Раздел медицины:
Онкология

Роль онкогенов в этиологии медуллобластом головного мозга

889 0
Медуллобластомы, по всей видимости, развиваются из гранулярных клеток мозжечка.

Это было подтверждено, в частности, с использованием описанной выше микрочиповой технологи (Pomeroy et al., 2002).

При анализе экспрессионного профиля генов в 99 образцах первичных медуллобластом были обнаружены значительные молекулярные различия между этим и другими гистологическими типами опухолей головного мозга (ОГМ), такими как примитивные нейроэктодермальные опухоли, атипичные тератоидно/рабдоидные опухоли и злокачественные глиомы.

Показано, что наиболее достоверный клинический прогноз для детей с медуллобластомой также может быть получен на базе анализа экспрессионного профиля генов. Получены подтверждения происхождения медуллобластом из гранулярных клеток мозжечка. Они основаны, в частности, на том наблюдении, что в медуллобластомах экспрессируются гены транскрипционных факторов (ZIC и NSCL1), специфичных для гранулярных клеток мозжечка.

Продукт гена ZIC в норме присутствует в ядрах гранулярных клеток мозжечка и обнаруживается в 90% медуллобластом (Yokota et al., 1996). В других ОГМ, включая примитивные нейроэктодермальные опухоли, этот биомаркер не найден. Ген ZIC локализован в области 3q24 и имеет высокий процент гомологии с онкогеном GLI1.

Характеристика генов, ассоциированных с возникновением и развитием медуллобластом

Типичными генетическими нарушениями в опухолевых тканях и в культивируемых линиях медуллобластом являются гиперэкспрессия протоонкогенов MYC и активация сигнального пути, индуцируемого секретируемым гликопротеином «Sonic hedgehog» (Shh) - рис.68. Эта активация может произойти вследствие мутационного повреждения супрессорных генов РТСН, РТСН2 и SUFU либо в результате гиперэкспрессии протоонкогена SMO или гена ВМИ, специфически участвующего в активации пролиферации церебеллярных гранулярных клеток (Leung et al., 2004). Некоторые другие гены также ассоциированы с возникновением и развитием медуллобластом. Характеристика этих генов представлена в табл. 12.

Таблица 12. Характеристика генов, ассоциированных с возникновением и развитием медуллобластом

mn_t12.jpg
mn_t12_1.jpg

В опухолевых тканях и культивируемых линиях медуллобластомы часто наблюдается потеря гетерозиготности и инактивирующие мутации в гене РТСН, гомологе гена patched дрозофилы. Продуктом гена РТСН является трансмембранный рецепторный белок, участвующий в регуляции нейродифференцировки путем репрессии транскрипции генов, кодирующих белки Tgfp- и Wnt-активируемой сигнальной трансдукции.

В норме ген РТСН активно экспрессируется в фанулярных клетках, способствуя резкому увеличению их пролиферативной активности. Ptch относится к классу полифункциональных белков, участвующих в регуляции эмбрионального развития и в контроле клеточного цикла. Лигандом для него служит транскрипционный фактор Sonic hedgehog (Shh), являющийся мощным митогеном для предшественников церебеллярных фанулярных клеток.

Продукт гена SHH трансактивирует другие гены, обладающие супрессорными функциями по отношению к опухолям центральной нервной системы (ЦНС), такие как упоминавшийся выше ген GL11 и протоонкоген SMO. Активация Shh/Ptch-сигнального пути особенно высока в относительно благоприятных десмопластических медуллобластомах, составляющих от 20 до 30% всех медуллобластом.

Еще одним участником сигнальной системы «Sonic hedgehog» является продукт протоонкогена SMO (Smo) - рис. 71 (Kalderon, 2002). В клетках медуллобластомы, базально-клеточной карциномы, рабдомиосаркомы и некоторых других опухолей инактивация гена РТСН часто сопряжена с активацией гена SMO.

mn_r71.jpg
Рис. 71. Модель взаимодействия Shh-Ptch-Smo

В эмбриональных тканях в норме наблюдается ко-экспрессия этих двух генов. Ген SMO, локализованный в области 7q32.3, был идентифицирован по гомологии с геном дрозофилы Smoothened (Stone et al., 1996). Smo относится к классу трансмембранных G-рецепторов. Он имеет 4 сайта гликозилирования и экстраклеточный домен, способный связывать полипептидные лиганды.

Smo не является непосредственным рецептором для Shh, но формирует комплекс с Ptch. При связывании Shh с этим комплексом индуцируется активность Smo. Таким образом, Ptch и Smo опосредует клеточный ответ на сигнал, секретируемый Shh. Наблюдаемая в опухолевых тканях гиперэкспрессия гена SMO, также как и инактивирующие мутации в гене РТСН, приводят к повышению активности системы «Sonic hedgehog».

В локусе 1р32 идентифицирован ген РТСН2, имеющий высокий процент гомологии с геном РТСН (Smyth et al., 1999). Инактивирующие мутации в этом гене также обнаружены в тканях спорадической медуллобластомы и базально-клеточной карциномы. Не исключено, что продукт гена РТСН2 участвует в регуляции Shh/Ptch-сигнального пути.

К компонентам этого сигнального пути относится продукт гена SUFU - гомолога супрессорного гена fused дрозофилы, расположенного в области 10q24-q25 (Kogerman et al., 1999; Stone et al., 1999). Потеря гетерозиготности в этой области часто наблюдается в медуллобластомах, что указывает на локализацию в этом районе генома по-крайней мере одного специфичного для медуллобластом супрессорного гена (Bayani et al., 2000). Таким супрессором оказался ген SUFU. Были описаны дети с медуллобластомой, несущие мутации в гене SUFU (Taylor et al., 2002).

В некоторых случаях это были зародышевые гетерозиготные мутации, в других случаях это были соматические мутации в опухолях. При этом в обоих случаях нормальная копия гена в опухолевых тканях была инактивирована за счет потери гетерозиготности области 10q24. Ген SUFU ингибирует транскрипционную активность GLI1 (Stone et al., 1999). Соответствующий белок присутствует в цитоплазме, где он колокализован в комплексе с продуктом гена GLI1.

При нарушении этого взаимодействия продукт гена SUFU перемещается в ядро. С-терминальный конец этого белка взаимодействует также с продуктами генов GLI2, GLI3 и SLIMB (BTRC). Все описанные мутации в гене SUFU приводят к образованию укороченного белка, не способного экспортировать из ядра в цитоплазму транскрипционный фактор, кодируемый геном GLI1, что и приводит к активации Shh/Ptch-сигнального пути. Таким образом, продукт гена SUFU является негативным регулятором сигнального пути, активируемого .«Sonic hedgehog». Примечательно, что мутации в гене SUFU идентифицированы у больных с десмопластическим типом медуллобластом.

Лекарственная терапия медуллобластом

Проведены предклинические испытания лекарственной терапии медуллобластом препаратом циклопамином - антагонистом Shh/Ptch-сигнального пути (Berman et al., 2002). Циклопамин способен сдвигать баланс между активной и неактивной формами Smo, блокируя тем самым активацию ответа на Shh и аномальный рост клеток, ассоциированный с онкогенными мутациями в генах системы «Sonic hedgehog»(Taipale et al., 2000).


Обработка этим тератогеном растительного происхождения или его синтетическими производными культуры клеток мышиной медуллобластомы блокирует пролиферацию in vitro и индуцирует изменения в экспрессии ряда генов. Эти изменения аналогичны тем, которые происходят на начальных этапах нейрональной дифференцировки и при утрате клетками некоторых параметров, определяющих фенотип нейрональных стволовых клеток.

В опытах in vivo показано, что препарат вызывает регрессию опухолевых аллографов у мышей. Кроме того, циклопамин индуцирует быструю гибель клеток в свежеотсеченных тканях медуллобластомы человека, причем этот эффект специфичен и не наблюдается на тканях других опухолей головного мозга. Это еще раз подтверждает ключевую роль активации Shh/Ptch-сигнального пути в индукции роста медуллобластом.

Ранее мы уже характеризовали ген DMBT1, относящийся к группе супрессоров нейроэктодермальных опухолей. Этот ген был изолирован из области 10q25.3-26.1, полностью делетированной в одной из клеточных линий медуллобластомы (Mollenhauer et al., 1997). Гомозиготные делеции и потеря гетерозиготности в области DMBT1 наблюдаются в 10 - 25% первичных медуллобластом. Однако инактивирующие мутации в этом гене в нейроэктодермальных опухолях обнаруживаются с гораздо более низкими частотами.

В некоторых медуллобластомах дефектным может быть Арс/в-катениновый сигнальный путь, индуцируемый Wnt. При проведении молекулярного анализа генов этого сигнального пути в 46 спорадических медуллобластомах мутации в гене р-катенина были найдены в четырех опухолях, причем в трех случаях это была однотипная миссенс-мутация в 33 кодоне гена CTNNB1 (Huang et al., 2000).

В линиях медуллобластомы частыми находками могут быть амплификации областей локализации протоонкогенов MYC и NMYC (Gilhuis et al., 2000). Более чем в трети медуллобластом наблюдаются цитогенетические аномалии хромосомы 17, причем эти нарушения носят двоякий характер. В части опухолей присутствует дополнительная изохромосома 17q, и в 45% медуллобластом обнаруживается потеря гетерозиготности по маркерам короткого плеча хромосомы 17, расположенным дистальнее локуса ТР53 (Cogenetal., 1990).

В области 17р13.3 идентифицирована целая группа генов, которые могут иметь супрессорные функции, специфичные для медуллобластом. Среди них ген ABR, родственный расположенному в хромосоме 22 гену BCR. Напомним, что в Филадельфийской хромосоме, присутствующей у 90% пациентов с хронической миелогенной лейкемией, происходит слияние гена BCR с протоонкогеном ABL вследствие реципрокной транслокации между хромосомами 9 и 22.

Локус ABR оказывается часто делетирован в опухолевых тканях медуллобластомы (McDonald et al., 1994). Не исключено, что ABR относится к классу антионкогенов, специфичных для данного типа детских опухолей. В области 17р13.3 расположен ген BCPR - негативный регулятор активности ТР53.

Однако более вероятным кандидатом на супрессорную роль в медуллобластоме является расположенный в той же области ген RPH3AL, кодирующий Ras-ассоциированный белок-регулятор экзоцитоза (рабфилин ЗА). По крайней мере, один из экзонов гена RPH3AL лежит в 9-кб интервале, общем для всех делеции области 17р13.3, найденных в медуллобластомах (Smith et al., 1999). Однако мутаций в гене RPH3AL ни в одном из 33 исследованных образцов опухолевых тканей, включая 10 медуллобластом, не найдено.

Сопутствующими структурными аномалиями в тканях медуллобластомы могут быть делеции в хромосомах 8, 9, 10, 11 и 16 и амплификации сегментов хромосом 1, 7 и 9 (Ellison, 2002). Гиперэкспрессия рецептора ЕгЬВ2 и потеря гетерозиготности в области 17р рассматриваются в настоящее время в качестве независимых индикаторов агрессивного злокачественного роста и плохого прогноза развития медуллобластомы.

Нормальная работа генов ТР53 и RB также необходима для предотвращения развития медуллобластом. Искусственная инактивация гена RB, проведенная в клетках наружного гранулярного слоя мозжечка (EGL) у зародышей мышей, не имеющих р53 (нулевые р53-мутанты), приводит к тому, что уже в возрасте 7 недель у животных развиваются высоко агрессивные эмбриональные опухоли мозжечка с гистологическими характеристиками, сходными с медуллобластомой (Marino et al., 2000).

Изменения в работе многих генов сопровождают процесс метастазирования медуллобластом. Так, при анализе экспрессионного профиля генов в двух группах первичных медуллобластом: с метастазами (М+) и без метастаз (М0), было идентифицировано 85 генов, значительно различающихся по уровню экспрессии в каждой из этих групп (MacDonald et al., 2001).

Критическую роль в метаста-зировании медуллобластом, по-видимому, играет гиперэкспрессия генов тромбоцит-производного фактора роста альфа (PDGFA) и рецептора тромбоцит-производного фактора роста альфа(PDGFRA), а также генов Ras/митоген-активируемых протеинкиназ (МАРК). Наибольшие различия no-уровню экспрессии между двумя исследуемыми группами медуллобластом были обнаружены именно в этих генах.

В дальнейших опытах in vitro было показано, что гиперпродукция тромбоцит-производного фактора роста альфа повышает миграционную способность трансформированных клеток. При этом наблюдается дозовая зависимость между экспрессией PDGFRA и увеличением уровня фосфорилирования негативных регуляторов МАР-киназного сигнального пути -Map2k1, Map2k2, Марк1 и МаркЗ. Предполагается, что ингибиторы рецептора Pdgfb и белков Ras могут рассматриваться в качестве новых мишеней для лекарственной терапии медуллобластом.

Показано, что в тканях медуллобластомы экспрессируются гены нейротрофина-3 (NTF3) и рецептора гена нейротрофина-3 (TRKC). Однако в разных опухолях наблюдаются 50-кратные различия по уровню экспрессии гена TRKC (Segal et al., 1994). Оказалось, что опухоли с высоким уровнем матричной рибонуклеиновой кислоты (мРНК) гена TRKC имеют более длительные интервалы до начала прогрессии и пациенты с такими опухолями имеют более благоприятный прогноз выживаемости. Таким образом, высокий уровень экспрессии гена тирозинкиназного рецептора нейротрофина-3 (TRKC) в тканях медуллобластомы может рассматриваться в качестве прогностического фактора благоприятного исхода.

В ряде медуллобластом и примитивных нейроэктодермальных опухолей найдены мутации в гене SNF5/IN11, локализованном в области 22q11.

В.Н. Горбунова, Е.Н. Имянитов, Т.А. Ледащева, Д.Е. Мацко, Б.М. Никифоров
Похожие статьи
показать еще
 
Категории