.А.

Научный центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева РАМН, Москва

Все авторы (4)

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].

Молекулярная классификация РМЖ Примечание. ER — эстрогеновые рецепторы; PR — прогестероновые рецепторы; HER-2 — рецептор эпидермального фактора роста 2; CK5/6 — цитокератины 5/6; Ki-67 — маркер пролиферации; EGFR — рецепторы эпидермального фактора роста.

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].

Заключение

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.

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